【正文】 本實(shí)驗(yàn) 尾礦 產(chǎn)品指標(biāo)較好，但精選產(chǎn)品 分離指標(biāo)不太理想、分選效率偏低。 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與所掌握的資料相符 ，礦漿濃度對(duì)浮選的影響粗選精選掃選相一致； 在實(shí)驗(yàn)確定的較好的試驗(yàn)工藝條件下（即比較合適的捕收劑起泡劑用量、礦漿濃度、浮選機(jī)充氣量及浮選時(shí)間），經(jīng)過(guò)粗選得到的粗選精礦和尾礦都要作進(jìn)一步的分選才能獲得更好的利用。 精選時(shí)間對(duì)粉煤灰浮選效果的影響 控制灰漿濃度為 100g/L,捕收劑輕柴油的用量為 1600g/t，起泡劑 2油的用量為600g/t，浮選機(jī)的充氣量為 (m2?min )，粗選時(shí)間為 5min，采用“一粗一精一掃”全浮選流程，在室溫條件下，考察了不同精選時(shí)間對(duì)粉煤灰中未燃炭回收的浮選效果的影響，結(jié)果如表 39 所示。因此，本試驗(yàn)采用粗選時(shí)間為 5min. 浮選機(jī)充氣量對(duì)浮選的影響 充氣程度受進(jìn)入礦漿中的空氣量及其彌散程度的影響，強(qiáng)化充其量，可提高浮選速度，縮短浮選時(shí)間，省電、省水而且節(jié)省藥劑。這說(shuō)明粉煤灰對(duì)藥劑的反應(yīng)活性存在一個(gè)最佳值 , 藥劑用量并不是越多越好 , 在 1500 g/t 左右基本上達(dá)到了合適的值 ,因此 , 可以根據(jù)精礦 質(zhì)量來(lái)確定合適的藥劑用量。 起泡劑的選擇 在確定輕柴油做捕收劑以后 ,選用 2油、仲辛醇進(jìn)行起泡劑的選擇試驗(yàn) , 柴油1400g/t，起泡劑 500g/t，礦漿濃度依然調(diào)整為 100g/L,礦漿攪拌 3min,加捕收劑攪拌 2min,加起泡劑攪拌 1min,刮泡 5min。非離子型捕收劑主要是非極性烴類(lèi)油和不溶性的酯類(lèi)，前者本身是非極性物質(zhì)，主要用于分選非極性礦物，如煤、石墨等，后者用于分選重金屬硫化礦 [23]。對(duì)于 + 與 + 兩個(gè)粒級(jí) , 其中前者屬于浮選較容易的粒度范圍 ,后者粒度相比不是太細(xì)，試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)調(diào)整浮選的藥劑制度工藝流程及改善浮選操作條件可實(shí)現(xiàn)粉煤灰深度脫碳。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 第三章 粉煤灰浮選脫碳試驗(yàn) 粉煤灰的粒度特性分析與入選粉煤灰物料的確定 實(shí)驗(yàn)采用的粉煤灰是來(lái)自包頭鋁廠(chǎng) 3粉煤灰，顆粒的顏色呈灰色和灰白色 ,含水時(shí)呈黑灰色。 試驗(yàn)思路及方案 本課題從分析原料粉煤灰的理化性質(zhì)入手，浮選脫碳工藝以浮選藥劑、充氣量、濃 度等基本浮選工藝條件和浮選流程為研究對(duì)象。 多路真空過(guò)濾機(jī) 大盤(pán)直徑 260mm,容量 4 L，礦漿濃度 10% ～ 30%。不同地區(qū)、不同種類(lèi)的粉煤灰中礦物成分差異較大，這種差異使得不同的粉煤灰的使用效果、資源化程度差異比較大。粉煤灰的結(jié)構(gòu)是在煤粉燃燒和排出過(guò)程中形成的，比較復(fù)雜。目前粉煤灰浮選工藝從煤炭一段浮選工藝發(fā)展而成。左右 [17]。北京石景山電廠(chǎng)粉煤灰研究表明：在選炭和微珠之前，采用常規(guī)磁選設(shè)備進(jìn)行磁選，再經(jīng)搖床精選，可得到純度為 96％、84％的高、中檔磁珠產(chǎn)品。 加強(qiáng)粉煤灰的綜合利用粉煤灰中含有多種可利用的元素，這些元素的回收都要用濕法冶金的技術(shù) (即濕式處理 )；而浮選 — 冶金技術(shù)組合，可為這種利用提供最佳工藝。 盡管粉煤灰在各領(lǐng)域的應(yīng)用中存在著明顯的缺點(diǎn)和不足，但隨著粉煤灰應(yīng)用研究的逐漸擴(kuò)展與深入，將會(huì)不斷的克服這些缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的使用。 目前，粉煤灰綜合利用存在如下問(wèn)題：①粉煤灰各種成分都是可以單獨(dú)利用的資源或能源財(cái)富，但由于建筑行業(yè)對(duì)選礦不了解，目前利用的灰大部分為原灰，致使原灰中各種有用的成分互相混雜，不但發(fā)揮不出各自的作用，而且互相危害與互相影響。粉煤灰較高的燒失量（燒失量， Loss on ignition，縮寫(xiě) 為 LOI，即將在 105～ 110℃烘干的原料在 1000～ 1100℃灼燒后失去的重量 百分比 ） 嚴(yán)重制約了包頭粉煤灰的商品化和綜合利用。粉煤灰是火力發(fā)電的必然產(chǎn)物，是煤炭在發(fā)電廠(chǎng)鍋爐中燃燒后排放的一種人造火山灰材料，且每消耗 4 噸煤就會(huì)產(chǎn)生 1 噸粉煤灰。 (2)粉煤灰綜合利用途徑相對(duì)狹窄，國(guó)內(nèi)粉煤灰綜合利用主要集中在筑路和建工建材領(lǐng)域，在其它領(lǐng)域使用較少，在化工工業(yè)和環(huán)保領(lǐng)域的使用也只處于起步階段。粉煤灰作為一種重要的固體資源，開(kāi)始是作為一種廉價(jià)替代物來(lái)使用，后來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域逐步向塑料、橡膠填料等附加值較高的的領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。在建材方面，主要用作水泥原料、水泥混合料、建筑砌塊、加氣混凝土制品、燒結(jié)粉煤灰磚、燒制陶粒等；在建工方面，主要用于混凝土和砂漿，其中包括大體積混凝土、泵送混凝土、高標(biāo)號(hào)混凝土、低標(biāo)號(hào)混凝土、砌筑砂漿、抹灰砂漿等；在道路建設(shè)方面，主要用于路面基層、路堤、路面等；在填筑方面，主要用作回填、水壩填筑、礦井回填等；在農(nóng)業(yè) (種植 )方面，主要用于改良土壤、制作農(nóng)肥、農(nóng)藥載體等。隨之而來(lái)的是大量灰渣的排放，這進(jìn)一步促使更多的人重視粉煤灰資源綜合利用。I 粉煤灰浮選脫碳技術(shù)研究 摘要 粉煤灰曾作為燃煤企業(yè)的固體廢棄物，隨著先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和推廣，現(xiàn)在對(duì)于粉煤灰的開(kāi)發(fā)利用逐步展開(kāi)。于是在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，也就形成了這樣一個(gè)粉煤灰綜合利用的新興產(chǎn)業(yè)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 賈得義等 [4]利用焦作電廠(chǎng)產(chǎn)生的粉煤灰對(duì)重黏土地進(jìn)行改良，試種小麥，試驗(yàn)結(jié)果顯示，施用粉煤灰比不施粉煤灰的小麥產(chǎn)量有明顯增加；在一定的施用量范圍，施粉煤灰多少與小麥產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。另外，粉煤灰在以下 3 個(gè)方面的綜合利用將具有可觀(guān)的發(fā)展前景 [6]： （ 1）以粉煤灰為原料做吸附材料、絮凝劑等，應(yīng)用于化工和環(huán)保方面。 (3)在綜合利用過(guò)程中，尚存在對(duì)環(huán)境的某些負(fù)面影響，如貯灰場(chǎng)和運(yùn)輸車(chē)的揚(yáng)塵污染、提取有用物質(zhì)后廢渣的處理、農(nóng)用過(guò)程中重金屬積累及建材制品的放射性問(wèn)題等。雖說(shuō)粉煤灰是電廠(chǎng)的廢物，但在建材、熱工、筑路、鑄造、冶金、化工、環(huán)保等傳統(tǒng)工業(yè)以及高科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在 建材行業(yè)。基于此，包頭市已將粉煤灰的綜合利用寫(xiě)入市“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃并重點(diǎn)實(shí)施 [10]。②由于粉煤灰各種成分的混雜，使粉煤灰用量比例很小，一般低于 30％，從而限制了粉煤灰的利用率?？梢灶A(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)，粉煤灰將從開(kāi)始的供求遠(yuǎn)大于需求轉(zhuǎn)化為供求基本平衡，減少粉煤灰占據(jù)的耕地。 國(guó)內(nèi)長(zhǎng)沙礦冶研究院、北京石景山電廠(chǎng)、株洲電廠(chǎng)、北京科技大學(xué) (原北京鋼鐵學(xué)院 )礦業(yè)研究所、核工業(yè)部北京第五研究所等單位都不同程度地開(kāi)展了粉煤灰浮選脫碳方法和工藝的研究 。 近年來(lái)，浮選柱分選技術(shù)取得了重大突破，在處理極細(xì)物料方面，更是效果突 出，于是浮選柱在產(chǎn)業(yè)化方面取得了巨大進(jìn)展，采用浮選機(jī)和旋流 靜態(tài)微泡浮選柱來(lái)進(jìn)行粉煤灰的浮選脫碳研究。因此，在泡沫浮選過(guò)程中，由于炭粒具有較大的接觸角，故能粘附于氣泡表面浮出灰漿液面 , 而粉煤灰中的其他顆粒接觸角較小，不能粘附于氣泡表面而仍然留在灰漿中。如甘肅白銀公司動(dòng)力廠(chǎng)原灰含炭量平均為 35%左右，經(jīng)浮選后含炭量降到 5%以下 [20]。在顯微鏡下觀(guān)察，粉煤灰是晶 體、玻璃體及少量未燃炭組成的一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的混合體。 Jian Zhang 等曾對(duì)我國(guó)粉煤灰化學(xué)成分進(jìn)行測(cè)定和主要元素組成 [21]，如表 21 和表 22 所示。 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 溫度范圍 50～ 300℃， 內(nèi)膽尺寸 450550550mm ，額定電壓220V，頻率 50HZ， 溫度分辨率 ℃。實(shí)驗(yàn) 關(guān)鍵：粉煤灰浮選脫碳工藝流程的確定，并確定最佳的浮選試驗(yàn)條件，藥劑及用量，礦漿的濃度，浮選時(shí)間，并為實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有資料，包頭鋁廠(chǎng)的粉煤灰除含有一部分未燃盡的細(xì)小炭粒外 ,大多是SiO2 和 Al2O3 的固溶體以及石英砂粒、莫來(lái)石、多 孔玻璃體等物質(zhì)組成。 ? 浮選藥劑的選擇與分析 雖然粉煤灰脫炭可以采用與煤泥浮選相似的藥劑制度與工藝 ,但是由于粉煤灰中未燃炭經(jīng)高溫燃燒及突然水冷卻 ,其表面性質(zhì)已變得比較復(fù)雜 ,加之長(zhǎng)期在水中浸泡和在自然界風(fēng)化過(guò)程中所產(chǎn)生的氧化作用使炭粒表面負(fù)電性增加 [22],從 而增強(qiáng)了它表面的親水性 ,這就需要選擇優(yōu)良的浮選藥劑來(lái)改善和強(qiáng)化浮選過(guò)程。捕收劑的種類(lèi)主要有石油產(chǎn)品類(lèi)和焦油產(chǎn)品類(lèi) ,焦油產(chǎn)品雖然對(duì)浮選具有良好的性能 ,但因含有酚 ,使其應(yīng)用受到限制。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖 33。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 起泡劑用量試驗(yàn) 在上述捕收劑最優(yōu)的前提下即試驗(yàn)中柴油用量 1500g/t， 2油用量設(shè)定 6 個(gè)水平 : 300g/t、 400g/t、 500g/t、 600g/t、 700g/t 和 800g/t 其他條件同上 , 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 35，為凸顯出效果特作出圖 3圖 37。但是充氣過(guò)量會(huì)將大量礦泥帶到精礦中，從而加大浮選 難度，降低精煤質(zhì)量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 表 39 精選時(shí)間對(duì)粉煤灰浮選效果的影響 浮選時(shí)間 /min 2 3 4 5 6 精礦產(chǎn)率 /% 精礦燒失量 /% 尾礦產(chǎn)率 /% 尾礦燒失量 /% 圖 312 精選時(shí)間對(duì)精礦產(chǎn)率的影響 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 313 精選時(shí)間對(duì)精礦燒失量的影響 由 表 3圖 312 和圖 313 可知，隨著精選時(shí)間的增大，精礦產(chǎn)率的逐漸提高；不過(guò)應(yīng)以精礦燒失量為標(biāo)準(zhǔn)，可見(jiàn)當(dāng)浮選時(shí)間為 3min 時(shí)精礦燒失量最高為 %，且隨浮選時(shí)間的延長(zhǎng)精礦的產(chǎn)率的增大不明顯，可燃物含量有所減少。 采用“一粗一精一掃”浮選流程，可以很好地提高粉煤灰中未燃炭的回收率，提中間產(chǎn)品的產(chǎn)率；經(jīng)過(guò)浮選 , 精炭和尾灰達(dá)到了較好的試驗(yàn)指標(biāo) , 為擴(kuò)大連選試驗(yàn)提供了合理的試驗(yàn)流程和指標(biāo)。粉煤灰中炭粒不同于未經(jīng)燃燒的煤，其天然疏水性差，又由于浮選工藝中存在寬級(jí)別入料的各因素相互干擾，在同一操作條件和藥劑制度下，很難達(dá)到優(yōu)化配置。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 感想與展望 由于原料本身的碳含量低，和其他多種原因，最終精選精炭燒失量只有 %，不太理想， 但有望提供給相關(guān)企業(yè)在較高技術(shù)條件下 ，得到可燃體為 85％以上的高級(jí)精炭，這樣就可以用來(lái)制造活性炭，發(fā)揮更大的價(jià)值。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 314 尾灰的表面形貌 小結(jié) 浮選過(guò)程工藝條件不盡相同，精選最佳浮選時(shí)間為 3min，而粗選掃選為 5min，另外，精選、粗選、掃選浮選藥劑用量依次降低。 表 38精選試驗(yàn)結(jié)果 精選試驗(yàn)條件 產(chǎn)品名稱(chēng) 產(chǎn)率 /% 燒失量 /% 備注 輕柴油 1200g/t， 2油 400g/t 粗精 礦漿濃度 100g/L,礦漿攪拌2min,加柴油攪拌 2m in,加 2油攪拌 1min,刮泡 3min,充氣量 (m2?min ) 最終精 精尾 輕柴油1600g/t， 2油600g/t 粗精 最終精 精尾 輕柴油1800g/t， 2油800g/t 粗精 最終精 精尾 由表 38 可以看出 : 柴油、 2油用量少時(shí) , 藥劑捕收能力差 , 精礦粉煤灰可燃體的收集能力 較低 ,當(dāng)兩者用量較高時(shí) ,捕收能力強(qiáng) ,但是對(duì)炭粒的選擇性分離作用減弱 ,當(dāng)輕柴油 1600g/t， 2油 600g/t 時(shí) ,精選精礦的燒失量為 %,指標(biāo)較好，得到的精炭可進(jìn)一步加工，直接作為燃煤使用。 表 37 粗選時(shí)間對(duì)粉煤灰浮選效果的影響 浮選時(shí)間 /min 2 3 4 5 6 精礦產(chǎn)率 /% 精礦燒失量 /% 尾礦產(chǎn)率 /% 尾礦燒失量 /% 圖 310 浮選時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 311 浮選時(shí)間對(duì)燒失量的影響 由圖 310 和圖 311 可知，隨著粗選時(shí)間的增大，富集炭的產(chǎn)率和可燃物含量即燒失量逐漸增大，尾灰的產(chǎn)率和燒失量逐漸減小；當(dāng)粗選時(shí)間大于 5min 時(shí)，富集炭的產(chǎn)率幾乎不變化，可燃物含量有所減小，尾灰的產(chǎn)率減小很少，且燒失量變大 ,可燃物含量有所增大。 這種趨勢(shì)趨于平緩。 表 33 捕收劑種類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果 /% 捕收劑 起泡劑 泡沫產(chǎn)品產(chǎn)率 燒失量 槽內(nèi)產(chǎn)品產(chǎn)率 燒失量 煤油 2油 仲辛醇 輕柴油 2油 仲辛醇 由表 33 可以看出 :無(wú)論是 2油還是仲辛醇做起泡劑 ,當(dāng)用輕柴油做捕收劑時(shí) , 泡沫產(chǎn)品產(chǎn)率是較高的，且泡沫產(chǎn)品含碳對(duì)應(yīng)精礦的燒失 量較高，這樣的泡沫產(chǎn)品熱值較高，而且槽內(nèi)產(chǎn)品的燒失量 (可燃體含量 )都是較低的，有相對(duì)較好的應(yīng)用市場(chǎng) ,再者輕柴油比煤油價(jià)廉 ,故選輕柴油做捕收劑。 捕收劑按其在水中解離 程度分成兩大類(lèi)：非離子型捕收劑和離子型捕收劑。 表 32 入選粉煤灰物料各粒級(jí)產(chǎn)率、燒失量 粒級(jí) /mm + + + + + 合計(jì) 產(chǎn)率 /% 100 燒失量 /% 圖 32 入選粉煤灰物料各粒級(jí)產(chǎn)率 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 由表 3圖 32 可以看出 :小于 的粉煤灰產(chǎn)率為 %,還是屬于細(xì)級(jí)灰 ,且