CN105964414B - 纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选装置及方法，适用于粘土量大的煤泥洗选使用。由煤泥预处理系统和浮选系统组成，将干煤泥在普通搅拌桶中被醇溶液充分润湿然后给入搅拌桶中，当煤与醇的混合煤浆给入搅拌桶后，打开其进水口，当桶内液位达到一定高度后打开桶体下部排液口，该排液口连接抽滤泵与传感器，自动检测排液的醇的浓度；当醇浓度低于设定值时，自动关闭进水口与排液口；此时煤浆通过桶体旁侧的排液口进入浮选系统；通过煤泥预处理过程中在煤颗粒表面产生纳米气泡，以降低粘土类矿物在煤表面的罩盖，大大改善后续浮选效果。

Description

纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选装置及方法
技术领域
本发明涉及一种浮选装置及方法，尤其涉及一种针对粘土量大的煤泥洗选时使用的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选装置及方法。
背景技术
随着我国采煤机械化程度的提高、资源地质条件的恶化、选煤厂大型化建设及重介质分选技术的广泛应用，高灰难选煤泥比例急剧增加，并呈现继续恶化趋势，使煤泥分选的矛盾更加突出。高灰难选煤泥的特点主要表现之一是煤泥中粘土类矿物如高岭石、蒙脱石等含量较大，这类粘土矿物遇水极易泥化成微米级甚至更小粒度的颗粒，在后续煤泥浮选过程中罩盖在煤炭颗粒的表面并随矿化气泡一起进入泡沫精煤，常常造成浮选精煤灰分严重超标，重介背灰现象严重，严重影响整个选煤厂的经济效益。
发明内容
发明目的：针对上述技术的不足之处，提供了一种步骤简单，费用少，对粘土量大的煤泥浮选效果好的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的装置及方法。
发明内容：为实现上述技术目的，本发明的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选装置，包括相互管路连接的煤泥预处理系统和浮选装置，
所述煤泥预处理系统包括带有搅拌装置的搅拌桶，搅拌桶通过管路连接有搅拌桶，所述搅拌桶包括桶体、设在桶体上方的搅拌器和控制设备；
所述桶体上部旁侧设有与内腔连通的注水口，注水口上设有注水电磁控制阀，通过该阀门注入清水，桶体下部旁侧开有与内腔想通的矿浆出口，矿浆出口上设有矿浆出口电磁控制阀，通过该阀门用以将矿浆排出，桶体中下部由双层隔板制成双层结构，桶体内层上沿桶体一周开有滤孔，桶体外层为密封结构，桶体内层与桶体外层之间空间构成抽滤室，桶体底部为漏斗结构，漏斗结构底部设有排液口，抽滤室与桶体下部的排液口想通，排液口设有排液电磁控制阀，所述注水电磁控制阀、电磁控制阀E和排液电磁控制阀均分别与控制设备相连接，并通过控制设备控制开关；
所述浮选装置包括通过管路与搅拌桶相连接的矿浆准备器，矿浆准备器通过管路连接有浮选设备。
所述搅拌桶的桶体的排液口与桶体内外层构成的抽滤室空间相连，排液口处设有醇浓度传感器；所述搅拌桶的桶体的排液口通过管路连接有辅助排液的真空抽滤机；所述的浮选设备为浮选机或浮选柱。
一种纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选方法，其步骤如下：
将干煤泥与醇溶液混合为煤醇混合物后利用给料泵Ⅰ给入搅拌桶，启动搅拌桶进行搅拌，使干煤泥与醇溶液调浆，干煤泥中的干煤泥颗粒表面被醇溶液充分润湿；
将搅拌桶润湿后的矿浆给入搅拌桶中，利用控制设备控制注水电磁控制阀向搅拌桶内注入清水同时启动搅拌机搅拌，清水不断冲洗搅拌桶桶内矿浆，在搅拌桶中实现矿浆内煤颗粒表面纳米气泡的产生，当桶内液位达到预设高度后利用控制设备控制开启搅拌桶下方排液口，并利用真空抽滤机在维持搅拌桶中矿浆液位稳定的情况下排出浆液；
利用设置在搅拌桶排液口的醇浓度传感器检测排液口排出的浆液中醇的浓度，当醇浓度传感器检测浆液中醇的浓度值低于预设值后，控制设备关闭真空抽滤机和排液电磁控制阀结束冲洗过程；
自动控制设备控制搅拌桶上的矿浆出口电磁控制阀排出处理后煤浆，处理后煤浆经过给料泵Ⅱ给入矿浆准备器，并向矿浆准备器内给入浮选药剂与处理后煤浆进行调浆形成调浆后矿浆，将调浆后矿浆给入浮选设备进行浮选作业，最终通过浮选设备分别浮选生产出浮选精煤和浮选尾煤。
有益效果，本申请将干煤泥与醇溶液混合搅拌后利用搅拌桶加入清水，随着醇的浓度越来越低，搅拌桶内就产生产生纳米气泡层，从而强化高灰难选煤泥选择性，克服了传统的含粘土量大的煤泥的分选技术的不足，解决了含粘土量大的煤泥在浮选中由于罩盖造成的精煤灰分严重超标的问题。同时装置结构简单，使用费用低，经济效益显著，对含粘土量大的煤泥高效浮选意义重大。
附图说明
图1是本发明的结构流程示意图。图中：1-干煤泥，2-醇溶液，3-煤醇混合物，4-润湿后矿浆，5-清水，6-排出液，7-处理后煤浆，8-浮选药剂，9-调浆后矿浆，10-浮选精煤，11-浮选尾煤，A-给料泵Ⅰ，B-搅拌桶，C-搅拌桶，D-注水电磁控制阀，E-矿浆出口电磁控制阀，F-排液电磁控制阀，G-控制设备，H-给料泵Ⅱ，I-矿浆准备器，J-浮选设备。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的说明：
如图1所示，纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选装置，包括相互管路连接的煤泥预处理系统和浮选装置，其特征在于：
煤泥预处理系统包括带有搅拌装置的搅拌桶B，搅拌桶B通过管路连接有搅拌桶C，所述搅拌桶C包括桶体、设在桶体上方的搅拌器和控制设备G；所述桶体上部旁侧设有注水口，注水口上设有注水电磁控制阀D，通过该阀门注入清水，桶体下部旁侧开有矿浆出口，矿浆出口上设有矿浆出口电磁控制阀E，通过该阀门可以将矿浆排出，桶体中下部由双层隔板制成双层结构，桶体内层上沿桶体一周开有滤孔，桶体外层为密封结构，桶体内层与桶体外层之间空间构成抽滤室，桶体底部为漏斗结构，漏斗结构底部设有排液口，抽滤室与桶体下部的排液口相通，排液口设有排液电磁控制阀F，所述注水电磁控制阀D、电磁控制阀E和排液电磁控制阀F均分别与控制设备G相连接，并通过控制设备G控制开关；搅拌桶C的桶体的排液口上设有滤板，排液口处设有醇浓度传感器。
所述浮选装置包括通过管路与搅拌桶C相连接的矿浆准备器I，矿浆准备器I通过管路连接有浮选设备J，所述的浮选设备J为浮选机或浮选柱。
所述搅拌桶C的桶体的排液口通过管路连接有辅助排液的真空抽滤机。
一种纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性的浮选方法，其步骤如下：
将干煤泥1与醇溶液2混合为煤醇混合物3后利用给料泵ⅠA给入搅拌桶B，启动搅拌桶B进行搅拌，使干煤泥1与醇溶液2调浆，干煤泥1中的干煤泥颗粒表面被醇溶液2充分润湿；
将搅拌桶B润湿后的矿浆4给入搅拌桶C中，利用控制设备G控制注水电磁控制阀D向搅拌桶C内注入清水5同时启动搅拌机搅拌，清水5不断冲洗搅拌桶C桶内矿浆4，在搅拌桶中实现矿浆4内煤颗粒表面纳米气泡的产生，当桶内液位达到预设高度后利用控制设备G控制开启搅拌桶C下方排液口，并利用真空抽滤机在维持搅拌桶C中矿浆液位稳定的情况下排出浆液6；
利用设置在搅拌桶C排液口的醇浓度传感器检测排液口排出的浆液6中醇的浓度，当醇浓度传感器检测浆液6中醇的浓度值低于预设值后，控制设备G关闭真空抽滤机和排液电磁控制阀F结束冲洗过程；
自动控制设备G控制搅拌桶C上的矿浆出口电磁控制阀E排出处理后煤浆7，处理后煤浆7经过给料泵ⅡH给入矿浆准备器I，并向矿浆准备器I内给入浮选药剂8与处理后煤浆7进行调浆形成调浆后矿浆9，将调浆后矿浆9给入浮选设备J进行浮选作业，最终通过浮选设备J分别浮选生产出浮选精煤10和浮选尾煤11。
为降低高岭石等粘土类矿物在浮选过程中在煤颗粒表面的罩盖，前期对煤泥颗粒与高岭石浮选体系进行了深入的研究，EDLVO理论对煤-高岭石体系相互作用势能计算的结果表明：高岭石-煤颗粒相互作用势在长程范围内表现为静电斥力，在短程范围内则表现为吸引力；范德瓦尔斯吸引力在全程范围内一直为吸引力，在恒定电势边界条件下，总相互作用势较范德华作用势相比表现出较高的跟随性，分子间作用力是高岭石罩盖的主要驱动力，因此可通过调控静电斥力，提高相互作用能垒或减小范德华吸引力两种途径解决罩盖现象，然而通过调控静电斥力，高岭石颗粒间相互排斥势也会增加，造成后续煤泥水沉降困难，因此要从减小范德华吸引力的角度来解决罩盖问题。在其他条件一定时，范德华作用势与体系的Hamaker常数呈正相关关系，Hamaker常数与体系的固有物性有关，因此考虑在煤和高岭石颗粒中间引入一种中间介质降低范德华吸引力。受疏水力起源说的启发，可通过在煤颗粒表面产生纳米气泡层降低煤与高岭石之间的吸引力并且模型计算发现几个微米厚的纳米气泡层就足以使得煤高岭石间范德瓦尔斯力转为排斥力。基于此，本发明借助煤与高岭石疏水性的差异，通过在疏水性煤颗粒表面引入纳米气泡层，在原煤下水后即可实现颗粒的纳米气泡在煤颗粒表面的生成，阻碍高岭石罩盖。同时此气泡层可增加煤粒-气泡间相互作用，增加浮选回收率。

Claims (5)

1.一种纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性浮选装置，包括相互管路连接的煤泥预处理系统和浮选装置，其特征在于：
煤泥预处理系统包括带有搅拌装置的搅拌桶Ⅰ，搅拌桶Ⅰ通过管路连接有搅拌桶Ⅱ，所述搅拌桶Ⅱ包括桶体、设在桶体上方的搅拌器和控制设备；
所述桶体上部旁侧设有与内腔连通的注水口，注水口上设有注水电磁控制阀，通过该阀门注入清水，桶体下部旁侧开有与内腔相通的矿浆出口，矿浆出口上设有矿浆出口电磁控制阀，通过该阀门用以将矿浆排出，桶体中下部由双层隔板制成双层结构，桶体内层上沿桶体一周开有滤孔，桶体外层为密封结构，桶体内层与桶体外层之间空间构成抽滤室，桶体底部为漏斗结构，漏斗结构底部设有排液口，抽滤室与桶体下部的排液口相通，排液口设有排液电磁控制阀，所述注水电磁控制阀、电磁控制阀和排液电磁控制阀均分别与控制设备相连接，并通过控制设备控制开关；
所述浮选装置包括通过管路与搅拌桶Ⅱ相连接的矿浆准备器，矿浆准备器通过管路连接有浮选设备。
2.根据权利要求1所述的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性浮选装置，其特征在于：所述搅拌桶Ⅱ的桶体的排液口与桶体内外层构成的抽滤室空间相连，排液口处设有醇浓度传感器。
3.根据权利要求1所述的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性浮选装置，其特征在于：所述搅拌桶Ⅱ的桶体的排液口通过管路连接有辅助排液的真空抽滤机。
4.根据权利要求1所述的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性浮选装置，其特征在于：所述的浮选设备为浮选机或浮选柱。
5.一种使用权利要求1所述纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性浮选装置 的纳米气泡层强化高灰难选煤泥选择性浮选方法，其特征在于步骤如下：
将干煤泥与醇溶液混合为煤醇混合物后利用给料泵Ⅰ给入搅拌桶Ⅰ，启动搅拌桶Ⅰ进行搅拌，使干煤泥与醇溶液调浆，干煤泥中的干煤泥颗粒表面被醇溶液充分润湿；
将搅拌桶Ⅰ润湿后的矿浆给入搅拌桶Ⅱ中，利用控制设备控制注水电磁控制阀向搅拌桶Ⅱ内注入清水同时启动搅拌机搅拌，清水不断冲洗搅拌桶Ⅱ桶内矿浆，在搅拌桶Ⅱ中实现矿浆内煤颗粒表面纳米气泡的产生，当桶内液位达到预设高度后利用控制设备控制开启搅拌桶Ⅱ下方排液口，并利用真空抽滤机在维持搅拌桶Ⅱ中矿浆液位稳定的情况下排出浆液；
利用设置在搅拌桶Ⅱ排液口的醇浓度传感器检测排液口排出的浆液中醇的浓度，当醇浓度传感器检测浆液中醇的浓度值低于预设值后，控制设备关闭真空抽滤机和排液电磁控制阀结束冲洗过程；
自动控制设备控制搅拌桶Ⅱ上的矿浆出口电磁控制阀排出处理后煤浆，处理后煤浆经过给料泵Ⅱ给入矿浆准备器，并向矿浆准备器内给入浮选药剂与处理后煤浆进行调浆形成调浆后矿浆，将调浆后矿浆给入浮选设备进行浮选作业，最终通过浮选设备分别浮选生产出浮选精煤和浮选尾煤。
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