【正文】 開展粉煤灰用電選機的 研制及分選工藝開發(fā)隨著技術(shù)進步，電廠排出粉煤灰的碳含量逐年降低，這就給粉煤灰浮選脫碳技術(shù)研究帶來了很大的挑戰(zhàn)，但更是機遇，相信會推動這個領(lǐng)域內(nèi)的研究，浮選脫碳仍會發(fā)揮重要作用。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％以上的高級精炭，這樣就可以用來制造活性炭，發(fā)揮更大的價值。 以最關(guān)鍵的指標(biāo)作標(biāo)準(zhǔn)，本實驗以粗選尾礦的指標(biāo)（燒失量和產(chǎn)率）作為確定部分工藝條件的標(biāo)準(zhǔn)，簡化了實驗，節(jié)省了時間。又整合表 61 和表 63 可得最終產(chǎn)品指標(biāo)如表 41。 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)過浮選 , 精炭和尾灰達到了較好的試驗指標(biāo) , 為擴大連選試驗提供了合理的試驗流程和指標(biāo)。 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) 浮選過程工藝條件不盡相同，精選最佳浮選時間為 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。 分選后粉煤灰中粗粒級的部分主要集中在尾灰中。 掃選試驗 高炭粉煤灰經(jīng)過粗選 ,得到了燒失量 %,產(chǎn)率 %的尾礦 ,燒失量達到Ⅱ級粉煤灰要求 ,為了進一步降低燒失量 , 選擇最佳的浮選工藝條件，使粉煤灰達到Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)，實驗又進行了掃選試驗 , 數(shù)據(jù)見表 310。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 表 39 精選時間對粉煤灰浮選效果的影響 浮選時間 /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 精選時間對精礦產(chǎn)率的影響 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 313 精選時間對精礦燒失量的影響 由 表 3圖 312 和圖 313 可知，隨著精選時間的增大，精礦產(chǎn)率的逐漸提高；不過應(yīng)以精礦燒失量為標(biāo)準(zhǔn)，可見當(dāng)浮選時間為 3min 時精礦燒失量最高為 %，且隨浮選時間的延長精礦的產(chǎn)率的增大不明顯，可燃物含量有所減少。 表 38精選試驗結(jié)果 精選試驗條件 產(chǎn)品名稱 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 , 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 ,捕收能力強 ,但是對炭粒的選擇性分離作用減弱 ,當(dāng)輕柴油 1600g/t， 2油 600g/t 時 ,精選精礦的燒失量為 %,指標(biāo)較好，得到的精炭可進一步加工，直接作為燃煤使用。因此，本試驗粗選、精選、掃選都采用選用浮選機充氣量為 (m2?min)?？刂破渌麠l件不變，考察了浮選機不同充其量對粉煤灰中未燃炭回收的浮選效果的影響。但是充氣過量會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。 表 37 粗選時間對粉煤灰浮選效果的影響 浮選時間 /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 浮選時間對產(chǎn)率的影響 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 311 浮選時間對燒失量的影響 由圖 310 和圖 311 可知，隨著粗選時間的增大，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??；當(dāng)粗選時間大于 5min 時，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。 圖 38 礦漿濃度尾礦產(chǎn)率試驗結(jié)果 圖 39 礦漿濃度尾礦燒失量試驗結(jié)果 由表 3圖 38 和圖 39可以看出 : 礦漿濃度為 100g/L 時最合適 ,隨著礦漿濃度的增大 ,尾礦產(chǎn)率逐漸提高后又大幅降低 ,燒失量是由幾乎不變到大幅提高 , 濃度 80g/L、90g/L 時 ,產(chǎn)率小于 100g/L 時 ,原因可能是礦漿稀 , 顆粒間阻礙作用小 ,加之相對藥劑量較大 ,起泡量相對較多 ,把炭粒與灰分都托浮到表面而刮走 , 這也可能是燒失量比100g/L 時稍大的原因。 礦漿濃度條件試驗 由于粉煤灰粒度極細 ,礦漿濃度設(shè)定 5個水平 :80g/L、 90g/L、 100g/L、 110g/L和 120g/L,柴油用量 1500g/t， 2油用量 600g/t 其他條件同上 ,試驗結(jié)果見表 36,同上也作出圖3圖 39。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 起泡劑用量試驗 在上述捕收劑最優(yōu)的前提下即試驗中柴油用量 1500g/t， 2油用量設(shè)定 6 個水平 : 300g/t、 400g/t、 500g/t、 600g/t、 700g/t 和 800g/t 其他條件同上 , 試驗結(jié)果見表 35，為凸顯出效果特作出圖 3圖 37。 這種趨勢趨于平緩。 表 34 粗選輕柴油用量試驗結(jié)果 尾礦指標(biāo)/% 輕柴油用量 g/t 1200 1300 1400 1500 1600 1700 產(chǎn)率 /% 燒失量 /% 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 圖 34 輕柴油用量尾礦產(chǎn)率試驗結(jié)果 圖 35 輕柴油用量尾礦燒失量試驗結(jié) 果 由表 3圖 34和圖 35可知 : 隨著柴油用量的增加 , 粗選尾礦產(chǎn)率逐漸降低 , 燒失量逐漸減小后又增大 , 從數(shù)據(jù)來看轉(zhuǎn)折點在柴油用量 1500g/t，這種趨勢趨于平緩此時燒失量為 %, 產(chǎn)率 % ,可泡沫再選降低燒失量 , 這也就為以后選擇一粗一掃工藝創(chuàng)造了條件。 粗選藥劑用量試驗與分析 捕收劑用量試驗 對粉煤灰進行浮選濃度試驗 , 選用的捕收劑和起泡劑 , 用量從低用量開始 , 逐步加大藥劑用量 , 在浮選過程中 , 進行了單因素的藥劑用量試驗。試驗結(jié)果見圖 33。 表 33 捕收劑種類試驗結(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 :無論是 2油還是仲辛醇做起泡劑 ,當(dāng)用輕柴油做捕收劑時 , 泡沫產(chǎn)品產(chǎn)率是較高的，且泡沫產(chǎn)品含碳對應(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，有相對較好的應(yīng)用市場 ,再者輕柴油比煤油價廉 ,故選輕柴油做捕收劑。參照有關(guān)資料，在實驗室將兩種捕收劑柴油和煤油以相同的用量 (1400g/t)分別與 2油 (500g/t)、仲辛醇 (500g/t)配合進行粗選試驗研究 ,稱取一定量的粉煤灰試樣，倒入浮選機，制成礦漿濃度為 100g/L 的礦漿 ,礦漿攪拌 3min,加捕收劑攪拌 2min,加起泡劑攪拌 1min,刮泡 5min。故本試驗選用石油產(chǎn)品類的煤油和輕柴油進行對比試驗 ,選擇 2油、仲辛醇作為起泡劑 ,進行粗選條件試驗。捕收劑的種類主要有石油產(chǎn)品類和焦油產(chǎn)品類 ,焦油產(chǎn)品雖然對浮選具有良好的性能 ,但因含有酚 ,使其應(yīng)用受到限制。 捕收劑按其在水中解 離程度分成兩大類：非離子型捕收劑和離子型捕收劑。為此要進行了不同種類浮選藥劑的選擇試驗。眾所周知 ,粉煤灰是在高達 1500℃以上的溫度下燃燒產(chǎn)生 ,其天然疏水性就更差。 ? 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 ,加之長期在水中浸泡和在自然界風(fēng)化過程中所產(chǎn)生的氧化作用使炭粒表面負電性增加 [22],從而增強了它表面的親水性 ,這就需要選擇優(yōu)良的浮選藥劑來改善和強化浮選過程。 表 32 入選粉煤灰物料各粒級產(chǎn)率、燒失量 粒級 /mm + + + + + 合計 產(chǎn)率 /% 100 燒失量 /% 圖 32 入選粉煤灰物料各粒級產(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 %,還是屬于細級灰 ,且隨粒度變細 ,含炭量降低。翻閱了大量的圖書資料，在老師的指導(dǎo)下，總結(jié)出可能是原料過細導(dǎo)致浮選效果不好，精炭浮不出。對于 + 與 兩個粒級 , 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 其中前者屬于浮選較容易的粒度范圍 ,后者雖然碳含量較低但由于粒度極細浮選 困難，后經(jīng)實驗證實，雖然調(diào)整浮選的藥劑制度工藝流程及改善浮選操作條件也很難使粉煤灰深度脫碳。根據(jù)現(xiàn)有資料，包頭鋁廠的粉煤灰除含有一部分未燃盡的細小炭粒外 ,大多是SiO2 和 Al2O3 的固溶體以及石英砂粒、莫來石、 多孔玻璃體等物質(zhì)組成。 做一個研究者，要有耐心，灰分和燒失量的測定，燒后冷卻稱量再燒再稱量，直至恒重，這樣會需要多次 灼燒多次稱量 。 粒度過細會影響浮選效果，實驗要避免物料粒度過細。首先 ,對粉煤灰進行粗選試驗 ,通過試驗從煤油和輕柴油中選擇效果較好的捕收劑 , 從 2油和仲辛醇中選擇效果較好的起泡劑 ,并通過條件試驗確定比較合理的藥劑用量和浮選時間；再根據(jù)條件試驗確定的藥劑用量和浮選時間，進行綜合流程試驗，以確定合理的粉煤灰浮選工藝；最 后采用最終浮選工藝，對粗選產(chǎn)生的精礦進行精選實驗，提高精礦的含碳量；對粗選尾礦進行掃選試驗 ,進一步降低粉煤灰中的含碳量；使得精選精礦和掃選尾礦的燒失量都達到一定的標(biāo)準(zhǔn)，為選擇實際生產(chǎn)中的工藝流程提供理論依據(jù)，并有一定的市場價值。實驗 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條件，藥劑及用量，礦漿的濃度，浮選時間，并為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。根據(jù)殘渣重量，計算供試品中含總灰分的百分數(shù)。 燒失量的百分含量按下式計算： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 燒失量％＝ 1001 ??GGG （ 21） 原料燒失量的分析有其特殊意義，它表征原料加熱分解的氣態(tài)產(chǎn)物和有機質(zhì)含量的多少，從而可以判斷原料在使用時是否需要預(yù)先對其進行 煅燒 ，使原料體積穩(wěn)定。 相關(guān)試驗參數(shù)的測定方法 燒失量測定方法步 驟 準(zhǔn)確稱取 克試樣，置于已灼燒恒重的瓷坩堝中，在 950～ 1000℃的高溫下灼燒30 分鐘，取出，稍冷，置于干燥器冷至室溫，稱量。 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 ℃。 箱式電阻爐 額定溫度 1200 ℃，額定 電壓 220V ， 爐膛尺寸：300200120 mm， 功率 4 KW， 溫度精度 1℃ 左右 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 試驗用主要儀器 表 23 試驗用主要儀器與參數(shù) 試驗儀器 儀器參數(shù) XFD 系列單槽浮選機 容積 L，葉輪轉(zhuǎn)速 2590 r/min，葉輪直徑 45mm,刮板轉(zhuǎn)速 30 r/min，給礦粒度≤ ，功率 90 w。它直接影響著粉煤灰的其他性質(zhì)，粉煤灰越細，細粉占的比重越大，其活性也越大。 Jian Zhang 等曾對我國粉煤灰化學(xué)成分進行測定和主要元素組成 [21]，如表 21 和表 22 所示。 我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為： SiO Al2O FeO、 Fe2O CaO、 TiO MgO 、K2O、 Na2O、 SO MnO2等，此外還有 P2O5等。密度由于組成成分不同而相差很大，一般來說高鈣粉煤灰密度較高，可達～ 2. 8g/cm3，低鈣粉煤灰密度較小，堆密度在 ～ 。其中結(jié)晶體包括石英、莫來石、磁鐵礦等；玻璃體包括光滑的球體形玻璃體粒子、形狀不規(guī)則孔隙少的小顆粒、疏松多孔且形狀不規(guī)則的玻璃球體等；未燃炭多呈疏松多孔形式。在顯微鏡下觀察，粉煤灰是 晶體、玻璃體及少量未燃炭組成的一個復(fù)合結(jié)構(gòu)的混合體。碎屑狀碳?；旧衔慈紵?，而保留原煤粉的形狀。 內(nèi)蒙