【论文底稿】多途径解决浮选精矿消泡问题

多途径解决浮选精矿消泡问题袁鹏飞，沈丽娟，陈建中，王亚辉，汲万雷中国矿业大学化工学院，江苏徐州(221008)摘要：浮选过程中，泡沫的稳定性是至关重要的，它是保证浮选顺利进行的必要条件。但是如果泡沫稳定性过强，就会对后续作业带来麻烦，影响正常生产。泡沫的稳定性与浮选药剂性质、固体颗粒大小、温度、压力、气泡分布等因素有关。过稳定泡沫的形成往往是多方面因素共同影响的结果。本文通过调整药剂制度、掺粗、调整浮选床液位、减少循环水中细泥含量等手段，降低泡沫的稳定性。关键词：浮选；泡沫；稳定性；影响因素；消泡1泡沫的作用及危害浮选是细粒和极细粒物料分选中应用最广、效果最好的一种选矿方法。国内外选煤工艺中，<0.5mm煤泥绝大部分采用泡沫浮选工艺。浮选是在气-液界面进行分选的过程，根据物料表面性质的差异，利用泡沫把物料中的目的矿物与非目的矿物分离，使目的矿物富集。为了实现矿物分选，矿粒必须选择性地附着到气泡上，然后穿过矿浆到达液面，形成泡沫层。因此在浮选过程中泡沫的形成与稳定对浮选分离过程具有重要的意义。浮选过程所产生的三相泡沫，具有一定的稳定性，这是保证浮选顺利进行的必要条件。然而浮选泡沫并非越稳定越好，希望浮选过程完成后，泡沫在精矿槽内能够尽快的破裂。如果泡沫过于稳定，不仅对浮选不利，而且会对浮选后续的工艺环节造成危害。该危害在梁北选煤厂主要表现在：1)浮选精矿泡沫稳定性极强，在浮选精矿桶中大量堆积，不但减小了原有浮选精矿桶的有效利用容积，导致浮选精煤外溢；2)加压过滤机入料泵往往发生汽蚀现象，给料困难，降低加压过滤机的工作效率，使得加压过滤机处理量不够；3)三相泡沫降低了矿浆的比重，为了改善精矿泡沫的流动性，必须加入大量的水，同时为了消除浮精桶内的泡沫，不得不在桶内加入喷水，这样不仅消泡效果不好，而且增加了浮选用水量和水的循环量，浪费资源，增加了加压过滤机的负荷；4)有时为了保证生产的连续性，不得不较少浮选药剂用量，降低浮精产率，致使大量低灰精煤损失到浮选尾矿中，降低了选煤厂的经济效益，同时尾煤浓缩机中产生大量稳定泡沫，漂浮于液面之上，造成循环水浓度过高，进入洗选系统后恶化主洗环节尤其是浮选，造成恶性循环。2影响泡沫稳定性的因素泡沫的稳定性是指泡沫生成以后的持久性，即泡沫“寿命”的长短。影响泡沫稳定性的因2.1表面活性剂对泡沫稳定性的影响Martangoni效应、表面张力以及Plateau边界的虹吸作用等与表面活性剂的性质有关。表面活性剂的分子结构、浓度以及表面活性剂复配的协同效应均会对泡沫的稳定性造成影1)表面活性剂分子结构表面活性剂的分子结构对泡沫的稳定性有较大的影响，尤其是分子中憎水链的长度是影响气泡中气体分子扩散速率的主要参数。从这个角度来讲，憎水链越长，则扩散速率越慢，泡沫越稳定。当疏水基是较长的碳链时，表面活性剂在液膜表面形成紧密的吸附膜，提高了液膜的粘度，减慢了扩散速率，泡沫就越稳定，但碳链太长也会降低表面活性剂的溶解度，而且使得形成的表面膜刚性太强而不能产生稳定的泡沫。2)表面活性剂浓度表面活性剂浓度对稳定性也有一定的影响。当表面活性剂浓度小于临界胶束浓度时，随着浓度的增加，溶液的表面张力减小，表面活性增加，发泡力增强，但形成的泡沫稳定性较差。当浓度高于临界胶束浓度时，随着浓度的增加，虽然溶液的表面张力不再减小，甚至会稍微增大，但表面活性剂分子在溶液表面富集，形成致密的表面膜，液膜表面强度增加，邻近液膜的排液受阻，延缓了液膜的破裂时间，因而增加了泡沫的稳定性。但当浓度增加到一定程度时，形成的泡沫含液量减少，“刚性”增加，泡沫反而会变得不稳定。3)表面活性剂复配的协同作用大量研究表明，两种或两种以上的表面活性剂更有利于提高溶液的起泡能力和泡沫的稳定性。当同系物或同类型的表面活性剂混合使用时，同系物混合表面活性剂的某些物理化学性质，常介乎各单一化合物之间，如表面吸附和胶团形成性质就是如此。大量实验证明，在表面活性较低的表面活性剂中，只要加入少量表面活性较高的表面活性剂，即可得到表面活性较高的混合物，换言之，在高表面活性的表面活性剂中加入相当量低表面活性的表面活性剂也不至于明显降低表面活性。对于三相泡沫来说，由于固体细粒的存在，其可以吸附在气/液界面上，形成稳定的保护膜，起到稳泡的作用。表面亲水的固体颗粒对泡沫体系无明显作用，表面疏水的固体颗粒则作用非常显著。由于细粒具有很大的比表面积，表面能很高，因而能够较稳定地粘附于气泡上，罩盖紧密，气泡表面是弯曲的，不规则形状的矿粒必然是大的一端朝向液面，小的一端朝向气相，在界面层中形成紧密的楔形定向排列(见图1),这样能最大程度的降低气液的接触面积。分析细粒影响三相泡沫稳定性的原因有四个方面：①表面活性剂能使固体颗粒均匀致密2.3温度对泡沫稳定性的影响有两个方面：一方面是由于升温，增大了起泡剂的溶解度，降低了气/液界面上起泡剂的吸2.4压力对泡沫稳定性的影响泡沫在不同压力下稳定性不同，压力越大，泡沫越稳定。一般定。Rand研究了活性剂水溶液泡沫，在不同的压力下的排液时间，发现压力与泡沫排液时2.5气泡分布的影响3问题的分析仍然没有变化。分析其原因，正如前面所讨论的固体颗粒对泡沫稳定性的影响。即由于表面活性剂和固体颗粒的存在，形成的三相泡沫有骨架支撑，虽然表面层的泡沫会发生破裂，但是整个骨架仍然存在，因此对内部的泡沫起到了很好的保护作用，极大地延缓了内部泡沫的破灭速度；同时，即使全部泡沫的液膜破裂后，体系纵横交错的骨架仍然能保持体系相当长时间的稳定。在对浮选入料及浮选精矿中的固体颗粒进行粒度分析中，显示-0.045mm粒级产率占入选入料固体物的47.84%,在浮选精矿中-0.045mm粒级的产率达56.31%。可见，该系统中细泥含量高是造成泡沫稳定的原因之一。另外，该厂的循环水浓度较高，循环水中细泥含量达57.16%。循环水进入洗选系统后恶化主洗尤其是浮选环节，不仅造成泡沫过于稳定，而且影响浮选质量及产率，大量低灰精煤损失于尾矿中，使尾矿固体物含量增高。同时由于泡沫过于稳定，为了保持连续生产，不得不降低浮精产率，大量泡沫进入了尾煤浓缩系统，又对循环水质量造成影响，从而造成恶性循环。4问题的解决该厂整个系统中的问题是相互联系，相互影响的。造成浮精泡沫稳定性过强的因素是多方面的，和表面活性剂的性质、固体颗粒的粒度组成、水质等均有关系，因此要想较好的解决泡沫的消除问题，必须结合实际从多方面入手，综合治理。1.改变浮选药剂制度由于在相近的表面张力的溶液中，长烃链表面活性剂产生的气泡稳定性比短烃链表面活性剂产生的气泡稳定性高。且醇类起泡剂对粘土类细泥有抑制作用，能阻止泥质物在煤粒表面粘附。因此在现场试验中选用了60%仲辛醇、98%仲辛醇以及澳大利亚进口起泡剂9840 (纳尔科公司产品)作为起泡剂。捕收剂选用煤油和Nalflote9836(纳尔科公司产品)。资料显示捕收剂9836具有一定的消泡作用。试验结果见表1。Tablelresultsoft灰分Ad/%用量/g/t用量/g/t1煤油23456789原用起泡剂原用捕收剂注：19号试验药剂制度为：原用起泡剂118.3g/t,98%仲辛醇348.8g/t,原用捕收剂343.6g/t,煤油705.8g/t;现场调试试验中发现，所选用的进口药剂，粘度较大，特别是9840,呈粘稠状，流动性很差，加药不方便。9840受环境温度的影响很大，温度较低的高药剂耗量无疑会增加浮选成本。由于9840受环境温度影响较大，而进口捕收剂9836具有消泡的作用，考虑将现场原用起泡剂和9836配合使用。在调试中发现，要想获得比较好的进口捕收剂9836与原用捕收剂相比是没有优势的。在使用仲辛醇和煤油时，虽然泡沫的稳性能的药剂产生共吸附等作用来提高浮选效果4,5]。起泡剂采用原有起泡剂和98%仲辛醇混尾矿的灰分可达到50%以上。2.掺粗消泡前面已分析了固体颗粒对泡沫稳定性的影响。随着泡沫中固体颗粒粒度稳定性逐渐降低。结合选煤厂具体情况，将TBS溢流掺入浮选精矿中。从浮选精矿桶的液位以及加压过滤机的工作情况来看，效果还是很明显的。浮选精矿桶内的液位比较稳定，很少发生液位过高的现象；精煤加压过滤机的排料周期由原来的300多秒下降到200秒左右，有时甚至达到100多秒。3.浮选床床层的控制泡沫的持液量6对泡沫的消除影响很大。泡沫的稳定性随着泡4.凝聚剂的添加现场添加一套凝聚剂搅拌添加装置，选用聚合氯化铝作为凝聚剂。时间，使药剂充分分散，加药点选在浮选尾矿箱。通过添加凝聚剂7,使高灰细泥物质凝聚沉降，降低循环水的浓度，改善水质。不仅能够改善浮选效果，而且能够降低浮精泡沫的稳定性。泡沫过于稳定往往是多种因素共同作用的结果。通过对问题的原因及影响因素的分析，结合现场实际，找到一套适合该厂的解决方案。采取以上措施后，浮选精矿泡沫的稳定性可得到有效的降低，泡沫能够及时破裂。选择合适的浮选药剂和药剂用量，提高浮精产率；这样既减少精煤在尾矿中损失，也可消除浓缩池液面漂浮泡沫，降低循环水浓度，改善循环水水质。参考文献27~29.YuanPengfei,ShenLijuan,ChenJWangYang,HeSchoolofChemicalEngineeringandTechnology,ChinaUniversityofMining&TThefoamstabilityisflotation.However,ifthefoamistoostabletobedefoamed,thefollow-upoperationswoandtheconsecutiveproductionevenwillbeaffected.Thefpharmaceuticalproperties,sizeoftheparticle,pressure,bubbledistribution,etc.Theformationofthestablefoamsystemisoftentheresultofthecombinedeffectofvarioreducedbyadjustingthepharmacy