高灰细泥对煤炭分级浮选的影响研究.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高灰细泥对煤炭分级浮选的影响研究梁龙，彭耀丽，谭佳琨，谢广元(中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116)摘要：文章采用两种煤样分别进行常规混合浮选和分级浮选，运用多项式拟合的方法建立了浮选精煤产率、精煤灰分、浮选完善度与药剂用量的函数关系。通过对这一数学模型的分析表明对于裕隆煤样，分级浮选可明显改善浮选效果，而对于汶上煤样，分级浮选效果不佳。通过高灰细泥与不同粒度精煤颗粒静电作用的差异对这一现象进行了解释。关键词：煤泥；分级浮选；多项式拟合；静电作用；药剂用量中图分类号：TD94文献标识码：A文章编号：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当前，高灰细泥含量不断增高已成为各地区煤泥的共分别进行了不同药剂制度下的分级浮选与混合浮选，通过同特点，传统混合浮选一直面临着高灰细泥污染精煤的问多项式拟合建立了精煤产率、精煤灰分、浮选完善度与药题。目前煤炭浮选的粒度范围为0．5—0ram。其中0．5—剂用量的函数关系，进行了浮选效果的对比。从高灰细泥0．25mm的粗颗粒通常是低灰精煤，天然可浮性好，但其质与粗粒精煤和细粒精煤静电作用差异的角度分析了两组煤量大，易与气泡脱附⋯，适宜采用高浓度、低药量、高充样在分级浮选时浮选效果提高程度不同的原因。气量的浮选条件；而一0．074ram的细颗粒通常含有大量高1试验灰细泥，会随水分夹带进入浮选精煤，且会抢先吸附药剂并占据气泡，为提高其选择性，应采用低浓度、高药量、1．1试验煤样低充气量的浮选条件。若将一0．5mm的煤泥全部采用同一试验所用煤泥来自山东裕隆和山东汶上，以下分别称工艺混合浮选，当浮选药剂用量多时，高灰细泥会污染浮为YLC、WSC，原煤小筛分结果见表1。由表1可知，这两选精煤，导致精煤灰分偏高；当浮选药剂用量少时，又会种煤泥均含有大量高灰细泥，一0．045mm粒级的产率和灰使粗颗粒精煤得不到有效回收而导致浮选尾煤“跑粗”。分明显高于其他粒级，混合浮选时将面临高灰细泥对精煤分级浮选是针对高灰细泥含量高的煤泥而进行的浮选的污染问题。工艺。将煤泥分级后分别采用更有针对性的设备进行浮选，1．2试验方法可同时满足粗、细颗粒煤泥的不同要求，从而改善浮选效1．2．1浮选试验果。分级浮选已进行了工业应用并取得了良好效果。J，用0．074mm标准筛将原煤湿筛分级，将原煤泥以及+但针对该工艺进行的理论研究鲜见报道。本文对两组煤样0．074ram和一0．074mm的煤泥在不同的药剂用量下分别浮收稿日期：2013—07—17基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20110095120021)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2010QNB08)作者简介：梁龙(1989一)，男，山东烟台人，主要研究方向为细粒煤分选，E—mail：wmxzzzzO@163．com。引用格式：梁龙，彭耀丽，等．高灰细泥对煤炭分级浮选的影响研究[J]．煤炭工程，2014，46(6)：121—124．121 煤炭工程2014年第6期选，试验所用的捕收剂为煤油，起泡剂为仲辛醇，药比为90g，置于浮选槽中加水搅拌2min，之后加入煤油搅拌2min，6：1，煤油用量从590g／t至5900g／t共计l2组。浮选设备采再加入仲辛醇搅拌30s，开始充气并刮泡3min。试验过程中用XFD一63型单槽浮选机，容积为1．5L。每次试验取煤泥叶轮转速为1950r／min，充气量为0．25m／(m·min)。表1小筛分试验表1．2．2Zeta电位测试立了l2个多项式函数，相关系数R均在0．9以上．可见将两组煤泥用0．074ram标准筛湿筛并过滤、烘干后，拟合结果较好。分别用1．4k．g／L和1．8kL的有机重液将+0．074mm粒级和评价同一煤样在不同浮选工艺下的浮选效果通常用浮一0．074mm粒级按密度分离，取+1．8kg／L的一0．074ram的选完善度，其公式为：高灰细泥和一1．4kg／L的十0．074mm及一0．074mm低灰煤泥1，A—A而00％分别磨至一30p,m用Zetaplus一90型Zeta电位分析仪进行Zeta电位测试。其中，为精煤产率，A为精煤灰分，A为原煤灰分。对于分级浮选，需将上式变形。对于YLC，一0．074ram和2试验结果与讨论+0．074ram产率分别为50．08％和49．92％，则其精煤产率2．1分级浮选效果数学模型的建立和精煤灰分分别为：根据+0．074ram粒级、一0．074mm粒级以及混合浮选Y分=0．5008Yl(1)+0．4992XY2(2)结果，取捕收剂用量为自变量(，kg／t)，精煤产率(Y，％)．0．5008×Al(1)×Yl(1)+0．4992×A2(2)×Yz(2)和精煤灰分(A，％)为函数值，运用Matlab软件进行多项式分级一n5008Yl(1)+0．4992×Y2(2)拟合，建立了Y、A关于函数关系。拟合函数选用5次多其中，，、：分别为分级浮选时一0．074ram粒级和+项式，建立的函数关系为：0．074ram粒级的捕收剂用量，kg／t；Al(1)、A2(2)、YlA(y)：ks’+4+3+kzx+kl+矗0(1)、Y2(2)分别为一0．074mm粒级和+0．074ram粒级在其中。一k为多项式系数，拟合结果见表2。共计建捕收剂用量为、：时的灰分和产率。表2浮选结果多项式拟合则可推导出YLC分级浮选时浮选完善度为：有’7=O．5008r／+o．4992r／。：[0．5008×Yl(1)×(Ay—Al(1))+0．4992×对于WSC，一0．074mm和+0．074ram产率分另IjY2(2)×(A，一A2(2))]／(100一Ay)xA，38．03％和61．97％，其精煤产率、精煤灰分、浮选完善度122 2014年第6期煤炭工程分别为：完善度与药剂用量的函数绘制成曲线，如图1、图2所示。y分级=0．3803XYI(1)+0．6197×Y2(2)由图1、图2可得到对于两种煤样，分别采用分级浮选与混A分缀=[0．3808×AI(1)×Yl(1)+0．6197×合浮选时，能够得到的最大精煤产率、最大浮选完善度以2(2)×Y2(z2)]／[o．3808XYl(1)+0．6197XY2(2)]及对应的精煤灰分。'，=[0．3803Yl(1)X(Ay(1))+0．6197XY2(2)×YLC和WSC分别在精煤产率最大和浮选完善度最大的(A一A2(2))]／(100一A)XA条件下浮选效果的对比见表3。由表3可知，在本次试验条有=0．3803~0．6197~。件下，YLC的分级浮选效果较好，而WSC的混合浮选效果2．2分级浮选与混合浮选浮选效果对比较好。将由数学模型计算得到的精煤产率、精煤灰分、浮选l0O208O1O8O18碍6o8旃60。蒌{L钆404o14羹2O420l2O201O0l23456捕收剂用量／(kg·t‘)捕收剂用量／(kg·t‘。)YLCWSC图1药剂用量对浮选精煤产率、精煤灰分的影响鋈辅釉帐嫂姻毁处捕收剂用量／(kg·t。’)捕收剂用量／(kg·t。)YLCWSC图2药剂用量对浮选完善度的影响表3浮选效果综合比较2．3高灰细泥对分级浮选的影响由表4知，两组煤样各组分均带负电，其中为了更好的解释高灰细泥对粗粒煤泥与细粒煤泥吸附作一0．074mm高密度组分的Zeta电位绝对值最大，说明其表用的差异，对两组煤样进行了Zeta电位测试，结果见表4。面的双电层最厚】。对于低密度组分，一0．074mm的Zeta123 煤炭工程2014年第6期电位绝对值较大，这意味着YLC的+0．074ram低灰精煤表2)YLC和WSC中各种颗粒的带电情况不同，因此高面的双电层较薄，因此高灰细泥更容易突破+0．074mm低灰细泥与粗粒煤泥和细粒煤泥的静电作用存在差异，因而灰精煤双电层的阻碍作用而粘附到粗颗粒精煤上，因此在对不同粒度精煤的粘附程度不同，这是分级浮选对二者适分级浮选时，避免了高灰细泥与粗颗粒精煤的粘附，浮选用性不同的原因。YLC的高灰细泥易粘附粗粒精煤，分级效果提高。WSC的情况正好相反，+0．074mm的低密度组浮选具有明显优势；WSC的高灰细泥易粘附细粒精煤，分分的Zeta电位绝对值较大，说明一0．074mm低灰精煤表面级浮选优势不明显。的双电层较薄，高灰细泥更容易突破细颗粒精煤双电层的参考文献阻碍作用而粘附到细颗粒精煤上。分级浮选时，增加了高灰细泥与一0．074mm细粒精煤粘附的机会，导致精煤灰分SeherAta．Thedetachmentofparticlesfromcoalescingbubble升高，浮选效果下降。pairs[J]．~umalofColloidandInterfaceScience，2009(2)：表4Zeta电位测试结果558—565．[2]V．M．Kirjavainen．Reviewandanalysisoffactorscontrollingthe·mechanicalflotationofgan~emineral[J]．IntemationalJour-nalofmineralProcessing，1996(1)，2l一34．[3]谢广元，吴玲，欧泽深，等．煤泥分级浮选工艺的研究[J]．中国矿业大学学报，2005，34(6)：756—760．[4]石常省，王泽南，谢广元．煤泥分级浮选工艺的研究与实践[J]．煤炭工程，2005(3)：58—60．[5]佟顺增，夏灵勇，桂夏辉，等．高灰难选煤泥分级浮选试验研究[J】．选煤技术，201l(5)：l8—22．3结论[6]PaulA．Harvey，AnhV．Nguyen，Geoffreym．Evans．Influence1)通过建模后分级浮选与混合浮选各项参数的综合比ofElectricalDouble—LayerInteractiononCoalFlotation『J]．较，可知分级浮选可明显改善YLC的浮选效果，而改善JournalofColloidandInterfaceScience，2002(2)：337—343．WSC的效果不明显。(责任编辑杨蛟洋)、、(上接第120页)表2样品分形计算结果比表面积，其中微孑L比表面积占总比表面积比例大于为87．2—92．9％，且微孑L、过渡孔、中孔和大孔比表面积所占总比表面积依次降低且中大孔所构成比表面积微乎其微；随着R⋯变化，煤体孑L容和比表面积呈现两端高大中间低的形态。2)华北区域所测定煤样中大于50．4～95．4nm孑L径具有分形特征，此孑L径范围主要包括部分过渡孔、中孑L和大孔；且随着R⋯的增加，分形维数整体上呈现降低的趋势。参考文献：另外从表2中还发现，虽然实验计算出的煤样分形维数D基本上在一个范围内，但是整体上随着尺。⋯的增加，[1]孟磊．含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究分形维数呈现降低的趋势。[D]．北京：中国矿业大学(北京)，2013．【3]B．B．霍多特煤与瓦斯突出[M]．北京：中国工业出版3结论社，1966．[3]傅雪海．多相介质煤岩体物性的物理模拟与数值模拟【D]．1)通过压汞实验完成了华北区域不同煤阶煤样孑L容和徐州：中国矿业大学，2001．比表面积的测定，并通过压汞曲线推算出煤体孔容和比表[4]傅学海，秦勇，薛秀谦，等．煤储层孔、裂隙系统分形研面积等孔隙结构参数。实验结果发现：煤体孑L容大小主要究[J]．中国矿业大学学报(自然科学版)，2001，30(3)：由大孑L所决定，占总孔容比例为65％一95％，而微孔、过225—228．渡孔和中孔占总孑L容比例则依次降低；微孔主要构成煤样(责任编辑杨蛟洋)l24