金属腐蚀电偶法强化煤浮选脱硫的研究.pdf

收稿日期“ 基金项目国家自然科学基金项目 A B 4 ’ ’ ; 9 9 ; * ’ 9 9 年 J F 8 K L 6 M JN M O I P M Q8 K RM M STU V 6 8 F 8 S QRJ I WW W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W “ ; 文章编号 ’ ’ * ; “ ’ 金属腐蚀电偶法强化煤浮选脱硫的研究 朱红’,夏建华’,王芳辉’,赵炜“,欧泽琛“,王淀佐 Se F 8 J M 8 8 L 8 J F NP M SR J F L 8 I I 8 P M 8 f I J V M 8 R 6 8 b g DN D8 S ’,Y f ‘H M J 6 7 J’,h‘Gie J S 6 7 M’, g D‘Ch M “, C N g P 6 “,h‘Gid M J 5 7 8 V ,j M k M SH M J 8 8 SN M O I P M Q ,j M k M S’ ,L 6 M J X “ a V 6 8 8 F 8 K L 6 [M V J F c S M I M SJ bU V 6 8 F 8 S Q ,L 6 M JN M O I P M Q8 K RM M STU V 6 8 F 8 S Q ,Y 7 5 6 8 7 , H M J S P 7“ “ ’ 9 ,L 6 M J X Si I J F l P J I V 6f P M 7 K 8 I G8 K I I 8 7 P R J F P ,j M k M S’ 9 9 ,L 6 M J m n o p q 2 r p f 8 I b I 8 F J I S J Z Z F M V J M 8 8 K F V I 8 V 6 [M V J FZ I 8 V P PM V 8 J Fb P 7 F K 7 I M 5 J M 8 J b M [Z I 8 O 6 K F 8 J J s M F M Q 8 KV 8 J F , K K V P8 K[ J FV 8 I I 8 P M 8 M I J V M 8 8 6 b P 7 F K 7 I M 5 J M 8 K K M V M V QJ b 6 b P 7 F K 7 I M 5 J M 8 [ V 6 J M P [ 8 K 6 K F 8 J M 8 K 8 I 6 M S 6P 7 F K 7 I V 8 J F t I P 7 b M b U 6 I J tV 8 J F P J [Z F J b 6 I J bV 8 J F P J [Z F tM 6[ J F V 8 I I 8 P M 8 M I J V M 8 [ 6 8 b7 P M SM K I J I b P Z V I 7 [ J bYI J Qb M K K I J V M 8 t I J J F Q P b ,I P Z V M O F Q U 6 I P 7 F P P 6 8 t 6 J 6 P u 7 V 8 K K J V 8 I Ps Q K K V b S I M P M [ , [Z I J 7 I , 6 b 8 P J S 8 K[ J F P ,Z D,I P Z V M I F Q ,J b 6 8 Z M [J F v Z I M [ J F V 8 b M M 8 P 8 K M [ , \,b 8 7 s F b 8 P J S P M 6 8 I Q ,J bZ D 8 K J I J V 6 M O b N b I 6 8 Z M [J F V 8 b M M 8 , 6 b P 7 F K 7 I M 5 J M 8 K K M V M V QV J s 7 Z 8; ’ b 8 I S J M V P 7 F K 7 I M P Z J I M J F F QI [8 O b U 6 7 P 6 [ J F V 8 I I 8 P M 8 M I J V M 8 [ 6 8 bM P J K K M V M ,P J K , J b[M F bV 8 J F b P 7 F K 7 I M 5 J M 8 [ 6 8 b ,J bM V J 8 8 F Q[J w 6 P 7 I K J V P8 KV 8 J F J bZ Q I M V 6 J S 88 Z Z 8 P M [8 b M K M V J M 8 b M I V M 8 P ,s 7 J F P 8 6 J V 6 K F 8 J J s M F M Q8 K V 8 J F J bb V I J P 6 J 8 K Z Q I M xB yz { q | o V 8 J F Z Q I M X[ J F V 8 I I 8 P M 8 M I J V M 8 [ 6 8 b Xb P 7 F K 7 I M 5 J M 8 K K M V M V Q XK F 8 J s M F M Q X [ V 6 J M P [ 8 K b P 7 F K 7 I M 5 J M 8 万方数据 我国煤炭资源储量居世界前列但原煤中高 灰“高硫分的难选煤较多原煤中一半以上的硫是 黄铁矿的形式存在的黄铁矿硫或以微细颗粒分布 在煤中或以连生形式存在于煤中传统的物理分 选方法只能脱除部分黄铁矿硫化学法虽然有较好 的脱硫效果但工艺条件苛刻系统复杂操作成本 高煤质易发生变化影响利用为了克服目前物理 和化学脱硫法存在的缺陷许多研究者 美国 分辨率为9 0A背景增益为 扫描 次数1 样品增益 * * 扫描次数 * 样品池直径 9 0样品粒度小于* * B 00样品重约为/02 6 C D E F型G射线衍射仪 4 H靶 I辐射 石墨弯 晶单色器6狭缝系统 C J 发散狭缝为 K J J 防散 射狭缝为* 00 L J E单色器狭缝为* M K 6 G 射线管电压为1 /N O G射线管电流为1 *0P6扫 描方式连续扫描扫描速度为1 K D 08 - 采样间 隔为* * K 表.煤样的工业分析及硫分布 Q R S T U. V W X Y Z [R \ UR ] R T _ Z _ R ] ‘a b T c b W‘ Z _ \ W Z S b \ Z X ] X cd X R T _ R [e T U _fgD h 煤样 E iP iO iJ iJj iJk iJl i 平朔煤 1 m / / ’* * 1 * . n 实验方法 将定量的煤与水混合搅拌均匀然后加入金 属, - 控制在一定的温度及j o值下反应一段时 间6然后加入浮选药剂通入7进行浮选实验最 后将浮选精煤洗涤“烘干“称重进行硫“红外光谱 和G射线衍射分析 3 结果与讨论 3 . 脱硫效果指标的计算 脱硫率计算公式如下 脱硫率p * * q rAstuqt D * * qru * * h 式中 q r为原煤硫分6 qt为精煤硫分6 st为精煤产 率 3 3 影响脱硫因素讨论 为了便于比较我们对平朔煤进行了常规浮选 实验具体情况如下原煤粒度小于* /00硫 分为 / h6精煤的硫分为 1 m h脱硫率仅为 B / h由于原煤中有机硫分含量比较高而常规 浮选只能脱除小部分的黄铁矿硫不能脱除其中的 有机硫因此造成了有机硫在精煤中的富集从而 导致精煤硫分比较高因此脱硫率较低 3 3 . 金属的选择 根据相关资料 1 我们选取金属 E2 P; , - 作为研究对象其对比实验结果见表 从表中 可以看出 , -的脱硫效果最好因此选择, -作为 腐蚀电极 表3各种金属的对比实验及实验结果 Q R S T U3 Q v Ud X [e R W U ‘U Y e U W Z [U ] \ R ] ‘ ‘ U _ b T c b W Z w R \ Z X ]W U _ b T \ 金属种类 金属用量D 02 煤浆质量浓度D 2 x5 A 时间D 08 - 脱硫率D h E2 m mM *1 */ M P;1 M M *1 */ 1 / , - 1 M *1 *M 1 3 3 3 反应时间对脱硫率的影响 图是在其它条件不变改变反应时间而得出 的反应时间与脱硫率的关系曲线图由图可知脱 硫率随反应时间的增加先是升高然后大致趋于平 稳在反应时间为1 *08 -时达到最佳这是因为反 应初期煤表面含硫基团浓度较高反应主要发生 煤粒表面上比较容易进行故脱硫率随着反应时 间的延长而提高随着反应时间的继续延长反应 逐渐向煤粒内部进行此时反应与煤层的生成环 境“晶体结构“所含杂质及表面形态等有关煤颗粒 粒径越大“黄铁矿嵌布粒度越细反应就越难以进 行6另外由于反应时间过长会进入少量的氧气从 而会对黄铁矿和煤颗粒表面产生一定的氧化作用 使得黄铁矿的亲水性和煤颗粒的疏水性减弱而不 利于煤的浮选脱硫y在二者的综合影响下脱硫率 基本保持不变 m/ 中国矿业大学学报第1 /卷 万方数据 图反应时间对脱硫率的影响 “ ; B D; E E; B D C C; E ; B B E E A; B A; B ; ;; B E; B ; B ; 1 A ; B ; 根据极差理论和显著性检验理论G结合表结 果可以得出影响因素从大到小的次序为H反应时 间I反应温度I金属用量I 8 9J最佳反应条件为反应 时间H A E23 4 G反 应 温 度H E 6G金 属 用 量H ; A ; D 27 G 8 9K A L比常规浮选; 而且从图; M可以看出G常规浮选的脱硫 率也远远低于非最优条件下金属腐蚀电偶法处理 的脱硫率 N O 脱硫机理分析 N O P 理论分析 根据金属腐蚀电化学原理G当矿浆中的黄铁矿 微粒与某些活泼金属接触后G就形成了许多类似 Q R 4 3 S T T 电池的微电池G阳极为活泼金属粉末G逐渐 腐蚀G阴极为黄铁矿G这样组成了金属腐蚀电池在 这里G活泼金属U是阳极G它发生氧化反应H UVU4 WW4 S X 在黄铁矿表面Y阴极Z上发生下列反应H [W9 WWD S V9[\G ] S [DW9 WWD S V] S [ W9[ \X 与此同时G在煤表面Y阴极Z将发生如下反应H _‘ a bW4 S V_‘ a 9AWb 9 \G 或 _‘ a bW4 S V_‘ 9Wa b X _‘ a b b 9W4 S V_‘ 9Wa bDG 式中H U表示金属J _‘表示煤的芳环结构 从上述反应可以看出G金属腐蚀电偶法对煤与 黄 铁 矿 的 改 性 是 截 然 相 反 的H煤 中 _‘ a b G _‘ a b b 9等亲水性的物质转变成疏水的_‘ a 9AG _‘ 9G煤表面的疏水性更强J疏水的] S [ DG [转变成 亲水的] S [ G [ \ DG 黄铁矿表面的亲水性大大增强J这 样通过浮选就可以实现二者分离 为了进一步证实以上的机理分析G我们对经金 属腐蚀电偶法处理前I后的煤样进行红外光谱分析 及c射线衍射分析 N O N 煤的红外光谱分析 图从 图 中 曲 线 可 以 得 出H A E E M A 图 O O c射线衍射图谱分析 图B为山西平朔煤经金属腐蚀电偶法处理前I 后 的 c F Q图 谱可 以 发 现 在 图B p中D E ;和 ; B D 处仍有黄铁矿的峰存在G但其峰强相对反应 前有所减弱G同时G D C G D B B G D E 等处] S [的典 型峰处都有峰出现G这表明黄铁矿被还原成] S [ 图B山西平朔煤金属腐蚀电偶法处理前I后的c射线衍射图谱 ] 3 7 B c F Qh 8 S i ‘ j 2 k l m 3 4 7 h n j kd k R T 3 4[ n R 4 o 3 p S l k ‘ SR 4 qR l i S ‘ i ‘ S R i 2S 4 i p r2S i R T d k ‘ ‘ k h 3 k 43 4 i S ‘ R d i 3 k 42S i n k q EB; 中国矿业大学学报第A ’ 8 “ ’ 9 f[ ‘H W _‘W Y ‘b f _ b E F M G N B E K G 0 M L E B G D G 0 B 1 B L 5 K N 0 G F8 9 B I N 1 D EB LS Q F /0 M D EW F M Q 1 B E B 4 K D 1 J 0 B G F M Q 1 B E B 4 K “ * * 2 7 * , - ’ ’ ’ ’ 8 “ 9 朱红煤脱硫浮选电化学8 U9 徐州-中国矿业大 学出版社 “ * * * - ’ “ ] . ,责任编辑 骆振福 ““ 第’期朱红等-金属腐蚀电偶法强化煤浮选脱硫的研究 万方数据