高灰細(xì)泥對煤炭分級(jí)浮選的影響研究.pdf

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第46卷第6期煤炭工程Vo1．46，No．62014年第6期COALENGINEERINGNo．6，2014doi：10．11799／ce20l406041高灰細(xì)泥對煤炭分級(jí)浮選的影響研究梁龍，彭耀麗，譚佳琨，謝廣元(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州221116)摘要：文章采用兩種煤樣分別進(jìn)行常規(guī)混合浮選和分級(jí)浮選，運(yùn)用多項(xiàng)式擬合的方法建立了浮選精煤產(chǎn)率、精煤灰分、浮選完善度與藥劑用量的函數(shù)關(guān)系。通過對這一數(shù)學(xué)模型的分析表明對于裕隆煤樣，分級(jí)浮選可明顯改善浮選效果，而對于汶上煤樣，分級(jí)浮選效果不佳。通過高灰細(xì)泥與不同粒度精煤顆粒靜電作用的差異對這一現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。關(guān)鍵詞：煤泥；分級(jí)浮選；多項(xiàng)式擬合；靜電作用；藥劑用量中圖分類號(hào)：TD94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—0959(2014)06-0121-04StudyonInfluenceofHighAshUltra——fineSlimeinClassifiedFlotationLIANGLong，PENGYao—li，TANJia—kun，XIEGuang—yuan(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Twodifferentcoalsampleswereselectedtoperformtraditionalmixedflotationandclassifiedflotation，polynomialmatchingwasutilizedtobuildthefunctionsofconcentrateyield，concentrateashcontentandflotationperfectdegreewithdrugdosage．Theanalysisofthemathematicmodelindicatedthat，forYulongcoalsampleclassifiedflotationshowedobviousadvantagewhileforWenshangcoalsampleclassifiedflotationwasnoteffective．Electrostaticinteractionbetweenhighashultra—．fineslimeandcoalparticlesofdifferentsizewasanalyzedtoexplainthisphenomenon．Keywords：coalslime；classifiedflotation；polynomialmatching；electrostaticinteraction；drugdosage當(dāng)前，高灰細(xì)泥含量不斷增高已成為各地區(qū)煤泥的共分別進(jìn)行了不同藥劑制度下的分級(jí)浮選與混合浮選，通過同特點(diǎn)，傳統(tǒng)混合浮選一直面臨著高灰細(xì)泥污染精煤的問多項(xiàng)式擬合建立了精煤產(chǎn)率、精煤灰分、浮選完善度與藥題。目前煤炭浮選的粒度范圍為0．5—0ram。其中0．5—?jiǎng)┯昧康暮瘮?shù)關(guān)系，進(jìn)行了浮選效果的對比。從高灰細(xì)泥0．25mm的粗顆粒通常是低灰精煤，天然可浮性好，但其質(zhì)與粗粒精煤和細(xì)粒精煤靜電作用差異的角度分析了兩組煤量大，易與氣泡脫附?，適宜采用高濃度、低藥量、高充樣在分級(jí)浮選時(shí)浮選效果提高程度不同的原因。氣量的浮選條件；而一0．074ram的細(xì)顆粒通常含有大量高1試驗(yàn)灰細(xì)泥，會(huì)隨水分夾帶進(jìn)入浮選精煤，且會(huì)搶先吸附藥劑并占據(jù)氣泡，為提高其選擇性，應(yīng)采用低濃度、高藥量、1．1試驗(yàn)煤樣低充氣量的浮選條件。若將一0．5mm的煤泥全部采用同一試驗(yàn)所用煤泥來自山東裕隆和山東汶上，以下分別稱工藝混合浮選，當(dāng)浮選藥劑用量多時(shí)，高灰細(xì)泥會(huì)污染浮為YLC、WSC，原煤小篩分結(jié)果見表1。由表1可知，這兩選精煤，導(dǎo)致精煤灰分偏高；當(dāng)浮選藥劑用量少時(shí)，又會(huì)種煤泥均含有大量高灰細(xì)泥，一0．045mm粒級(jí)的產(chǎn)率和灰使粗顆粒精煤得不到有效回收而導(dǎo)致浮選尾煤“跑粗”。分明顯高于其他粒級(jí)，混合浮選時(shí)將面臨高灰細(xì)泥對精煤分級(jí)浮選是針對高灰細(xì)泥含量高的煤泥而進(jìn)行的浮選的污染問題。工藝。將煤泥分級(jí)后分別采用更有針對性的設(shè)備進(jìn)行浮選，1．2試驗(yàn)方法可同時(shí)滿足粗、細(xì)顆粒煤泥的不同要求，從而改善浮選效1．2．1浮選試驗(yàn)果。分級(jí)浮選已進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用并取得了良好效果。J，用0．074mm標(biāo)準(zhǔn)篩將原煤濕篩分級(jí)，將原煤泥以及+但針對該工藝進(jìn)行的理論研究鮮見報(bào)道。本文對兩組煤樣0．074ram和一0．074mm的煤泥在不同的藥劑用量下分別浮收稿日期：2013—07—17基金項(xiàng)目：高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20110095120021)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2010QNB08)作者簡介：梁龍(1989一)，男，山東煙臺(tái)人，主要研究方向?yàn)榧?xì)粒煤分選，E—mail：wmxzzzzO@163．com。引用格式：梁龍，彭耀麗，等．高灰細(xì)泥對煤炭分級(jí)浮選的影響研究[J]．煤炭工程，2014，46(6)：121—124．121 煤炭工程2014年第6期選，試驗(yàn)所用的捕收劑為煤油，起泡劑為仲辛醇，藥比為90g，置于浮選槽中加水?dāng)嚢?min，之后加入煤油攪拌2min，6：1，煤油用量從590g／t至5900g／t共計(jì)l2組。浮選設(shè)備采再加入仲辛醇攪拌30s，開始充氣并刮泡3min。試驗(yàn)過程中用XFD一63型單槽浮選機(jī)，容積為1．5L。每次試驗(yàn)取煤泥葉輪轉(zhuǎn)速為1950r／min，充氣量為0．25m／(m·min)。表1小篩分試驗(yàn)表1．2．2Zeta電位測試立了l2個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)，相關(guān)系數(shù)R均在0．9以上．可見將兩組煤泥用0．074ram標(biāo)準(zhǔn)篩濕篩并過濾、烘干后，擬合結(jié)果較好。分別用1．4k．g／L和1．8kL的有機(jī)重液將+0．074mm粒級(jí)和評(píng)價(jià)同一煤樣在不同浮選工藝下的浮選效果通常用浮一0．074mm粒級(jí)按密度分離，取+1．8kg／L的一0．074ram的選完善度，其公式為：高灰細(xì)泥和一1．4kg／L的十0．074mm及一0．074mm低灰煤泥1，A—A而00％分別磨至一30p,m用Zetaplus一90型Zeta電位分析儀進(jìn)行Zeta電位測試。其中，為精煤產(chǎn)率，A為精煤灰分，A為原煤灰分。對于分級(jí)浮選，需將上式變形。對于YLC，一0．074ram和2試驗(yàn)結(jié)果與討論+0．074ram產(chǎn)率分別為50．08％和49．92％，則其精煤產(chǎn)率2．1分級(jí)浮選效果數(shù)學(xué)模型的建立和精煤灰分分別為：根據(jù)+0．074ram粒級(jí)、一0．074mm粒級(jí)以及混合浮選Y分=0．5008Yl(1)+0．4992XY2(2)結(jié)果，取捕收劑用量為自變量(，kg／t)，精煤產(chǎn)率(Y，％)．0．5008×Al(1)×Yl(1)+0．4992×A2(2)×Yz(2)和精煤灰分(A，％)為函數(shù)值，運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行多項(xiàng)式分級(jí)一n5008Yl(1)+0．4992×Y2(2)擬合，建立了Y、A關(guān)于函數(shù)關(guān)系。擬合函數(shù)選用5次多其中，，、：分別為分級(jí)浮選時(shí)一0．074ram粒級(jí)和+項(xiàng)式，建立的函數(shù)關(guān)系為：0．074ram粒級(jí)的捕收劑用量，kg／t；Al(1)、A2(2)、YlA(y)：ks’+4+3+kzx+kl+矗0(1)、Y2(2)分別為一0．074mm粒級(jí)和+0．074ram粒級(jí)在其中。一k為多項(xiàng)式系數(shù)，擬合結(jié)果見表2。共計(jì)建捕收劑用量為、：時(shí)的灰分和產(chǎn)率。表2浮選結(jié)果多項(xiàng)式擬合則可推導(dǎo)出YLC分級(jí)浮選時(shí)浮選完善度為：有’7=O．5008r／+o．4992r／。：[0．5008×Yl(1)×(Ay—Al(1))+0．4992×對于WSC，一0．074mm和+0．074ram產(chǎn)率分另IjY2(2)×(A，一A2(2))]／(100一Ay)xA，38．03％和61．97％，其精煤產(chǎn)率、精煤灰分、浮選完善度122 2014年第6期煤炭工程分別為：完善度與藥劑用量的函數(shù)繪制成曲線，如圖1、圖2所示。y分級(jí)=0．3803XYI(1)+0．6197×Y2(2)由圖1、圖2可得到對于兩種煤樣，分別采用分級(jí)浮選與混A分綴=[0．3808×AI(1)×Yl(1)+0．6197×合浮選時(shí)，能夠得到的最大精煤產(chǎn)率、最大浮選完善度以2(2)×Y2(z2)]／[o．3808XYl(1)+0．6197XY2(2)]及對應(yīng)的精煤灰分。'，=[0．3803Yl(1)X(Ay(1))+0．6197XY2(2)×YLC和WSC分別在精煤產(chǎn)率最大和浮選完善度最大的(A一A2(2))]／(100一A)XA條件下浮選效果的對比見表3。由表3可知，在本次試驗(yàn)條有=0．3803~0．6197~。件下，YLC的分級(jí)浮選效果較好，而WSC的混合浮選效果2．2分級(jí)浮選與混合浮選浮選效果對比較好。將由數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到的精煤產(chǎn)率、精煤灰分、浮選l0O208O1O8O18礙6o8旃60。蔞{L釓404o14羹2O420l2O201O0l23456捕收劑用量／(kg·t‘)捕收劑用量／(kg·t‘。)YLCWSC圖1藥劑用量對浮選精煤產(chǎn)率、精煤灰分的影響鋈輔釉帳嫂姻毀處捕收劑用量／(kg·t?！?捕收劑用量／(kg·t。)YLCWSC圖2藥劑用量對浮選完善度的影響表3浮選效果綜合比較2．3高灰細(xì)泥對分級(jí)浮選的影響由表4知，兩組煤樣各組分均帶負(fù)電，其中為了更好的解釋高灰細(xì)泥對粗粒煤泥與細(xì)粒煤泥吸附作一0．074mm高密度組分的Zeta電位絕對值最大，說明其表用的差異，對兩組煤樣進(jìn)行了Zeta電位測試，結(jié)果見表4。面的雙電層最厚】。對于低密度組分，一0．074mm的Zeta123 煤炭工程2014年第6期電位絕對值較大，這意味著YLC的+0．074ram低灰精煤表2)YLC和WSC中各種顆粒的帶電情況不同，因此高面的雙電層較薄，因此高灰細(xì)泥更容易突破+0．074mm低灰細(xì)泥與粗粒煤泥和細(xì)粒煤泥的靜電作用存在差異，因而灰精煤雙電層的阻礙作用而粘附到粗顆粒精煤上，因此在對不同粒度精煤的粘附程度不同，這是分級(jí)浮選對二者適分級(jí)浮選時(shí)，避免了高灰細(xì)泥與粗顆粒精煤的粘附，浮選用性不同的原因。YLC的高灰細(xì)泥易粘附粗粒精煤，分級(jí)效果提高。WSC的情況正好相反，+0．074mm的低密度組浮選具有明顯優(yōu)勢；WSC的高灰細(xì)泥易粘附細(xì)粒精煤，分分的Zeta電位絕對值較大，說明一0．074mm低灰精煤表面級(jí)浮選優(yōu)勢不明顯。的雙電層較薄，高灰細(xì)泥更容易突破細(xì)顆粒精煤雙電層的參考文獻(xiàn)阻礙作用而粘附到細(xì)顆粒精煤上。分級(jí)浮選時(shí)，增加了高灰細(xì)泥與一0．074mm細(xì)粒精煤粘附的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致精煤灰分SeherAta．Thedetachmentofparticlesfromcoalescingbubble升高，浮選效果下降。pairs[J]．~umalofColloidandInterfaceScience，2009(2)：表4Zeta電位測試結(jié)果558—565．[2]V．M．Kirjavainen．Reviewandanalysisoffactorscontrollingthe·mechanicalflotationofgan~emineral[J]．IntemationalJour-nalofmineralProcessing，1996(1)，2l一34．[3]謝廣元，吳玲，歐澤深，等．煤泥分級(jí)浮選工藝的研究[J]．中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，34(6)：756—760．[4]石常省，王澤南，謝廣元．煤泥分級(jí)浮選工藝的研究與實(shí)踐[J]．煤炭工程，2005(3)：58—60．[5]佟順增，夏靈勇，桂夏輝，等．高灰難選煤泥分級(jí)浮選試驗(yàn)研究[J】．選煤技術(shù)，201l(5)：l8—22．3結(jié)論[6]PaulA．Harvey，AnhV．Nguyen，Geoffreym．Evans．Influence1)通過建模后分級(jí)浮選與混合浮選各項(xiàng)參數(shù)的綜合比ofElectricalDouble—LayerInteractiononCoalFlotation『J]．較，可知分級(jí)浮選可明顯改善YLC的浮選效果，而改善JournalofColloidandInterfaceScience，2002(2)：337—343．WSC的效果不明顯。(責(zé)任編輯楊蛟洋)、、(上接第120頁)表2樣品分形計(jì)算結(jié)果比表面積，其中微孑L比表面積占總比表面積比例大于為87．2—92．9％，且微孑L、過渡孔、中孔和大孔比表面積所占總比表面積依次降低且中大孔所構(gòu)成比表面積微乎其微；隨著R?變化，煤體孑L容和比表面積呈現(xiàn)兩端高大中間低的形態(tài)。2)華北區(qū)域所測定煤樣中大于50．4～95．4nm孑L徑具有分形特征，此孑L徑范圍主要包括部分過渡孔、中孑L和大孔；且隨著R?的增加，分形維數(shù)整體上呈現(xiàn)降低的趨勢。參考文獻(xiàn)：另外從表2中還發(fā)現(xiàn)，雖然實(shí)驗(yàn)計(jì)算出的煤樣分形維數(shù)D基本上在一個(gè)范圍內(nèi)，但是整體上隨著尺。?的增加，[1]孟磊．含瓦斯煤體損傷破壞特征及瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究分形維數(shù)呈現(xiàn)降低的趨勢。[D]．北京：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，2013．【3]B．B．霍多特煤與瓦斯突出[M]．北京：中國工業(yè)出版3結(jié)論社，1966．[3]傅雪海．多相介質(zhì)煤巖體物性的物理模擬與數(shù)值模擬【D]．1)通過壓汞實(shí)驗(yàn)完成了華北區(qū)域不同煤階煤樣孑L容和徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2001．比表面積的測定，并通過壓汞曲線推算出煤體孔容和比表[4]傅學(xué)海，秦勇，薛秀謙，等．煤儲(chǔ)層孔、裂隙系統(tǒng)分形研面積等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：煤體孑L容大小主要究[J]．中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001，30(3)：由大孑L所決定，占總孔容比例為65％一95％，而微孔、過225—228．渡孔和中孔占總孑L容比例則依次降低；微孔主要構(gòu)成煤樣(責(zé)任編輯楊蛟洋)l24