极细粒煤选择性双向絮凝脱硫降灰实验研究.pdf

第3 4 卷第2 期 2 0 0 5 年3 月 中国矿业大学学报 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y V 0 1 ．3 4N o ．2 M a r ．2 0 0 5 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 5 0 2 0 1 5 6 0 4 极细粒煤选择性双向絮凝脱硫降灰实验研究 戚家伟，朱书全，解维伟，姚春彦 中国矿业大学化学与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 摘要介绍了选择性双向絮凝分选原理，根据该原理研究了极细粒煤泥深度脱硫降灰技术，分析 了煤样粒度、非极性油与分散剂用量对选择性双向絮凝分选效果的影响，结果表明使用该技术 对极细粒煤泥分选后，可使其灰分降到1 ％以下，可燃体回收率达9 0 ％以上 最高值达9 4 ．5 7 ％ ， 产率达6 9 ．7 7 ％．脱硫时，可将硫分从3 ％降到0 ．4 ％以下，而且脱硫的同时可以脱灰． 关键词选择性双向絮凝；极细粒煤泥分选；分选效果；脱硫降灰 中图分类号T D9 4 3 ．3文献标识码A D e s u l p h u r i z a t i o na n dD e a s h i n go fU l t r a f i n e C o a lU s i n gS e l e c t i v eB i l a t e r a lF l o c c u l a t i o n Q IJ i a w e i ，Z H US h u q u a n ，X I EW e i w e i ，Y A OC h u n y a n S c h o o lo fC h e m i c a la n dE n v i r o n m e n tE n g i n e e r i n g ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y ， B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t P r i n c i p l eo fs e l e c t i v eb i l a t e r a lf l o c c u l a t i o n S B F w a si n t r o d u c e d ．T h eS B Ft e c h n o l o g y f o rd e s u l p h u r i z i n ga n dd e a s hu l t r a f i n ec o a lw a sd e v e l o p e d ．I n f l u e n c e so fp a r t i c l es i z e ，n o n p o l a ro i l ， a n dd i s p e r s a n to ns e l e c t i v eb i l a t e r a lf l o e c u l a t i o nw e r ea n a l y z e d ．H a v i n gb e e nt r e a t e db yu s i n gt h i s t e c h n o l o g y ，t h ec l e a nu l t r a f i n ec o a li so b v i o u s l yi m p r o v e di nq u a l i t y ，w i t ha na s hc o n t e n to fl e s s t h a n1 ％，ar e c o v e r yo fc o m b u s t i b l em a t t e ro f9 0 ％，ay i e l do f6 9 ．7 7 ％．I na d d i t i o n ，t h ec o n t e n to f s u l f u ro fu l t r a f i n ec o a lc a nb er e d u c e df r o m3 ％t o0 ．4 ％． K e yw o r d s s e l e c t i v e b i l a t e r a lf l o c c u l a t i o n ；u l t r a f i n e ‘c o a l s e p a r a t i o n ；s e p a r a t i o ne f f i c i e n c y ； d e s u l p h u r i z a t i o na n dd e a s h i n g 随着富矿资源的不断减少，贫矿、细矿、夹杂煤 炭的开采与分选成为必然。为了使有用矿物单体解 离，必须将矿物磨的很细，针对细粒的选别，六十年 代发展起来一种新工艺选择性絮凝．该工艺的 主要目的就是从微细矿物悬浮体中回收有用矿物， 通过选择性絮凝微细矿物颗粒，使其达到有效分离 粒度，从而实现悬浮体中不同组分矿物的分选[ 1 ] ． 1原理 选择性双向絮凝是通过使矿浆中精矿与尾矿 颗粒有选择性的按不同方向絮集，形成足以能有效 分离的两组分，从而实现分选的目的．该技术的原 理是根据可燃体和非可燃体两组分颗粒不同的表 面物理化学特性来实现矿物分离的过程[ 2 ] ．分选体 系中同时发生两个作用一个是亲水絮凝作用、另 一个是疏水絮凝作用．实验工艺流程见图1 ． 选择性双向絮凝使用的絮凝剂具有选择性，所 用絮凝剂主要与亲水性的非可燃体进行作用，通过 高分子絮凝剂的桥联作用将其絮凝成团沉降．同时 根据可燃体自身的疏水性，通过添加适量的非极性 烃类油增强其疏水性，在高速剪切搅拌作用下，空 气被机械地卷人矿浆中并分散成微泡附着在非极 收稿日期2 0 0 4 0 7 一0 1 基金项目国家自然科学基金项目 5 0 0 7 4 0 3 3 作者简介戚家伟 1 9 6 6 一 ，男，江苏省徐州市人，工程师，硕士，从事矿物加工工程方面的研究． E - m a r l q i j i a w e i l9 6 6 s i n a ．c o r n 万方数据 第2 期 戚家伟等极细粒煤选择性双向絮凝脱硫降灰实验研究1 5 7 性油泡和可燃体微粒表面，形成三相矿化微泡从而 使可燃体絮团浮起，最后通过底流排放尾矿絮团的 形式完成分选过程．在絮凝过程中既有粗大絮凝体 的形成‘3 ‘4 ] ，同时也存在电荷的中和作用‘s 一． d l ∞ 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 量 h 加 3 0 2 0 1 0 0 图3S T 煤样不同粒度试验结果 F i g ．3E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fS Tc o a lw i t h d i f f e r e n tp a r t i c l es i z e 由图3 可知，煤样粒度对选择性双向絮凝精煤 灰分和产率影响很大，粒度越细精煤产率越高，但 矿泥对精煤的干扰和污染也增大，造成精煤灰分升 高． 3 ．2 非极性油用量对分选效果的影响 由于煤微粒具有天然疏水性，若在煤浆中加入 非极性烃类油，就会强化煤粒的疏水性．极细粒煤 泥的分选，常采用加人非极性油来增强有机微粒的 疏水性，以利于煤粒的絮凝成团．选择性双向絮凝 分选实验也不例外．图4 是非极性油的不同用量选 择性双向絮凝试验结果． 图4S T 煤样油的不同用量试验结果 F i g ．4E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fS Tc o a lw i t h d i f f e r e n to i lc o n s u m p t i o n 由图3 可以看出，在用油量小于2m l ／L 时，精 煤产率是随用油量的增加单调上升的，在用油量为 2m l ／L 时精煤产率达到最大．随着用油量的继续 增加，精煤产率增加的幅度开始减小，但精煤灰分 一直是持续性增加的，用油量越大精煤灰分就越 高，说明分选的选择性降低了．因此，在得到合适的 精煤产率情况下，应尽量减少非极性油的用量． 3 ．3 分散剂用量对分选效果的影响 在选择性双向絮凝分选极细粒煤泥的实验中， 一定浓度的煤浆中首先需添加一定剂量的分散剂， 目的是通过对矿物颗粒表面性质的调节，使不同方 向絮凝的矿物颗粒 称双向絮凝颗粒 首先充分、稳 定的分散悬浮口] ，防止或降低不同方向絮凝的矿物 颗粒之间相互吸引黏附、包裹覆盖[ 8 ] ，减少不同方 向絮凝颗粒之间的凝聚，以提高选择性双向絮凝分 选的质量． 但分散剂的剂量必须适当，否则对分选也会带 来负面的影响．分散剂不同用量的选择性双向絮凝 试验结果见图5 ． 图5S T 煤样分散剂的不同用量试验结果 F i g ．5E x p e r i m e n t a lr e s u l to fS Tc o a lw i t h d i f f e r e n ta m o u n to fd i s p e r s a n t 由图5 可知，加入分散剂后精煤灰分开始下 降，当分散剂用量为0 ．2g ／L 时精煤灰分最低，其 后随着分散剂用量的增加精煤灰分转而开始升高． 但在整个分选的过程中，精煤产率是随着分散剂用 量的增加单调下降的． 4 结论 1 煤样粒度、非极性油与分散剂用量对选择 性双向絮凝分选有较大的影响． 2 粒度变细精煤的产率提高但灰分也升高． 非极性油的加入增加了煤粒表面的疏水性，达到与 亲水矿物质组分的分离． 3 分散剂使溶液中所有组分的颗粒都因双电 层斥力作用而充分分散，使分选的选择性增强，分 选的效果变好．但分散剂使用过量后，溶液中颗粒 摹＼x 舛粥跖眩蔼M∞酌酡孤钳 万方数据 第2 期 戚家伟等极细粒煤选择性双向絮凝脱硫降灰实验研究1 5 9 的表面电位负值很高，颗粒表面表现出很强的极性 使疏水性降低，由此造成精煤产率下降． 4 选择性双向絮凝技术可以用于制取超低灰 煤，经过四次分选得到灰分小于1 ％的精煤．产率 基本上保持在7 0 ％左右，两产品最大灰分差 1 5 ．4 4 ％，可燃体产率最高可达9 4 ．5 7 ％，脱灰率为 7 7 ．4 9 ％．硫分由3 ％降至0 ．3 9 ％，脱硫率达到 8 7 ．O O ％． 该技术比其它方法具有工艺简单、药剂用量 低、脱灰率和精煤产率高、使用经济的优点，为分选 极细粒煤泥提供了一个可供选择的方法． 参考文献 r - 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9 ． G u oJ L ，T a n gHX ．R e v i e w o nt h ec o n t a c t f l o c c u l a t i o n [ J ] ．T e c h n i q u e sa n dE q u i p m e n tf o r E n v i r o n m e n t a lP o l l u t i o nC o n t r o l ，2 0 0 1 ，2 6 1 - 9 ． [ 6 ]刘红缨，朱书全，蔡璋．提高选择性絮凝脱硫效果的 途径[ J ] ．化工矿物与加工，2 0 0 1 7 1 5 1 7 ． L i uHY ，Z h uSQ ，C a iZ ．M e t h o do fi m p r o v i n gt h e e f f e c to fd e s u l f u r i z a t i o nb ys e l e c t i v ef l o c c u l a t i o n [ J ] ． C h e m i c a lM i n e r a l P r o c e s s ，2 0 0 1 7 1 5 1 7 ． [ 7 ] 张明旭，曹炯．选择性絮凝技术及其在煤炭分选中 的应用口] ．东北煤炭技术，1 9 9 8 3 4 8 5 2 ． Z h a n gMX ，C a oJ ．S e l e c t i v i t yf l o c c u l a t i o nt e c h n o l o g y a n da p p l i c a t i o ni ti nc o a ls e l e c t i v es e p a r a t i o n I , J ] ．C o a l T e c h n o l o g yo fN o r t h e a s tC h i n a ，1 9 9 8 3 4 8 5 2 ． [ 8 ]马图尔s ．用于固一固分离的选择性絮凝工艺新进展 [ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 0 8 8 - 1 6 ． M aSTE ．T h en e wt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n to ft h e s o l i d s o l i ds e p a r a t i o nb ys e l e c t i v i t yf l o c c u l a t i o n [ J ] ． M e t a l l i cO r eD r e s s i n gA b r o a d ，2 0 0 0 8 8 - 1 6 ． 责任编辑李成俊 万方数据