CN113351363A - 一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气化渣浮选技术领域，尤其涉及一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法。本发明将气化渣与一定量的含碳超细疏水颗粒混合后加入球磨机磨矿，然后投入浮选机，再利用高温汽化起泡剂，使用空气携带汽态起泡剂进入浮选机中，与捕收剂共同完成浮选，最后收集浮选精矿和尾矿。本发明利用含碳超细疏水颗粒在磨矿阶段嵌入气化渣的孔隙中，结合汽化起泡剂处理，可以降低起泡剂进入孔隙造成的浪费，使整个气化渣的浮选过程可以高效进行。

Description

一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法
技术领域
本发明涉及气化渣浮选技术领域，尤其涉及一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法。
背景技术
煤炭气化技术是洁净煤技术的重要组成部分。但是，在煤气化过程中，因为空气充气率未达到百分之百，因此气化原煤中有部分物质无法完全燃烧，从而随着煤渣气溢出气化炉而形成气化非灰，或者与熔融状态尾灰物质混合从炉底排出。在我国，每年形成的气化灰渣量达到几千万吨，很大一部分堆积在灰渣存放场中，占用了大量土地面积，而且灰渣中含有多种成分复杂的金属元素，这不仅降低了土地的利用率还对周边生态环境造成严重的污染。因此，合理高效的处置气化灰渣迫在眉睫。
将气化渣废弃物资源化利用，重新制备建筑材料等产品是处理气化灰渣的有效方法。在资源化利用前，需要将气化渣中碳、灰组分进行充分分离。浮选是分选气化渣的有效方法，基于碳、灰颗粒表面疏水性差异，利用气泡进行选择性黏附。在浮选过程中，需要加入一定量的起泡剂，降低矿浆表面张力，提高气泡稳定性，增强起泡效果。但气化渣由于形成过程中温度较高，反应较快，导致气化细渣表面性质较复杂，颗粒表面空隙大而多。这导致在浮选过程中，大量起泡剂进入空隙中，降低了起泡剂利用率，影响气泡稳定性，恶化了浮选效果。
周成龙论文“接触变质煤表面改性与强化浮选研究”在磨矿和机械调浆过程中使原煤和微细颗粒接触，微细颗粒吸附在煤颗粒表面或者吸附至空隙，可以加强接触变质煤的矿化，改善浮选回收效率。但是煤表面的孔隙较细且少，影响浮选更多的是空隙处不容易与气泡黏附，该论文中的微细颗粒更多的是对煤空隙内的表面进行改性，加入药剂使微细颗粒表面疏水，从而进一步强化煤表面的疏水性。而气化渣空隙多，空隙率高达60％，且空隙大，虽然也一定程度影响其与气泡接触黏附，但单纯的改善疏水性并不能很好的适应气化渣的浮选分离问题。
因此，亟需提出一种适用于气化渣高效分离的浮选方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法，可以减少起泡剂的用量，同时强化气化渣的浮选效率。
本发明采用了以下技术方案：
一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法，包括如下步骤：
S1.将气化渣与设定量的疏水颗粒混合后加入球磨机，磨矿15min；
S2.将S1的产物投入浮选机中，加水搅拌并湿润；
S3.在浮选机中加入捕收剂搅拌，并将起泡剂高温汽化；
S4.将高温汽化的起泡剂和空气一同充入浮选槽中；
S5.完成浮选，收集浮选精矿和尾矿。
优选的，步骤S1中，所述疏水颗粒为含碳量高于95％的颗粒，所述疏水颗粒的粒度为1-2μm。
优选的，步骤S1中，气化渣与疏水颗粒的添加比为质量比100:1-6。
优选的，步骤S1中，所述气化渣与疏水颗粒混合前还经过预磨矿，预磨矿后气化渣的粒径在0.045mm以下。
优选的，步骤S2中，加水比例为S1产物质量的15-40倍。
优选的，步骤S3中，所述起泡剂为醇类起泡剂，起泡剂以低于其沸点10-20℃的温度加热2-5min，使其汽化。
优选的，所述起泡剂以低于其沸点10℃的温度加热3min，使其汽化。
优选的，所述起泡剂为仲辛醇或甲基异丁基甲醇。
优选的，步骤S4中，所述起泡剂与空气的混合比为1：(5000-50000)。
优选的，步骤S3中，所述捕收剂为非极性烃类油类捕收剂，用量为1-8kg/t气化渣。
优选的，所述捕收剂为柴油、煤油或汽油中的任意一种或多种混合，当使用柴油和/或煤油时，用量为1kg-6kg/t，使用汽油时，用量为3kg-8kg/t。
本发明的有益效果在于：
1)、本发明将气化渣与超细疏水颗粒(1-2μm)共同磨矿，在磨矿过程中，气化渣宏观结构重置，超细疏水颗粒在外界机械力作用下充填进气化渣颗粒表面空隙，降低浮选过程中空隙的不良影响，强化浮选过程。本申请的超细疏水颗粒使用1-2μm主要是因为，磨矿后气化渣的空隙在2-3μm，如果超细疏水颗粒粒度过大，则难以进入空隙，如果过小，则容易从空隙中排出。只有当疏水颗粒为1-2μm时，才容易镶嵌至气化渣的空隙中，有利于在磨矿机械力作用下对气化渣结构进行二次重构。
2)、疏水颗粒主要为石墨、精煤等主要成分为碳的颗粒，一方面，由于气化渣的浮选精矿一般是残碳，加入主成分为碳的颗粒不会影响浮选精矿的纯度，并且此种颗粒价格低廉，适合生产使用；另一方面，现有技术中气化渣浮选的尾矿一般要灰分达到90％以上才有二次利用价值，加入疏水颗粒，疏水颗粒大部分充填至气化渣的空隙，没有充填的也会被浮选出成为精矿，不会污染尾矿，而如果加入亲水颗粒，则没有充填至空隙的颗粒无法被气泡浮选出，会进入尾矿中，降低尾矿的灰分。
3)、传统浮选过程，液态起泡剂直接加入矿浆中，在气化渣浮选中，液态起泡剂在矿浆中分散，极易进入气化渣颗粒表面空隙中，会降低药剂利用率。本申请将液态起泡剂高温汽化，使其变成汽态与空气混合进入矿浆中，将起泡剂吸附在气泡内部表面，使其难于通过气液界面向矿浆中扩散，制约其进入颗粒表面的空隙，可以提高起泡剂利用效率，强化气化渣浮选效率。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做出更为具体的说明。
实施例1
如图1所示，一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法，步骤如下：
S1.气化渣预磨矿，预磨矿后气化渣平均粒径小于0.045mm以下；将预磨矿后的气化渣与疏水颗粒以质量比100:1-6混合均匀后加入球磨机中，磨矿15min；该疏水颗粒是超细石墨、超细粒精煤等碳质量分数高于95％的颗粒，疏水颗粒粒度为1-2μm；
S2.将S1的产物投入浮选机中，以产物质量的15-40倍加水并搅拌均匀形成浆质，使矿物颗粒悬浮在水中；
S3.在浮选机中加入非极性烃类油类捕收剂，并使用醇类起泡剂，以低于起泡剂沸点10-20℃的温度加热2-5min，使其汽化；
S4.将高温汽化的起泡剂和空气按照1：(5000-50000)的混合比混合，并使带使含气态起泡剂的空气进入浮选机浮选槽中；
S5.完成浮选，收集浮选精矿和尾矿。
实施例2
以灰分占80-81％的气化渣原料为试验材料，进行如下试验：
1.试验组以本发明方法进行气化渣浮选分离，过程如下：
S1.将49g磨矿后的气化渣样品与1g超细石墨颗粒混合均匀后加入球磨机，磨矿15min并收集磨矿后的样品。
S2.在该磨矿后样品加入实验室1L机械搅拌式浮选机，并加水开启浮选机，关闭进气阀，搅拌2min。
S3.向上述浮选机中加入0.15g柴油作为捕收剂，与此同时，将0.2g甲基异丁基甲醇作为起泡剂放入50mL加热器中在120℃条件下加热，继续搅拌3min；
S4.将加热器出气口与机械搅拌式浮选机进气口相连接，打开进气阀，并打开加热器进气口，保持充气量为0.1m3/h，使含气态起泡剂的空气进入浮选机。
S5.浮选刮泡9min，收集精矿和尾矿。
2.对比例以和试验例相同的气化渣和浮选机，采用传统磨矿和浮选方式，不添加任何疏水颗粒，直接利用柴油作为捕收剂，未汽化甲基异丁基甲醇作为捕收剂，用量同试验组，进行气化渣浮选试验，收集精矿和尾矿。
结果分析
试验组和对比例的浮选结果如下表1所示：
表1浮选对比试验结果
Figure BDA0003088837400000051
数据对比显示，本发明相比于传统方法，尾矿灰分保持在95％以上，精矿产率提高超过16个百分点，表明本发明所使用的方法可以显著提高气化渣的浮选效率。
实施例3
采用与实施例2相同的的材料和方法，调整捕收剂中柴油为煤油，测得浮选对比试验结果如下表2所示：
表2浮选对比试验结果
Figure BDA0003088837400000052
数据对比结果显示，本发明相比于传统方法，精矿浮选产率提高15.43％，证明本发明提供的浮选方法效果更好。
实施例4
采用与实施例2相同的的材料和方法，调整起泡剂中甲基异丁基甲醇为仲辛醇，测得浮选对比试验结果如下表3所示：
表3浮选对比试验结果
Figure BDA0003088837400000053
数据对比结果显示，本发明相比于传统方法，精矿浮选产率提高17.07％，证明本发明提供的浮选方法效果更好。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而并非对本发明的限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于残碳颗粒孔隙充填的难选气化渣浮选分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将气化渣与设定量的疏水颗粒混合后加入球磨机，磨矿15min；
S2.将S1的产物投入浮选机中，加水搅拌并湿润；
S3.在浮选机中加入捕收剂搅拌，并将起泡剂高温汽化；
S4.将高温汽化的起泡剂和空气一同充入浮选槽中；
S5.完成浮选，收集浮选精矿和尾矿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述疏水颗粒为含碳量高于95％的颗粒，所述疏水颗粒的粒度为1-2μm。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1中，气化渣与疏水颗粒的添加比为质量比100:1-6。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述气化渣与疏水颗粒混合前还经过预磨矿，预磨矿后气化渣的粒径在0.045mm以下。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，加水比例为S1产物质量的15-40倍。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述起泡剂为醇类起泡剂，起泡剂以低于其沸点10-20℃的温度加热2-5min，使其汽化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述起泡剂为仲辛醇或甲基异丁基甲醇。
8.如权利要求1或7所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述起泡剂与空气的混合比为1：(5000-50000)。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述捕收剂为非极性烃类油捕收剂，用量为1-8kg/t气化渣。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述捕收剂为柴油、煤油或汽油中的任意一种或多种混合。
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