（矿物加工工程专业论文）聚丙烯酰胺对乳化浮选的影响研究.pdf

ad i s s e r t a t i o nf o r t h ed e g r e e o f m e n g 1 1 1 1 1 1i l f l l l l f i l l f f i f l f l i p p i i i i i i jy17 8 3 9 9 4 i n f l u e n c eo fp h po ne m u l s i f i e da n d f l o t a t i o n c a n d i d a t e ：l i uh u i y i n g s 1 耻而s o r ： a s s o c i a t ep r o f l vy u t i n g s p e c i a l t y ： m i n e r a lp r o c e s s i n ge n g i n e e r i n g h e i l o n g j i a n gu n i v e r s i t yo f s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y 1 4 埘b i n ，p rc h i n a ，1 5 0 0 2 7 j u n e2 0 1 0 丫 ； ；、， 黑龙江科技学院硕士学位论文 黑龙江科技学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得黑龙江科技学 院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 日期：删 黑龙江科技学院学位论文使用授权声明 黑龙江科技学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人 所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部 分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权黑龙江科技学院研究生学院办理。 签名雅雠：逸一趔夕 ”、 钾i 卜 一rii 黑龙江科技学院硕十学位论文 摘要 改善浮选药剂的性能是提高浮选效果的经济、高效手段之一，本文旨在 利用聚丙烯酰胺的选择性絮凝性质，研究将聚丙烯酰胺添加在浮选、乳化过 程中的作用，分析聚丙烯酰胺对浮选及乳化的影响，并对浮选工艺进行了优 化。 将聚丙烯酰胺加入到煤油浮选中，通过改变聚丙烯酰胺加入量，寻求最 佳加药指标。实验结果表明：聚丙烯酰胺对浮选有一定的促进作用，在用量 为0 5 卧左右( 折合干煤泥量) 时浮选效果最好。 将聚丙烯酰胺加入n - g l 化过程中，研究聚丙烯酰胺加入比例对煤油乳化 速度及乳化液稳定性的影响，加入聚丙烯酰胺溶液占乳化油比例为2 1 4 3 时 稳定性最好，且乳化液液滴分布均匀、分散。 在乳化浮选过程中，通过改变聚丙烯酰胺加药方式来确定最佳浮选条件， 并使加入聚丙烯酰胺的乳化油的节油率可达5 0 以上。乳化浮选实验结果表 明：先力n - g l 化油再加聚丙烯酰胺进行分选可提高精煤产率；将乳化油与聚丙 烯酰胺混合后再进行分选来降低精煤灰分。分布释放实验表明：聚丙烯酰胺 可以有效地提高浮选速度，但聚丙烯酰胺用量对浮选指标有较大影响。 关键词：聚丙烯酰胺；浮选；乳化；选择性絮凝 黑龙江科技学院硕士学位论文 a b s t r a c t i m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo ft h ef l o t a t i o nr e g e n ti so n eo f t h ee c o n o m i c a l b i gi m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo ff l o a t i n ga g e n ti s o n eo ft h ee c o n o m i c a la n d h i g h l ye f f i c i e n tm e a n so fr a i s i n gt h ee f f e c t so ff l o t a t i o n t h i st h e s i si sa i m e d a t m a k i n gu s eo fs e l e c t i v ef l o c c u l a t i o no fp o l y a c r y l a m i d e ( p h p ) t os t u d ya d d i n gp h p i nt of l o t a t i o no re m u l s i o np r o c e s s ，t oa n a l y z et h ee f f e c to fp h po nf l o t a t i o na n d e m u l s i f i c a t i o na n dt h e no p t i m i z et h ef l o t a t i o nt e c h n i q u e t h es t u d yo ft h i sp a p e ri sf o c u s e do np l a c i n gp h p i n t ok e r o s e n ef l o t a t i o na n d a l t e r st h ea d d i t i o no fp h pt og e tt h eb e s ti n d e x ，t h er e s u l t ss h o wt h a tp h ph a sa c e r t a i nr o l ei np r o m o t i n gf l o t a t i o na n dt h ee f f e c to ff l o t a t i o ni sb e s tw i t ht h e d o s a g eo fo 5 9 to rs o ( g o e s t od r ys l u r r y ) t h i sp a p e ra l s os t u d i e st h a tp h pi sp l a c e di n t oe m u l s i o np r o c e s sa n d a n a l y z e st h ep r o p o r t i o no fi t s a d d i t i o nh a se f f e c to nt h ev e l o c i t yo fk e r o s e n e e m u l s i f i c a t i o na n dt h es t a b i l i t yo fe m u l s i f i e do i l t h es t u d ys h o w st h a t t h e s t a b i l i t yi sb e s tw h e nt h ep r o p o r t i o ni s2 4 13 a n dt h ed r o p l e t so fe m u l s i o na l e w e l l d i s t r i b u t e da n dd i s p e r s e d d u r i n gt h ee m u l s i f i c a t i o nf l o t a t i o n ，t h eo p t i m u mc o n d i t i o no ff l o t a t i o ni s d e t e r m i n e db yc h a n g i n gt h ew a yo fa d d i n gp h p , a n du s i n gt h ee m u l s i f i e do i l w h i c ha d d e dp h pc a nm a k et h es a v i n gr a t eo fo i lg e ta b o v e5 0 i ti ss h o w e dt h a t w ea d d e de m u l s i f i e do i lf i r s t l ya n dt h e np h p i nt of l o t a t i o n ，w h i c hc a ni n c r e a s e p r o d u c t i v i t yo fc l e a nc o a l a tt h es a m et i m e ，m i x i n ge m u l s i f i e do i lw i t hp h p c a n d e c r e a s et h ea s ho fc l e a nc o a l f i n a l l yd i s t r i b u t i o nr e l e a s ee x p e r i m e n t ss h o wt h a t p h pc a ne f f e c t i v e l yi n c r e a s et h e f l o t a t i o nv e l o c i t y , b u tt h ed o s a g eo fp h pc a n h a v eag r e a t e ri m p a c to nt h ef l o t a t i o ni n d e x k e yw o r d s ：p o l y a c r y l a m i d e ；f l o t a t i o n ；e m u l s i f i c a t i o n ；s e l e c t i v ef l o c c u l a t i o n i i 黑龙江科技学院硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t ：【i 第1 章绪论1 1 1 前言1 1 2 浮选工艺与理论概述1 1 2 1 浮选原理1 1 2 2 煤炭浮选中存在的问题2 1 3 浮选药剂3 1 3 1 浮选药剂的种类及作用3 1 3 2 提高浮选药剂作用效果的意义3 1 3 3 药剂乳化的作用及对浮选的影响4 1 3 4 选择性絮凝的作用及意义6 1 4 国内外发展现状7 1 4 1 常规浮选7 1 4 2 乳化浮选8 1 4 3 选择性絮凝浮选9 1 5 选题意义与研究内容1 0 1 5 1 选题意义1 0 1 5 2 研究内容1 0 1 6 创新之处1 1 第2 章实验材料与实验方法1 2 2 1 实验用水及煤样1 2 2 1 1 实验用水1 2 2 1 2 实验煤样1 2 2 2 药剂的选择及药剂性质1 3 i i i 吣k 黑龙江科技学院硕士学位论文 2 2 1 药剂选择1 3 2 2 2 药剂性质1 3 2 3 实验设备及工艺1 4 2 3 1 浮选设备及工艺1 4 2 3 2 乳化设备及工艺1 6 2 3 3 测试设备1 7 第3 章p h p 对浮选的影响1 8 3 1p h p 对煤炭浮选的意义1 8 3 2p h p 用量对浮选的影响1 8 3 3p h p 对浮选速度的影响2 3 3 4p h p 对浮选影响分析2 5 第4 章p h p 对乳化的影响3 1 4 1p h p s p a n 8 0 煤油乳化液的制备3 l 4 1 1 实验设计与结果讨论3 l 4 1 2 乳化油的性质3 3 4 1 3 乳化液的分层3 6 4 1 4p h p 用量对乳化的影响3 8 4 2 乳化作用分析4 0 4 2 1 乳化机理分析4 0 4 2 2p h p 对乳化的作用4 1 4 2 3 乳化液破乳分析4 3 第5 章p h p 对乳化浮选的影响4 5 5 1p h p 乳化液对浮选的影响分析4 5 5 1 1p h p 对浮选速度的影响4 5 5 1 2 加药方式对浮选的影响4 7 5 2p h p 对乳化浮选的影响分析4 9 5 2 1 乳化对浮选的影响4 9 i v 弋0 黑龙江科技学院硕士学位论文 5 2 2p h p 对乳化浮选的影响5 0 第6 章结论5 2 致谢5 4 参考文献5 5 附录5 8 作者简介5 9 v 吨l 吨 f 中 黑龙江科技学院硕士学位论文 1 1 前言 第1 章绪论 我国是煤炭生产和利用大国，据中国工程院研究预测，到2 0 5 0 年，中国 一次能源需求达到3 4 4 亿吨，煤炭在一次能源中消费的比例居主导地位。从 资源上，中国煤炭资源相对丰富，大大高于石油和天然气储量总和，作为发 电和供电燃料使用，燃用天然气、油的成本一般为煤炭的2 4 倍，因此煤炭 是我国最可靠最廉价的能源。中国煤炭协会提出，要发挥煤炭行业的优势， 加强洁净煤技术的开发和利用【l 】。 选煤是运用物理、化学、物理化学或微生物等方法把煤脱灰、脱硫并加 工成质量均匀、用途不同的各品种煤的煤炭加工技术。而浮选是煤炭分选方 法之一，是当前精选细粒煤泥最有效的方法。浮选对选煤厂煤泥水处理 起着重要的作用，所以被许多产煤国家广泛应用。根据煤炭的原始粒度 组成不同、煤炭泥化性差异和重选工艺的区别，浮选入料约占原煤入洗 量的1 0 - 3 0 【2 j 。据报道【3 】，英国浮选处理煤泥量占原煤总入选量的 4 7 ，美国占7 7 ，联邦德国占8 ，法国占9 3 。 我国煤炭入选率近5 0 ，为此在目前选煤能力5 5 亿吨的基础上，将 增加洗选能力约2 亿吨【4 】。我国炼焦煤选煤厂浮选的处理能力占1 4 以上 ，1 9 9 5 年浮选入料约为四千万吨【5 j ，药剂消耗量以1 5 k g t 计，每年需 浮选药剂6 万吨。2 0 0 0 年入选原煤量增至1 6 倍【6 】。随着采煤机械化的发 展，原煤中煤泥含量同益增加，入浮选比例必然增大。同时用户和社会 各方面要求进一步提高精煤的质量、改善煤泥水处理方法、减轻环境污 染、降低浮选药剂的消耗，因此设法改善浮选环境和条件，不但可以提 高洗选产品的回收率，而且对于降低煤炭洗选的环境污染具有十分重要 的意义【刀。 1 2 浮选工艺与理论概述 1 2 1 浮选原理 浮选是细颗粒煤分选的重要方法。从地壳内任何矿床所开采的矿物原料， 往往都是多种固体相的极不均匀的混合物，当矿物组分得到充分解离后，原 料中所含有价成分的经济回收，很大程度取决于分离和富集方法与工艺【8 1 。 l斗fh 黑龙江科技学院硕士学位论文 而实际分选过程不可能实现原料各组分的充分解离，有价组分与其他组分相 互浸染，就存在复合颗粒，这些颗粒的分选可能性就会随分选条件不同而不 同。浮选过程是在固、液、气三相体系中完成的复杂的物理化学过程。包含 三种单元作业：颗粒界面性质的调节，如润湿性、表面电性、吸附特性的 调节；利用颗粒之间作用的变化，调节并控制颗粒体系的分散和聚团状态； 通过适当的物理场作用在相界面( 气液界面，液液界面) 实现颗粒分选【_ 7 1 。 1 2 2 煤炭浮选中存在的问题 浮选是继重选之后发展起来的一种选矿技术。随着矿产资源越来越贫杂， 有用矿物在矿石中分布越来越细、越来越杂，加之材料和化工行业对细粒、 超细粒物料分选的要求和精度越来越高，浮选方法越来越显示出优越于其他 选矿方法的特点，成为目前应用最广、最有前途的选矿方法。尽管如此，浮 选中仍然存在着许多有待解决的问题：一方面，目前广泛使用的浮选药剂分 散方式是叶轮搅拌式，其能量耗散率低，油滴破碎粒度较大，绝大多数油滴 粒度在1 0 0 微米以上，使得浮选药剂在矿浆中的分散度较低，而且随着直接浮 选工艺的推行，入浮煤泥水的浓度较低，使得矿浆量与浮选药剂量的比率增 大，药剂与矿浆难以充分混合，从而降低了浮选药剂的作用效果，使得浮选 效果较差 3 1 ；另一方面，我国煤炭浮选入料绝大多数细粒级含量较大，灰分 较高。 现在选煤厂采用的工艺流程基本上都是 4 0 4 0 6 0 6 0 1 0 0 1 0 0 1 4 0 1 4 0 1 8 0 1 8 0 2 0 0 2 0 0 5 6 9 8 3 2 3 1 5 7 1 3 3 0 0 2 0 6 5 6 0 1 5 4 0 4 7 7 0 6 3 4 0 7 6 4 0 7 9 4 0 1 9 5 4 1 7 8 6 1 2 1 8 1 5 7 2 2 1 2 8 2 2 2 3 1 9 5 4 1 8 4 7 1 4 2 l 1 4 5 8 1 5 7 2 1 5 9 7 1 0 0 0 03 0 1 21 8 8 8 合计 1 0 0 0 0 1 8 8 8 一 由表2 2 可知原煤粒度主要集中在6 0 1 4 0 网目和 2 0 0 网目，产率分别为 4 8 0 和2 0 6 ；当粒度范围在6 0 1 6 0 网目之间时浮选效率较好，且在此区 1 2 黑龙江科技学院硕十学位论文 间精煤狄分较低；当粒度 2 0 0 网目时，细颗粒灰分较高，分选较为困难。 表2 3 鹤岗煤小浮沉 t a b l e 2 3s m a l lf l o a t a t i o nt e s to fh e g a n gc o a l 密度g c m 3 a d j 丫j 慌砘肠 丫j 慌砘脯 1 32 9 7 52 9 7 57 4 7 7 4 7 1 3 - 1 44 9 8 3 7 9 5 810 0 3 9 0 7 1 4 1 55 9 0 8 5 4 82 0 4 6 9 8 6 1 5 l 65 8 39 1 3 1 5 6 0 11 2 8 0 1 6 - 1 8 4 9 69 6 2 7 7 7 4 41 6 1 4 + 1 83 7 3 1 0 0 0 08 9 7 7 1 8 。8 8 合计 1 0 0 0 0 1 8 8 8 由表2 3 可知原煤密度主要在1 4 9 c m 。3 以下，累计产率为7 9 5 8 ，且在 此范围内原煤灰分相对较低，为9 0 7 。 浮选实验药剂为： 捕收剂：煤油 起泡剂：仲辛醇 整理数据见表2 4 。 表2 4 原煤可浮性实验结果 t a b l e 2 4 f i o a t a b i l i t ye x p e r i m e n tr e s u l t so fh e g a n gc o a l 2 2 药剂的选择及药剂性质 2 2 1 药剂选择 浮选药剂选用：煤油和仲辛醇； 乳化药剂选用：司班8 0 ； 浮选、乳化调整剂选用：阴离子型，1 3 水解的聚丙烯酰胺。 2 2 2 药剂性质 ( 1 ) 煤油：石油温度1 5 0 2 7 0 c 的分馏产物，含有9 1 3 个碳原子的烃类，为 淡黄色或无色透明液体，比重o 8 4 左右【5 4 】。 1 3 黑龙江科技学院硕士学位论文 ( 2 ) 仲辛醇：以篦麻子为原料生产葵二酸的化工副产品，其组成为仲辛醇 含量7 0 8 5 ，辛醇含量1 0 2 0 ，比重为0 8 3 ，淡黄色透明液体，有强烈刺 鼻气味，有良好的起泡性能【5 引。 ( 3 ) 司班( s p a n 8 0 ) ：琥珀色有芳香气味的易燃油状液体，能分散于水，能 溶于油类及一般有机溶剂，密度0 9 8 6 ；从化学结构上看，属于非离子表面活 性剂，是一种优良的油包水或水包油型表面活性剂。其结构中存在多个游离 的羟基，能在催化剂作用下与脂肪酸进行酯化反应生成多酯。具有一般脂肪 酸酯的水解性质，在酸性条件下，其水解产物为相应的酸和醇，在碱性条件 下，水解生成脂肪酸盐和相应的醇。s p a n 类乳化剂的疏水基为脂肪酸酯链， 亲水基为失水山梨醇，由于其分子中多含经基，因此其界面活性变化范围较 大【5 6 1 。 ( 4 ) 阴离子型聚丙烯酰胺( p h p ) ：本文所选用的p h p 产地天津，其分子量 在5 0 0 万以上，p h = 7 ，游离单体含量s 1 。在实验过程中，将此类p h p 配制 成2 9 l 的溶液备用。p h p 由丙烯酰胺单体聚合而成，是一种水溶性线型高分 子物质，在水中可大部分电离，属于高分子电解质，在其分子的主链上带有 大量的侧基酰胺基。酰胺基化学活性大，能与多种氢键的化合物结合，还可 以和多种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物【5 7 。 2 3 实验设备及工艺 2 3 1 浮选设备及工艺 实验采用武汉洛克粉磨设备制造有限公司生产的哪g 5 0 1 0 0 型2 0 0 m l 挂槽式浮选机和1 5l 浮选机。浮选精煤灰分遵循国家标准g b 2 1 2 7 7 规定方 法进行分析化验。 在该浮选机上进行调浆、分选和精选，调试浮选机，使转速、充气量达 到规定值，其流程如图2 1 。 实验的矿浆浓度为1 0 0 e ：l ，浮选充气量为o 1 5 m 3 h ，转数为1 7 5 0 r r a i n 。 捕收剂和起泡剂分别为煤油( 乳化煤油、p h p 乳化煤油) 与仲辛醇，加药浓 度1 0 0 0 9 t 与2 0 0 9 t ( 折合干煤泥量) 。 1 4 黑龙江科技学院硕士学位论文 浮选煤样 广 宇加水至第一标线 搅拌2 m i n 加捕收剂 、 ( 搅拌1 m i n 加聚丙烯酰胺) t j 搅拌l m i n ( p 加起泡剂 t i 浮选3 0 s i 浮选3 0 s i 浮选3 0 s ii 浮选3 0 s i 浮选3 0 s ji 浮选3 0 s 1 6浮选尾煤 图2 1 浮选工艺流程 f i g u r e 2 1t h et e c h n o l o g i cf l o wo ff l o a t a t i o n 在实验过程中，添加药剂采用微量进样器的量体积法，这种方法操作简 便、加药量准确等优点。所以添加药剂时要将用量换算成体积数。如下式计 算： 矿：p x m d 1 0 6 式中v 所需添加的药剂的体积，m l p 一实验煤样用量，g d 一浮选药剂密度，g m l m 实验药剂用量，酣 具体步骤如下： 将称量好的煤样、水在浮选机里搅拌2 r a i n ，以使两者充分润湿。 添加捕收剂继续搅拌l m i n ，使煤样更加疏水。 黑龙江科技学院硕士学位论文 添加p h p 继续搅拌l m i n ，使煤样与药剂充分作用。 添加起泡剂再搅拌3 0 s ，打开冲气阀，开始刮泡。 刮泡一直持续3 m i n ，然后马上停止刮泡与冲气，同时切断浮选机的电 源( 做分步释放实验采用每3 0 s 刮泡一次，共刮6 次) 。 将浮选精矿、尾矿分别用真空过滤机抽干，再干燥、称重、取样、化 验灰分。 2 3 2 乳化设备及工艺 实验采用江苏大地自动化仪器厂生产的k d 1 型电动搅拌器，转速2 8 0 0 d 分钟。 实验室实验在k d 1 型电动搅拌器上进行药剂乳化，其流程如图2 2 。 煤油x m l 乳化剂y g 为： ，i 曼力) x z m l 水，控制加入速度， 水加入时间在m m i n 乳化油 图2 2 乳化工艺流程 f i g u r e 2 2t h et e c h n o l o g i cf l o wo fe m u l s i f i c a t i o n 具体步骤如下： 向乳化器中一次加入x 升油。 向乳化器中加入y 克乳化剂。 启动搅拌机，速度由0 开始增大。 缓慢滴入z 升水，控制加入速度，使水加入时间在m 分钟。 水完全加入后，在搅拌n 分钟后得到乳白色煤油乳化液。 为了对比煤油乳化液的乳化性能与浮选性能，乳化液乳化条件限定 乳化液性能对比实验中油水比均为1 ：1 ： 油水比实验为2 ：1 、1 ：1 、1 ：2 ； 搅拌器转速为2 8 0 0 r m i n ； 1 6 h 黑龙江科技学院硕士学位论文 药剂用量为乳化液总量的1 o ； 药剂量对比实验的药剂用量为0 5 、1 o 、1 5 。 实验过程： 将2 0 m l 煤油和按比例的乳化剂加入乳化器，启动搅拌器，低速搅拌 1 m i n ，控制搅拌器转速为2 8 0 0 r m i n ，缓慢加入水，控制水加入时间为 1 0 m i n ，继续搅拌乳化1 0 m i n ，即可获得乳白色煤油乳化液。 2 3 3 测试设备 ( 1 ) 接触角测定仪：d c a t 2 1 型，德国d a t ap h y s i c s 公司生产。测量精度为 a ：0 0 1 m g ，用于绘制m 2 _ t 的关系图。 ( 2 ) 高精度激光粒度分析仪：法国塞来斯公司制造。测量范围：0 0 4 - 5 0 0 1 x m ，样品总量： 5 9 ，重现性：o 5 ，精度：q 。 ( 3 ) 马弗炉：x l 1 g 型，鹤壁市仪表厂生产。 ( 4 ) 显微镜：x s 2 1 3 ( 1 0 - - 一l o o o x ) 。 ( 5 ) 电热恒温干燥箱：1 0 1 1 a 型，鹤壁市仪表厂生产。 1 7 黑龙江科技学院硕士学位论文 第3 章p h p 对浮选的影响 3 1p h p 对煤炭浮选的意义 从添加药剂种类来看，捕收剂( 煤油或柴油) 起提高精煤产率作用，起 泡剂只对浮选过程有益处，化学助滤剂在浮选精煤过滤脱水及浮选尾煤压滤 脱水的过程中起着非常重要的作用【5 8 j 。 p h p 是煤泥絮凝的重要药剂，随着循环水的返回，煤泥絮凝工艺中使用 的p h p 会有少许残留。研究p h p 对浮选的作用，不但可以为改善浮选药剂 的作用效果提供一个可行途径，而且为研究浮选药剂残留对浮选的影响奠定 了一个基础。 本章研究内容为：选用高分子絮凝剂p h p 作为浮选过程中的调整药剂， 加入适量的p 唧可以使煤泥水中的微细颗粒预先凝聚或絮凝，使之形成絮 团，增大粒颗度，在此基础上讨论合理控制p h p 用量改善浮选效果的方法。 3 2p h p 用量对浮选的影响 p h p 作为高分子絮凝剂，被广泛用于煤泥水絮凝，而本文考虑将p h p 用 于浮选过程中，是因为1 3 水解的p h p 中，有6 6 8 0 的疏水基团，在与表面 润湿不同的颗粒相接触时，更易与疏水颗粒优先吸附，在煤泥处理过程中具 有一定程度的选择性。探讨p h p 是否能够优先将低灰煤疏水颗粒絮凝在一 起，为考察p h p 是否具有浮选选择性，利用p 船和煤油进行对比实验。浮 选过程中加入1 k 鱿( 折合干煤泥量) 的p 唧代替煤油作捕收剂，其浮选结 果见表3 1 。 表3 1 对比实验浮选结果 t b l e 3 1f l o t a t i o nr e s u l t so f c o m p a r a t i v ee x p e r i m e n t 由表3 1 可以看出单独用p h p 作捕收剂可起到一定的浮选效果。用p h p 做捕收剂( 与煤油用量一致) ，产率为3 4 0 1 ，略低于煤油做捕收剂的浮选 1 8 黑龙江科技学院硕士学位论文 产率，灰分则仅高于0 2 ，这说明p h p 分子可以吸附低灰疏水煤粒，具有 选择性。因此在浮选中加入一定的p h p 是可以改变浮选效果的，为确定p h p 在浮选中的用量，参考大量文献后拟定p h p 用量为0 、1 、2 、3 9 t ( 折合干 煤泥量) ，实验结果如表3 2 。 表3 2p h p 用量对浮选的影响 t a b l e 3 2f l o t a t i o ni n f l u e n c eo fp h p d o s a g e 由表3 2 可以看出p 唧加入量为l g t 时产率为3 6 2 8 ，高于不加p h p 时的精煤产率近2 ，但低于p h p 加入量为2 9 t 、3 9 t 时的精煤产率，即当 p h p 用量增大时，浮选产率升高，但灰分也大大提高，不利于矿物的分选， 这是因为随着p h p 用量的增加，非选择性絮凝作用逐渐明显，导致絮团内夹 带大量细泥，使浮选精矿灰分提高、指标变差。考虑到加入p h p 的目的是为 了在不降低精煤指标的前提下提高精煤回收率，所以p h p 的加入不能显著提 高精煤的灰分，因此加入p h p 的量必须控制在合适的范围内。以下实验选择 p h p 用量在o 1 趴之间进行。 选择在p h p 用量为基础点0 ，o 5 ，0 7 ，l g t ( 折合干煤泥量) ，其浮选结 果见表3 3 。 表3 3 基础点浮选数据 t a b l e 3 3f l o t a t i o nd a t ao fb a s i cp o i n t s 由表3 3 得药剂优化浮选效果的影响趋势如图3 1 ( a ) 、( b ) 。 1 9 黑龙江科技学院硕士学位论文 4 0 集3 8 褂 l 粪3 6 3 4 誉 求 糕 蝼 蜒 7 6 8 6 o0 20 40 60 8 p a m 力f l 入量( g t ) ( a ) p h p 加入量对精煤产率的影响趋势 0o 20 40 60 8l p a m 力n 入量( g t ) ( b ) p h p 加入量对精煤灰分的影响趋势 图3 1p h p 用量与浮选效果 f i g u r e 3 1p h pd o s a g ea n df l o t a t i o nr e s u l t s 由图3 1 ( a ) 我们可以看出精煤产率随p 肿用量的增加而增加，在用量为 0 4 - 0 7 9 t 之间产率最大，区间为：3 7 6 4 3 8 9 4 ( 如表3 3 ) ，且由图3 。l ( b ) 可以看出在此区间灰分变化较大，为：6 1 9 6 8 8 ，当p h p 加入量大于o 7 卧 时，产率下降明显。为进一步分析p h p 加入量对浮选的影响，选择p h p 加 入量0 ，o 3 ，o 4 ，o 5 ，0 6 ，0 7 ，l g t ( 折合干煤泥量) ，做对比实验。结果 见表3 4 。 2 0 黑龙江科技学院硕士学位论文 表3 4p h p 不同加入量的浮选结果 t a b l e 3 4f l o t a t i o nr e s u l t so fd i f f e r e n tp h p d o s a g e 考虑多次实验可能存在实验误差，由表3 4 做p h p 加入量对精煤产率散 点趋势曲线如图3 2 。 由图3 2 可知随着p h p 用量的增加精煤产率变化的趋势是：p h p 用量在 0 o 5 卧左右时，产率呈上升趋势，产率达最大值，相比未加p h p 的浮选产 率提高了6 ；在0 5 0 6 9 t 时，变化趋势较小；当p h p 用量超过0 6 趴时， 精煤产率下降。这可能是p h p 加入量增加到一定程度时，非选择性絮凝作用 显著，细泥夹带增加，导致p h p 絮团宏观上的疏水性降低，影响的浮选的上 2 l 黑龙江科技学院硕士学位论文 浮量。 4 2 4 0 7 0 6 8 琶6 6 求 蒜 蝼6 4 婆 6 2 6 0 oo 20 40 60 81 p a m 加入量( g t ) 图3 2p h p 加入量对煤精产率的影响趋势 f i g u r e 3 2i n f l u e n c et r e n d - s t y l eo ny i e l do fd i f f e r e mp h pd o s a g e 00 2o 40 6o 8l p a m i j n 入量( g t ) 图3 - 3p h p 加入量对精煤灰分影响趋势 f i g u r e 3 3i n f l u e n c et r e n d s t y l eo na s ho fd i f f e r e n tp h pd o s a g e 为进一步考虑p h p 加入量对浮选精煤质量的影响，做狄分散点趋势曲线 如图3 3 。由图3 3 可以看到p h p 用量在0 - 0 5 酣时，精煤的灰分随着p h p 量的增加而减少，达到灰分最小值，降低了6 2 ；当p h p 在0 5 - 0 6 9 t 时， 镐 弘 驼 承v 褂钆蝼蜒 黑龙江科技学院硕+ 学位论文 精煤灰分呈现上升趋势，这表明p h p 增加了亲水性的矸石细颗粒非选择性夹 带增加，使精煤指标变差；而当p h p 用量超过0 6 9 t 时精煤灰分呈下降趋势。 从曲线上可以看出p h p 对精煤产率和灰分的影响是不同的，尤其是对精煤灰 分影响较复杂，其原因还有待于进一步研究；从p h p 对灰分和产率的影响结 果来看，合理控制p h p 用量是可以在提高产率的同时，把灰分控制在合理范 围的。 3 3p h p 对浮选速度的影响 实验入料浓度为1 0 0 9 l ，转子叶轮转速为9 0 0 转分，起泡剂仲辛醇，用 量为2 0 0 9 t ( 折合干煤泥量) 。 实验过程：浮选操作规程如图2 1 ，加药顺序为先加煤油再加p h p ，每 3 0 秒刮泡的浮物为一产物，累计刮泡6 次，刮泡时间间隔3 0 s ，共3 m i n ，实 验所得数据如附表l 所示。 4 5 4 0 3 5 芑3 0 糌 叁2 5 磲 2 0 1 5 1 0 2 + 纯煤油 - p a 0 3 9 t m 。一p a m 0 6 9 t 分室数 卜一p a m 0 4 9 t 一p h 1 0 7 9 t 图3 - 4p h p 加入量对各室产率的影响 f i g u r e 3 - 4i n f l u e n c eo ny i e l do fd i f f e r e n tp h pd o s a g e 由附表1 可以看出各室精煤产率随着刮泡次数的增加而逐步减少，在第 一、二次刮浮泡的产率占精煤总产率的5 0 以上；灰分随着刮泡次数的增加 黑龙江科技学院硕士学位论文 而不断加大，低灰煤优先分离，各实验均符合这一趋势，得产率、灰分影响 如图3 - 4 、3 5 。 由附表l 可知，在第一室时纯煤油浮选产率为1 2 6 1 ，而p h p 加入量 为0 5 9 t ，产率由1 2 6 1 增加到1 4 5 4 ，而灰分却由6 3l 减少到5 9 4 ， 下降了0 3 7 ；在加入p h p 0 5 9 t 最后的累计产率比不加煤油高出6 2 8 ， 由此可鉴，在仅用纯煤油作浮选时，其精煤产率均低于加p h p 以后，在浮 选过程中加入p h p 可以提高精煤产率，但不是随着p h p 的增加而逐步变好， 而是在p 肿加入量在0 6 9 t 时，浮选产率最高，且在第一次刮泡时产率就达 到1 4 9 8 ( 如图3 4 ) 。 综合p h p 对灰分的影响，由图3 5 我们可以发现，加入p h p 后浮选的 灰分指标与只加入纯煤油的浮选相比灰分呈不规则变化，但就一些独立 点而言其精煤灰分大大降低，这说明细颗粒在较短的时间内就获得了良 好的捕收并上浮成精矿产品，对比产品的质量，加入p h p 后的效果明显 优于只加入纯煤油的浮选，从各室的产率差对比，集中于第一室，说明p h p 形成的絮团主要在第一室浮出，p h p 加快了浮选的速度。 8 0 7 5 冰7 0 求 糕 鑫6 5 6 o 5 5 + 纯煤油+ p a m 0 3 9 t + p a m 0 4 9 t p a m 0 5 9 t p a m 0 6 9 t 卜p a m 0 7 9 t 分室数 图3 5p h p 加入量对各室灰分的影响 f i g u r e 3 5i n f l u e n c eo na s ho fd i f f e r e n tp h pd o s a g e 2 4 黑龙江科技学院硕士学位论文 3 4p 肿对浮选影响分析 由图3 - 2 ，3 - 3 可知，不同用量p h p 浮选的可燃体回收率及选择性系数见 表3 6 。 3 - 7 。 表3 6p h p 加入量对可燃体同收率及选择性系数的影响 t a b l e 3 6i n f l u e n c eo fp h p d o s a g eo nf i n ec o a lr e c o v e r ya n ds e l e c t i v i t y 绘出p h p 加入量对可燃体回收率和选择性系数的影响规律图，如图3 - 6 、 5 0 邑4 5 糌 擎 回 蛙 鬟4 0 詹 3 5 u u u 20 40 60 81 o p a m 加入量( g t ) 图3 - 6p h p 加入量对可燃体回收率的影响 f i g u r e 3 - 6i n f l u e n c eo fp h pd o s a g eo nf i n ec o a lr e c o v e r y 由图3 - 6 、3 - 7 可以看出，在p h p 加入量为0 5 卧时，可燃体回收率和选 择性系数达到最大值，可燃体回收率由3 8 8 8 提高到4 6 3 1 ，选择性系数 由4 3 7 1 提高到5 3 6 8 ，分别提高了7 4 3 和9 9 7 。这说明，在矿浆中加 入p h p 后，其在外界机械力作用下，优先吸附疏水颗粒，在矿浆中悬浮的疏 黑龙江科技学院硕士学位论文 水颗粒之间就会产生有效的架桥作用，从而形成絮团。但如果p h p 加入过量， 则架桥作用所必需的颗粒表面吸附活性点少，架桥作用反而变的困难，同时 会因颗粒间的相互排斥而稳定。如果絮团过大，或与气泡接触不完全那必定 影响煤的浮选效果，所以综上所述，当常规浮选时，p h p 加入量在o 5 卧时 浮选效果最好。 5 4 5 2 集5 0 糕4 8 鬓4 6 龚4 4 4 2 4 0 0 00 10 2 0 30 40 50 60 70 80 91 o p a m 加入量( g t ) 图3 7p h p 加入量对选择性系数的影响 f i g u r e 3 - 7i n f l u e n c eo fp h pd o s a g eo nf i n ec o a ls e l e c t i v i t y ( 4 0 x )( 1 0 0 x ) 图3 - 8 煤粒表面显微图 f i g u r e 3 8m i c r o p h o t oo fc o a ls u r f a c e 浮选效果的好坏还取决于煤粒表面的性质，用显微镜拍摄煤粒表面发现， 煤粒的表面是不均匀的，且有一定孔隙，如图3 8 。 通过显微照片可以看出煤的孔隙具有孔径小，数量多的特点，而孔隙度 对煤的浮选性质有很大影响，使煤的孔隙总面积增大，这就决定了煤具有很 高的吸附能力，这对于煤泥浮选来说，增加药剂与煤的接触面积，改善药剂 2 6 黑龙江科技学院硕士学位论文 浮选活性就能大大提高浮选效果。 浮选主要通过气泡与煤粒的附着，而使精粒上浮，那么气泡与煤粒的接 触便是控制浮选效果的主要手段，图3 - 9 是煤表面形成的气泡形态，从气泡 分布状态可以看出：气泡与颗粒碰撞吸附都是在颗粒表面的疏水点上发生的， p h p 在颗粒表面吸附，p h p 上的疏水基团为气泡与颗粒碰撞提供了一个吸附 机会。 ( a 1 0 x )( b 4 0 x ) 图3 - 9 煤粒表面润湿现现象 f i g u r e 3 - 9w e t t i n gp h e n o m e n a 加入p h p 可以在一定程度上改变煤粒与气泡的接触角度，即可在一定程 度上改变浮选效果，而加入不同量p h p 后其接触角变化如图3 1 0 所示。我 们可以看出随着p h p 用量的增加，矿物与气泡的接触角逐渐变大，从而增大 了矿化气泡与浮选药剂的接触面积，改善了浮选效果。 t ， ( a ) 无p h p 2 7 ， ( b ) p h p 加入量0 3 9 t 黑龙江科技学院硕士学位论文 i