Fig. 4. Coal flotation results. The data was re-plotted from [Kawatra and Eisele, 1997]. Top left—CM, pyrite and ash recovery as a function of water recovery. Top right—pyrite and ash recovery vs. CM recovery. Bottom left—ash recovery vs. pyrite recovery. Bottom right—liberated pyrite recovery vs. pyrite (total) recovery.
浮选过程中物理与化学的相互作用
摘 要
煤的浮选是一种复杂的过程,涉及几种物象(颗粒、油滴和气泡)。这些物象相互作用,同时和其它种类也发生作用,例如促进药剂的分子和溶解在水中的离子。浮选是物理和化学反应的结果。物理和化学反应可能会导致煤颗粒之间发生聚集,尤其对高变质程度的煤。在浮选中,主要问题是没有选择性的颗粒发生聚集。它必须在浮选前或浮选中用物理(调节)或化学(促进)方法解决。虽然油滴和煤粒间的相互作用通常是合适的,但是当稳定的油滴通过少量的疏水颗粒时,将会降低其选择性,而增加油滴的消耗。用促进剂来改变煤表面活性,乳化油滴,使之适应于颗粒-颗粒,水滴-颗粒,气泡-颗粒,从而解决问题。虽然促进剂对不同类型的煤作用不同。采用改进剂来提高低阶煤的疏水性,而改进剂的主要作用是控制高阶煤的乳化和聚集作用。本文详细介绍了煤浮选的各阶段, 浮选浆中的物理、化学作用、主要参数影响相互作用,以及如何影响, 转而对浮选工艺等方面进行探讨。
1介绍
传统的浮选法对选煤有两个方面的问题:(1)由于浮选气泡的中煤夹杂矿粉,使高速流动的高阶煤缺乏选择性,和(2)严重氧化或低变质煤导致回收率低,是因为它们的气泡和粒子间的附着力差。这些问题可以通过选择更好的过程控制和利用多级浮选回路,这就需要良好的理解能力和对浮选不同阶段机理的了解。本文详细地介绍了煤浆的各个阶段,他们在浮选浆之间的相互作用,以及其如何影响浮选等方面进行了探讨。
2煤浮选的分散阶段
有三种分散物象构成浮选浆:煤炭颗粒、油珠和气泡。在浮选过程中,这些物象在水中相互作用,通过不同的子流程产生中间产物,如图1所示。几种参数影响浮选的过程和结果。把这些参数分成四组,如图2所示。它们是:材料、化工、操作和设备参数。这些参数可能上下波动和定期调整(如,每天)的,称为I级参数。那些被设置在设计阶段或在改造工程的被称为II级参数。一些参数不能控制固有特性和实际的局限性,它们被称为III级参数。这些参数的例子在图3中列出,详细讨论了不同的物象,研究其相互作用、浮选如下所示。
2.1煤
煤被定义为在不同地质环境作用下的各种植物形成的异质沉积岩,其中成岩的物质被压实,最初中等深度的煤灰分含量不到50%。在文献中也给出了煤的一些其他的分类。在煤的分类中主要有三个主要参数,即类型、煤化程度和等级。类型指煤的岩相组成,煤化程度指煤化作用程度,等级指煤中无机物质含量的多少。
显微镜下可以看到,煤的大分子聚合物交联成网络结构,表明了煤不溶性和煤在有机溶剂中的膨胀性。宏观上,它是由细粒混合本文来自辣文论文网原文请找QQ752018766物和无机矿物质组成。细粒作为有机显微组分,根据不同的物理和化学性能分为三个主要群体,即镜质组,壳质组和惰质组。这些显微组分群体可以用肉眼区分,被称为宏观煤岩组分,主要分为镜煤(富镜质组),丝炭(富惰质组),亮煤(富镜质组和壳质组)和暗煤(富惰质组和壳质组)。其中镜质组是腐殖煤中主要的煤岩组分,大大提高浮选以及焦化工业过程中的燃烧效率。
众所周知,虽然不同显微组分的润湿性有所差异,但对于给定煤样,其润湿性仍然很难测定。例如,镜煤和丝炭有不同的元素组成、含氧官能团、疏水性和表面电位。为了确定煤显微组分的疏水性的不同程度,有人研究了不同的美国煤种的接触角。实验结果发现,各煤岩组分得到疏水性从最高到最低的顺序如下:壳质组>镜质组>惰质组.接触角也不相等。分别从90 °到130 °,60 °到70 °和25 °到40 °。该结果与在常规浮选柱试验中所得结果几乎相同。煤炭疏水性的强弱极大的取决于其煤化程度,由接触角表征。接触角变化范围为0 °到褐煤的55 °,烟煤接触角减少到约30°,无烟煤的接触角进一步提高。
然而应当指出的是,一个给定煤样也显示出一个由其异质结构决定的不同的接触角分布。最近的一项研究结果显示,使用改进的接触角测量方法,一个HVA的烟煤表面上表现出来的接触角分布范围从40 °到58 °(图3 a-c)。在PEO/PPO测量实验中也显示了同样的实验数据。可以观察到起泡剂的吸附不仅改变了表面的疏水性,但也使其疏水性更接近表面的润湿性质(图3 d)。
该煤样来自匹兹堡。每个图对应于来自40个泡沫所测量的不同系列的接触角。图a,b和c是重复试验证明了该方法的重现性。图d除了在嵌段共聚物左旋64的条件下进行,其他条件均与以上实条件相同。
2.1.1 浮选中粒度的影响以及煤粒的固定性
许多研究表明,煤的颗粒大小、形状和煤化程度,都影响着在煤的浮选中的捕捉和释放。如,Varbanov在1949年推出,煤的浮选率很大程度上取决于煤的
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页