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1、第四章 煤泥浮选的基本因素煤泥浮选是一个极其复杂的物理化学过程，这一过程包括的因素很多，由于这些因素在浮选过程中相互影响，使得它们的作用更为复杂。从大的方面说，影响浮选工艺过程的因素很多，可归纳为以下几个主要方面：矿物的物质组成和化学组成；矿浆制备；浮选药剂制度；浮选机所造成的工作条件；浮选工艺流程。煤泥浮选影响因素见图41所示：图41 影响煤泥浮选的工艺因素第一节 原煤性质对浮选的影响1煤的变质程度对浮选的影响按成煤过程中煤的变质程度(或称煤化程度)不同，煤分成不同的煤阶，每个煤阶又分不同煤种。不同煤阶或煤种具有不同的表面性质和可浮性。通常，低变质程度的煤具有较高的表面孔隙度和较多的含氧官能
2、团，亲水性较强，可浮性较差；当变质程度增大，煤的排列变得致密，孔隙度降低，表面含氧官能团减少，疏水性增强，在焦煤时可浮性最好；然后，随变质程度进一步提高，孔隙度又增加，侧链减少，碳链变短，疏水性又降低。各煤阶的表面疏水性变化也可用接触角的变化来定性说明，即接触角随煤的含碳量增加而增大，在焦煤时达到最大，然后又随含碳量增加而变小，如图42。 （a）图42各煤阶煤的接触角和孔隙度（a）图42各煤阶煤的挥发分、氧、羧基氧和羟基氧的含量（b）L褐煤；SB次烟煤；HVB高挥发分烟煤；MVB中等挥发分烟煤；LVB低挥发分烟煤；A无烟煤不同煤阶或煤种表面疏水性的变化很难定量解释，目前比较权威和公认的是以煤的
3、工业分析和元素分析的数据为基础的经验式，称为表面成分理论或假说，其要点是认为煤这种不均匀物质由可浮的和不可浮的两组化学成分构成，因此煤的自然可浮性由这两部分的比例所决定，煤表面可浮的成分占优势时，其可浮性变好，反之则变坏。可浮性成分具有疏水性，非可浮性成分具有亲水性。按此经验公式计算的可浮性和接触角基本为线性关系。2煤的密度组成对浮选的影响通常煤泥中密度越低的部分灰分越低，可浮性越好，所以我国传统上根据煤泥的小浮沉试验来判断煤泥的可浮性及浮选效果。煤阶越低的煤可浮性受相对密度影响越明显。密度增高对可浮性的影响不仅仅是质量偏大造成的结果，更主要是由于表面疏水性降低所致，至于相对密度增高可能是由于
4、：煤基元灰分高；煤一矿物质连生体存在；煤的显微组分不同。但必须注意，由于煤的品种和产地不同，同一密度级其基元灰分可能不同，可浮性也就不同。当中间级密度高时，较难以同时得到低灰精煤和高灰尾煤。3煤的显微组分对浮选的影响煤颗粒表面显微组分对可浮性影响显著，通常镜质组分含量越高，煤的可浮性越好；而丝质体和壳质体可浮性差，这两种组分含量高时煤的可浮性差。4煤中矿物组成对浮选的影响煤中主要影响其可浮性的矿物质有两类：泥质矿物和硫化矿物。前者包括高岭土、水云母、绿泥石、蒙脱石、泥质页岩等；后者主要为黄铁矿、白铁矿等。尤其是黄铁矿，在高硫煤中大量存在。煤中矿物质对浮选的影响主要是粒度嵌布特性和泥化特性。矿物
5、质以细粒或微细粒嵌布时，如果解离不彻底则难以分离，解离度过细时又会降低选择性。泥质矿物易泥化，含量较高时使浮选过程受到干扰，严重影响分选作业，有时甚至要采用脱泥作业预先脱泥。此外，硫化矿的可浮性和煤相近，加上其组成和结构的碳质污染，使其可浮性更接近煤，影响精煤质量，必须采用好的药剂或流程抑制硫化矿物。第二节 粒度特性对浮选的影响1粒度对浮选的影响浮选粒度的确定：一是根据矿物和脉石嵌布特性所需的单体解离度；二是根据矿物的密度确定的气泡负载能力。未经解离的矿物虽然粒度适合气泡附着和负载，但其分选效果也不理想；但若解离过度，粒度太细甚至泥化，也影响浮选。实践中的单体解离是通过磨矿来实现的。各类矿物的
6、浮选粒度上限不同，硫化矿一般为02025mm；非硫化矿为0.250.3mm；非金属矿如煤等粒度上限还可提高至0.5mm左右。实践证明，各种粒度的浮选行为有较大的差别：通常粗粒级浮选速度慢，但选择性较好，但过粗时浮不出，易损失在尾矿中，俗称“跑粗”；细粒级浮选速度快，选择性差，过细时则失去选择性；只有中等粒度才具有最佳可浮性。对过粗和过细的入料，要采取特殊的工艺。浮选过程中要及时测定入料和产品的粒度变化并及时调整，可采用筛析的方法每12h测定一次。2煤泥粒度对浮选的影响煤泥浮选入料的粒度一般在o0.5mm，是煤在开采、运输、分选过程中自然形成，并由选煤的工艺技术所确定的。通常不需专门磨矿工艺。但
7、随着洁净煤技术的发展，尤其是脱硫(黄铁矿)的需求，对煤泥进一步磨矿解离也是一个趋势。从动力学的观点看，不同粒级的煤泥有不同的可浮性。从理论上说，煤泥浮选的最大粒度可达3。跳汰法选煤可精确地分选到0.3或更小的粒度，所以煤泥浮选入料的粒度一般00.5（或0.3），是煤在开采、运输、分选过程中自然形成，并由选煤工艺技术所确定的。而常见到的实际资料表明，在大多数情况下，真正需要进行浮选的往往只是0.15以下的煤泥。煤泥浮选前通常经重（水）力分级作业控制其粒度上限（通常为0.5），大于上限的粒度控制在重选作业。但有时水力分级作业会因负荷过大、面积不够、浓度过高等使颗粒沉降效率降低，使部分大于0.5颗粒
8、去了浮选作业，造成粗粒煤泥的损失。通常可将浮选煤泥按粒度分为几种类型：粗粒或过粗粒，指大于0.4的颗粒，灰分通常较低；适宜的颗粒，指0.0740.4的颗粒；细泥，指0.0740.01的颗粒；微细粒或超细粒，指小于0.01的颗粒。实验室试验和工业生产均证实：粒度越大，回收率越低，只有在适宜粒度方可获最大回收率，通常0.0740.5的颗粒在不同浓度下均有最高的回收率，过粗或过细回收率均下降；不同粒度具有不同浮选速度，通常前两室浮起的粒度较细，粗颗粒总在后几室浮出，各粒级的浮选速度大为：160200网目200网目120160网目60120网目60网目。在用药量充足时，40100网目具有最快浮选速度，
9、而药剂量不足时，细粒级首先浮起；不同粒级具有不同的选择性，对浮选精煤污染最严重的是细粒杂质，高灰粗粒物料对精煤污染较小，但易损失在尾矿中，故浮选时选择性随粒度的减小而降低。通常浮选精煤灰分随粒度减小逐渐增加，而尾煤灰分随粒度增加有时降低（跑粗时）。细粒杂质由于巨大的表面积，首先吸附大量药剂，占据大量气泡表面积并覆盖粗颗粒表面，更加剧了粗粒的跑粗。这些高灰细泥对精煤的影响是随着浮选室从前到后逐室增加，可使精煤灰分增加2%3%左右，甚至4%8%左右。我国浮选入料约大多数细粒级含量较大，灰分较高，这些高灰细泥对精煤的数量和质量、药剂量影响较大，且这种趋势随采煤机械化程度提高还会有所发展，所以，提高细
10、粒级选择性和粗粒级回收率是煤泥浮选的重要任务。不同粒级煤泥的浮选性质可归纳为以下几点： 尽管在不同的矿浆浓度下浮选，最先浮出的是细颗粒。细粒级煤泥有较高的浮选速度。图43是不同粒级煤泥的浮选速度曲线。 图43 各粒级煤泥浮选速度曲线从图上曲线可以看出，粒度愈小的煤泥，起始浮选速度越大。粗粒煤泥从第三室开始，也就是细粒煤泥充分浮出之后，浮选速度才明显增高，这说明细粒煤泥有较高的浮游性。粗粒级煤泥比细粒级有较高的选择性。也就是说，按获得精煤灰分来说，粗粒级煤泥分选要精确得多。表41为6AM2.8浮选机分室精煤不同粒级的灰分。表41 6AM2.8浮选机分室精煤不同粒级的灰分 指标粒级()原矿灰分%分
11、室精煤灰分%1234560.36.113.303.974.716.337.0910.790.150.111.576.367.1910.2012.3016.8720.100.0637.1215.7317.2920.5720.4426.7533.70从上表可以看到，对于同一机室的精煤来说，细粒级（小于0.06）灰分为粗粒级（大于0.3）灰分的2.53.0倍，对于各室情况基本相似。如果煤泥的灰分反映其可浮性的话，细粒煤泥比粗粒煤泥浮得快，粗粒煤泥比细粒灰分低，显然细粒级煤泥的选择性差；至少也说明它混入泡沫的杂质较多。上述这些现象，可以认为是由于细颗粒煤泥有较大的表面自由能在浮选过程中，与气泡发生强烈
12、的无选择性吸收，从而排斥了粗粒低灰煤泥的浮选。从上述现象，对不同粒级煤泥的浮选得出以下几条指导原则：粗粒级煤泥多在浮选过程的后段浮起，粗粒煤泥一般灰分较低，要加强回收，以免在尾煤中流失。为此，必须首先搞好细粒煤泥的浮选，只有使细粒煤泥得到充分浮选，粗粒级煤泥的浮选才是可能的；在浮选过程中，细粒级煤泥有较高的浮游性，而粗粒煤泥则具有较高的选择性。为此，对细颗粒煤泥，尤其是细粒泥杂质含量高的煤泥浮选，要努力消除对精煤的污染，也就是说，在细粒浮选中主要任务是提高它们的选择性。而对粗粒煤泥的浮选，则着重于提高它们的浮游性，以减少低灰分粗煤泥的损失；适当降低原矿浓度是减轻细粒煤泥杂质污染精煤的有效措施，
13、这对改善粗粒煤泥浮选也有好处。而在浮选入料中加入阳离子絮凝剂以抑制粘土细泥是解决这一问题的新方法。缩小浮选煤泥的粒限，如将浮选粒度控制到0.3以下，可使浮选时间缩短，提高浮选速度，减少粗粒煤泥损失，改善浮选工艺3粗粒和细粒煤泥的浮选工艺(1)粗粒煤泥主要应解决在尾矿中的损失问题，即增加粗粒与气泡的附着并防止其脱落。增加药剂与煤粒的接触机会：如适当加大药剂浓度、完善加药方式(气溶胶加药、药剂乳化等)、用矿浆准备器或预处理器等新型调浆设备来提高煤粒与药剂的接触机会。改善浮选机充气：主要是充气质量，应有适当小气泡。对粗粒煤，为保证足够的浮力，可用气泡群进行浮选，以保证有足够的浮力，并能加强粗粒与气泡
14、的附着强度。采用分级或脱泥浮选：粗粒分选时为避免大量细泥存在，将浮选入料分成粗细两级分别浮选，采用不同的、符合各自特点的工艺条件可提高效果，降低药耗。也可将高灰细泥脱除，单独处理粗粒物料，消除细泥对粗粒的影响。浮选机设计时既要考虑粗粒悬浮所需的搅拌强度，又要考虑防止已附着的颗粒从气泡上脱落。(2)细粒煤泥主要应解决选择性差，即提高浮选选择性。尽量采用选择性好的药剂，并严格控制用量；选用起泡剂产生的泡沫应有脆性，以便增强二次富集作用，减少细泥夹带；严格掌握捕收剂与起泡剂的比例；药剂采用分段加药方式，使药剂处于亏量状态；延长细粒浮选时间，提高其分选效果。降低浮选人料矿浆浓度，以降低矿浆和泡沫层粘度
15、；在泡沫层适当加喷水淋洗，加强泡沫的二次富集作用。选择合适、有效的粘土抑制剂。第三节 矿浆浓度对浮选的影响1矿浆浓度对浮选的影响矿浆浓度是煤泥浮选中重要的技术参数，也是煤泥浮选操作中的主要调正因素。矿浆浓度是指原矿中的固体颗粒的含量。常用三种方法表示。（1）液固比：表示矿浆中液体与固体质量（或体积）之比，有时又称稀释度。（2）固体含量百分数：表示矿浆中固体质量（或体积）所占的百分数。（3）固体含量：表示每升矿浆中所含固体的克数。矿浆浓度是浮选过程中重要的工艺因素，影响下列各项技术、经济指标。回收率：矿浆浓度和回收率之间有明显的规律性，当矿浆很稀时回收率较低，矿浆浓度逐渐提高，回收率也逐渐提高，并达到最大值，超过最佳的矿浆浓度后回收率又降低。精矿质量：一般是矿浆较稀时，精矿质量较高，矿浆较浓时，精矿质量下降。药剂用量：矿浆中须保持一定药剂浓度才能取得好的浮选效果。矿浆较浓时，液相中药剂浓度增加，吨矿石的用药量可减少，反之则增大。浮选机的生产能力：随浓度加大，浮选机生产能力（按
