粉煤灰浮選試驗(yàn)研究

粉煤灰浮選試驗(yàn)研究

目前，中國(guó)的碳灰粉年排放量約為3億噸。大量的粉煤灰存放,不僅會(huì)占用大片農(nóng)田耕地,產(chǎn)生揚(yáng)塵嚴(yán)重污染大氣,而且其灰漿如果排放到江河湖泊,會(huì)污染阻塞河道,直接影響到水生物的生長(zhǎng),破壞生態(tài)平衡。粉煤灰品種有干灰、濕灰和爐底渣3類(lèi),它們的化學(xué)組成相似。粉煤灰在資源化過(guò)程中存在的一個(gè)重要問(wèn)題是碳含量超標(biāo),它制約了粉煤灰在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。利用粉煤灰中未燃盡的炭和其它顆粒潤(rùn)濕性的差異,通過(guò)浮選方法來(lái)回收碳是一種有效的方法,用以提高粉煤灰的技術(shù)附加值,充分挖掘粉煤灰的工業(yè)和商業(yè)價(jià)值,提高企業(yè)的最大效益。1提高煤灰燒失量貴州六盤(pán)水某鋼廠粉煤灰燒失量高達(dá)27.30%,根據(jù)工業(yè)要求,該粉煤灰經(jīng)過(guò)分選之后產(chǎn)品的燒失量要提高到56%～58%;尾灰燒失量在8%以下。浮選提碳試驗(yàn)采用XFD-Ⅲ型1.5L單槽浮選機(jī)、DSA100接觸角儀、激光粒度分析儀、馬弗爐、分析天平等試驗(yàn)設(shè)備和儀器。1.1粒度分布及產(chǎn)率通過(guò)小篩分試驗(yàn)、激光粒度分析儀和馬弗爐燃燒法,測(cè)得各粒級(jí)的產(chǎn)率和燒失量,見(jiàn)表1;使用激光粒度分析儀測(cè)得粒度分布曲線,見(jiàn)圖1。從表1和圖1可以看出,燒失量隨粒度的增大而增加,但是變化幅度不大。原灰的燒失量較高,說(shuō)明煤粉不完全燃燒。-0.038mm的產(chǎn)率達(dá)42.12%,碳回收率為34.17%。其余各粒級(jí)產(chǎn)率均勻,碳回收率相對(duì)也均勻。可見(jiàn)各粒級(jí)的提碳都是降低燒失量的關(guān)鍵。1.2粉煤灰的接觸角潤(rùn)濕性是表征顆粒表面重要的物理化學(xué)特征之一,是顆粒可浮性最直觀的標(biāo)志。顆粒的潤(rùn)濕程度可以用接觸角的大小來(lái)表示。本試驗(yàn)使用德國(guó)DSA100接觸角儀測(cè)出接觸角。粉煤灰的接觸角為21°,說(shuō)明它的可浮性較差。研究表明,粉煤灰中炭粒表面的潤(rùn)濕性和可浮性與煤炭相近,其接觸角在60°左右,而粉煤灰中其它顆粒的接觸角相對(duì)較小,只有10°左右。因此在泡沫浮選中,由于接觸角的差異,使得炭粒可以粘附在氣泡上,而其他顆粒不能,從而實(shí)現(xiàn)分選。2關(guān)于碳灰粉漂浮條件的優(yōu)化試驗(yàn)2.1浮選試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)前期試驗(yàn)和文獻(xiàn)得到,捕收劑柴油的效果遠(yuǎn)比煤油效果好,這里選用柴油作為捕收劑。起泡劑用新型R-1起泡劑。試驗(yàn)采用的XFD-Ⅲ型1.5L單槽浮選機(jī),入浮礦漿濃度15%,捕收劑攪拌時(shí)間7min,起泡劑攪拌時(shí)間5min,充氣量1.67m3/(m2·min),刮泡時(shí)間為6min,起泡劑用量固定在800g/t,捕收劑的用量探索3次,捕收劑的3個(gè)水平分別為600g/t、1000g/t和1600g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。評(píng)定同一種煤樣在不同工藝條件下的浮選完善程度時(shí),用浮選完善指標(biāo)作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),公式為:式中:ηwf——浮選完善指標(biāo),%;γdj——浮選精煤實(shí)際產(chǎn)率,%;Ady——浮選入料灰分,%;Adj——浮選精煤灰分,%。計(jì)算3組試驗(yàn)的浮選完善指標(biāo)分別為35.12%、39.44%和31.90%,第二組指標(biāo)比較好,所以選擇捕收劑用量1000g/t。2.2驗(yàn)回收率對(duì)驗(yàn)回收率的影響試驗(yàn)采用新型R-1起泡劑和R-2起泡劑進(jìn)行試驗(yàn),捕收劑用量1000g/t,礦漿濃度15%,起泡劑用量對(duì)試驗(yàn)回收率影響如圖2所示。由圖2看出,在相同捕收劑用量條件下,隨著起泡劑用量的增加,精煤的產(chǎn)率增加,燒失量降低,碳回收率增加,在同等藥劑用量條件下的試驗(yàn)結(jié)果相比,R-2起泡劑優(yōu)勢(shì)明顯,R-2起泡劑用量在1200g/t的條件下,一段粗選可以得到燒失量7.53%的合格尾灰產(chǎn)品,所以R-2起泡劑的適宜用量為1200g/t。2.3礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)合前期試驗(yàn),在捕收劑用量1000g/t、R-2起泡劑用量為1200g/t的條件下,礦漿濃度在10%、15%和20%3個(gè)水平下進(jìn)行探索,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從試驗(yàn)結(jié)果看,隨著濃度的升高,精煤產(chǎn)率增大,燒失量減小,且尾灰燒失量變小。綜合考慮精煤產(chǎn)率、灰分和粗尾燒失量,最終確定了最佳浮選濃度為15%。3精煤燒失量測(cè)定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)尾灰燒失量在8%以下的具體要求,采用一次粗選,尾灰燒失量可達(dá)7.53%,但精煤燒失量不符合要求。鑒于此,后續(xù)試驗(yàn)的重點(diǎn)是如何在保證精煤燒失量的條件下,提高精煤產(chǎn)率。3.1粗選+一次品+篩選尾礦再掃選試驗(yàn)室設(shè)計(jì)4個(gè)流程進(jìn)行試驗(yàn),其中:流程A為一次粗選+一次精選;流程B為一次粗選+一次精選+精選尾礦再掃選;流程C為一次粗選+一次精選+精選尾礦磨礦再掃選;流程D為分段加藥一次粗選+一次掃選+掃選精礦再精選。試驗(yàn)時(shí)礦漿濃度15%,捕收劑攪拌時(shí)間7min,起泡劑攪拌時(shí)間5min,流程圖如圖3所示。3.2游泳試驗(yàn)的結(jié)果和分析根據(jù)圖3所示的流程,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),最終得到如表4所示的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。3.2.1精煤燒失量試驗(yàn)因?yàn)橐淮未诌x得到的精煤灰分較高,所以首先采取對(duì)粗選精煤進(jìn)行精選試驗(yàn)。試驗(yàn)采用粗選和精選,刮泡時(shí)間均6min,由表4知,此流程可得到碳回收率為75.17%、產(chǎn)率37.40%的產(chǎn)品,此時(shí)精煤燒失量為55.14%,比要求的燒失量低,不是十分理想。3.2.2碳回收率,確定比選流程為4天掃選時(shí),掃選效率為4.5%,比選陣風(fēng)后加氣管網(wǎng)以吹干、刮泡時(shí)間為4.5%;掃選時(shí)長(zhǎng)6月5日，掃選流程為4min的碳回收率,見(jiàn)表4.此流程是在A流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,為降低精選精煤灰分,刮泡時(shí)間改為2min,然后進(jìn)行掃選,掃選刮泡時(shí)間為4min,此流程可得到碳回收率為74.95%,產(chǎn)率為37.38%,燒失量為55.49%的產(chǎn)品。此流程和A流程類(lèi)似,可以大致看出浮選速度,這個(gè)流程的意義還在于和流程C進(jìn)行比較,得出原灰的一些性質(zhì)。3.2.3浮選過(guò)程中,把生產(chǎn)率降低流程C比流程B多了一個(gè)磨礦,從試驗(yàn)來(lái)看,磨礦后得到精煤2的灰分與流程B的精煤2相比,灰分升高2.5%,但其產(chǎn)率也大幅降低,比流程B降低約10%,這種規(guī)律與一些試驗(yàn)是相悖的。綜合分析,產(chǎn)率降低的原因是在磨礦過(guò)程中,脈石礦物泥化嚴(yán)重,對(duì)藥劑的吸附量大大增加,使得真正的碳沒(méi)有機(jī)會(huì)與藥劑結(jié)合,不能形成氣泡,從而使精煤2產(chǎn)率大大下降?；曳衷黾拥脑蚴敲}石礦物易粉碎,磨礦過(guò)程加劇了該粉煤灰的泥化程度,導(dǎo)致浮選過(guò)程中的高灰細(xì)泥夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重,污染了精煤,致使精煤灰分提高。因此,磨礦工藝不能得到合格的產(chǎn)品。3.2.4藥劑作用時(shí)間為了提高藥劑作用,采用分批加藥方式。在粗選時(shí)減少藥劑量的加入,不僅可以保證精煤1的灰分,同時(shí)后續(xù)流程補(bǔ)加藥劑也可以延長(zhǎng)藥劑的作用時(shí)間,維持浮選整個(gè)過(guò)程的均衡濃度,提高難浮物料的選擇性。在掃選時(shí)加藥得到精煤的灰分比較高,所以采用掃選精煤再精選的流程,這樣不僅可以保證精煤2的灰分,也可以使中煤灰分提高。試驗(yàn)證明,流程可以得到精煤產(chǎn)率為38.67%、燒失量為56.95%的合格產(chǎn)品,同時(shí)碳回收率為79.85%,尾灰燒失量為6.72%,達(dá)到了較好的分選效果。4尾灰的綜合利用(1)通過(guò)探索,得到粉煤灰的優(yōu)化試驗(yàn)條件為攪拌速度1800r/min,充氣量為1.67m3/(m2·min),捕收劑攪拌時(shí)間7min,起泡劑攪拌時(shí)間5min,采用分批加藥,一次捕收劑600g/t、起泡劑600g/t,二次捕收劑400g/t、起泡劑600g/t,可得到產(chǎn)率38.67%、燒失量為56.95%、回收率79.