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引言
浮选原料中不同颗粒性质的差异是煤泥浮选的依据,为更好指导生产,必须研究浮选原料的性质。煤泥浮选原料由不同粒度、密度的煤和矸石颗粒及它们的连生体组成。应分析煤和矸石的性质:煤粒表面的非极性程度及由其决定的疏水性或可浮性的大小,受煤化程度、煤岩成分、氧化程度等因素的影响;矸石颗粒表面的极性程度以及由其决定的表面特性,取决于组成矸石的矿物成分;煤和矸石颗粒表面性质的差别程度、连生体及细泥等都是影响浮选效果的重要因素。
1 煤岩成分
不同煤岩成分的疏水性和浮选行为各不相同。光亮型成分比暗淡型成分具有较好的可浮性。
不同煤岩成分的可浮性存在差异的原因在于其本身具有不同的化学组成和分子结构,也受到其他各种因素的影响。光亮型煤中的矿物质含量要比暗淡型煤低,密度要小。
精煤中丝炭含量的多少也是评定产品质量的一个指标。丝炭的可浮性较差,在浮选过程中可以排除一部分。如果浮选过程中能提高煤岩成分的选择性,则有利于提高煤的质量。有的煤只能作配煤使用。光亮型煤具有良好的结焦性能。如果浮选能按照煤岩成分进行有选择性的分选,就能提高一些煤的使用价值,扩大炼焦用煤的资源。
由于煤岩成分的可浮性和浮选行为不同,因此在制定操作制度和进行生产检查时,应结合小筛分和小浮沉试验及浮选试验对原料和产品进行煤岩成分的定性和定量分析。尤其是在原料中暗淡型成分含量较高时,会增加浮选的难度,必须寻求最合理的工艺条件,进行精心的操作和调节。
2 煤化程度
煤化程度不同,煤的可浮性也不同,中等煤化程度煤的可浮性最好。以上现象产生的原因可用变质过程中煤的高分子结构的变化来加以解释。煤化程度低的煤,高分子结构中极性官能团的数量较多,煤粒表面亲水性强。中等煤化程度的煤,高分子中碳和氢的比例最合适,此时的碳氢化台物疏水性最好。随着煤化程度的继续加深,因脱氢而使疏水性较好的碳氢化合物发生分解,致使煤的疏水性逐渐下降。不同的煤,在药剂的作用下,可浮性都有不同程度的提高;而随着药剂用量增加,它们之间可浮性的差别显著缩小。在相同条件下,中等煤化程度的煤最容易浮选,而年轻和年老的煤的浮选效果较差。其原因可能是除因为年轻和年老煤的疏水性较差外,它们还具有比较发达的孔隙度。为了改善浮选效果,一般采用较大的药量,以充填煤粒表面的孔隙和提高疏水性。
3 氧化程度
氧化程度很深的煤,通常是较难浮选的。有人用储存了一年的风化煤,按比例掺入新煤中,进行浮选实验。实验表明,随氧化煤数量的增加,精煤产率迅速下降。全部是氧化煤时,几乎得不到浮选精煤。
煤发生氧化的途径,即在自然界的风化过程中被氧化和在水中长期浸泡所产生的氧化。煤尘比煤泥具有较好的可浮性,说明了煤在水中的氧化要比在空气中更剧烈。为了减弱煤在水中的氧化程度,应缩短煤在水中的浸泡时间。直接浮选具有较高的浮选速度,在生产中缩短了煤泥在水中的浸泡时间。在浮选氧化程度较深的煤泥时,由于氧化煤粒表面的负电性较强,易对阳离子产生吸附作用,采用阳离子捕收剂( 如
胺类等)能改善浮选效果。对于氧化程度较低的煤,采用非极性油类药剂具有良好的捕收作用。煤的抗氧化能力随变质程度的加深而增强。
4 矿物杂质
煤中杂质对煤的可浮性产生一定的影响。这是因为粗粒嵌布的杂质易从煤中解离出来,解离后煤和杂质颗粒分别成单体状态而存在。煤中杂质如呈微细粒嵌布或呈浸染状态,杂质则不能从煤中解离出来而形成煤和杂质的连生体。这种颗粒的亲水性较强,介于煤和纯矸石之间,它们如进入泡沫产品就会使精煤的灰分增加、质量下降,进入尾煤就会增加可燃体的流失。
在浮选中发生泥化的杂质。在生产过程中因水浸和机械作用在矿浆中形成大量细泥的物质。它们在矿浆中很容易被润湿而泥化成极细的亲水性较好的微粒。粒度细,容易吸附于煤粒的表面上,煤粒表面被细泥覆盖后其疏水性下降,致使煤粒的可浮性降低。其结果是不但使粘附在煤粒表面的杂质有可能随煤粒一起进入泡沫产品影响精煤的质量,也使一些被细泥覆盖的煤粒不能和气泡固着在一起而流失于尾矿中,致使精煤产率下降。
2)硫化物。有机硫是煤的结构成分,浮选不能将其除去。硫化物的浮选活性较好,煤泥浮选所用药剂( 轻柴油、煤油等)对细粒硫化物有一定的浮起作用。生产上对硫化物还不能彻底排除,因而降低精煤硫分还是有待解决的问题。由于硫对钢的质量具有很大的影响,黄铁矿颗粒表面可生成一层亲水性较好的硫酸亚铁薄膜,致使这些颗粒的可浮性下降。
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