煤泥浮选过程中气泡与煤及矿物质粘附几率的研究

摘要

实现煤泥高效浮选的关键是使煤颗粒能够地与煤浆中的气泡发生稳定的矿化作用，同时尽可能阻止无机矿物质因为夹带作用进入精煤产品中。为了更好地解决精煤被矿物质污染的问题，本论文将七种煤化程度不同的煤样及四种不同入料粒级的煤样作为试验对象，在分析其煤质特性的基础上，通过设定浮选条件，在煤浆中添加不同药剂用量、对煤浆使用表面活性剂进行预处理后，进行浮选速度试验。首先使用X-射线荧光光谱仪进行元素分析、使用X-射线衍射仪进行矿物质定性及半定量分析，然后利用煤样烧灰前后发生的化学反应等式，计算出原煤样及各阶段精煤产品中无机矿物质的实际含量，最终计算出气泡-颗粒粘附几率。研究煤泥浮选过程中气泡与精煤颗粒、无机矿物质的粘附几率变化规律，为进一步降低无机矿物质污染精煤提供理论依据。
　　本论文使用XRF、XRD、FT-IR等仪器设备，对煤样中无机矿物质及表面官能团进行了表征。结果表明：七种煤化程度不同的煤样中含有的无机矿物质主要为高岭石及石英，其次为方解石、硫铁矿，及少量的蒙脱石、石膏。贫瘦煤及褐煤中石英含量大于高岭石含量，其余五种煤样中高岭石含量大于石英含量。褐煤中存在的羰基、羧基、羟基等官能团及弱粘煤中成灰物质的吸收峰最强，剩余煤样的官能团拥有相似的变化趋势。四种不同粒级弱粘煤煤样中主要含有的无机矿物质为高岭石及石英，且各粒级中含量最高的是高岭石，其次是石英；-0.074 mm弱粘煤煤样中成灰物质（高岭石）吸收峰最强，其余三个粒级煤样的红外图谱总体变化趋势一致。
　　基于表征结果，分析计算出气泡-精煤颗粒、无机矿物质（高岭石、石英、方解石、硫铁矿）颗粒的粘附几率。在气泡-精煤颗粒粘附几率中，不同变质程度煤样浮选时，贫瘦煤的气泡-精煤颗粒粘附几率随浮选时间逐渐减小，最后平稳，最大可达68.31％，而褐煤的气泡-精煤颗粒粘附几率随浮选时间维持在5.00%左右，且仅发生很小的波动；不同粒度煤样浮选时，入料粒级为0.250-0.125 mm，气泡-精煤颗粒粘附几率最大。对焦煤未做任何处理时，气泡-精煤颗粒粘附几率最大为60.59%，对焦煤使用表面活性剂进行预处理后最大为66.33%，在气泡-高岭石、石英粘附几率中，不同煤化程度煤泥浮选时，贫瘦煤、焦煤的气泡-高岭石、石英粘附几率远远大于其余变质程度煤泥的；不同入料粒级煤泥浮选时，入料粒级为0.250-0.125 mm时气泡-高岭石、石英粘附几率波动最大；焦煤经表面活性剂预处理后，气泡-高岭石粘附几率最大为32.73%，不同煤化程度煤样浮选时，气泡-方解石、硫铁矿粘附几率基本保持在0-1.00%；不同粒度浮选时，气泡-硫铁矿粘附几率波动区间为0-0.80%、气泡-方解石粘附几率的波动区间为0-1.70%；添加不同药剂用量时，气泡-方解石粘附几率波动区间为0-3.50%、气泡-硫铁矿粘附几率波动区间为0-1.6%。对焦煤使用表面活性剂进行预处理后，气泡-方解石粘附几率波动区间为0-3.00%、气泡-硫铁矿粘附几率变化范围为0-2.50%。
　　煤化度、入料粒度、药剂用量、表面活性剂预处理对高岭石的夹带影响较大，而对其余无机矿物质夹带影响很小，当使用表面活性剂预处理煤浆后会使高岭石夹带更严重，煤化程度对浮选中石英夹带效应影响很大；捕收剂、起泡剂用量及阴离子表面活性剂的选择对气泡-方解石、硫铁矿粘附几率影响较大。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 浮选中气泡与煤颗粒作用理论

1.3 影响气泡与煤颗粒粘附的相关研究

1.4 煤中矿物质组成研究

1.5 本文研究目标及内容

第二章 实验设计及煤特性

2.1 试验试剂及仪器

2.2 试验方案

2.3 试验方法及评定指标

2.4 试验原料性质

第三章 不同煤化程度的煤泥浮选时气泡-颗粒粘附几率

3.1 不同煤化度精煤产品的XRD分析及浮选速度的大小

3.2不同煤化程度的煤泥浮选时气泡-颗粒粘附几率

3.3 本章小结

第四章 不同浮选入料粒度的煤泥浮选时的气泡-颗粒粘附几率

4.1 不同浮选入料粒度精煤产品的XRD分析及浮选速度的大小

4.2 不同浮选入料粒度煤泥浮选时气泡-颗粒粘附几率

4.3 本章小结

第五章 添加不同浮选药剂用量煤泥浮选时气泡-颗粒粘附几率

5.1 添加不同浮选药剂用量煤泥浮选时精煤产品的XRD分析及浮选速度的大小

5.2 添加不同捕收剂和起泡剂用量时气泡-颗粒粘附几率

5.3 本章小结

第六章 表面活性剂预处理煤浆浮选时气泡-颗粒粘附几率

6.1 表面活性剂预处理煤浆后精煤产品的XRD分析及浮选速度的大小

6.2 表面活性剂预处理煤浆浮选时气泡-颗粒粘附几率

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 本论文主要结论

7.2 论文不足之处与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要成果