CN116748020A - 一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，属于矿物加工工程技术领域。主要工艺是：将粒度小于0.5 mm的矿石与表面活性剂、油类捕收剂混合搅拌3~30 min，然后将所述矿浆经泵与空压机产生的压缩空气一起通入密闭储罐中，储罐密闭30~120s使压缩空气溶于矿浆，经减压阀减压后，将矿浆直接引入浮选机进行浮选。本方法包括但不限于长焰煤、不粘煤、弱粘煤（低变质煤炭）和煤气化渣等多孔矿石，工艺采用油类捕收剂与表面活性剂预吸附，后增压减压自生成表面含有油类捕收剂或表面活性剂的微纳米气泡的浮选分离方法，可以在极大降低捕收剂消耗量的情况下，提高多孔矿石浮选精矿产率和品位。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，属于矿物加工工程技术领域。
背景技术
浮选是细粒矿物回收最有效的方式。浮选过程中捕收剂可以选择性地吸附在矿物表面，提高矿物表面的疏水性，使其易与气泡发生黏附，促进矿物的浮选效果。细粒多孔矿石具有发达的孔隙结构，采用传统浮选技术，浮选前调浆过程中，大量的水分子会在矿物表面的孔隙中发生聚集现象，形成较厚的水化膜，阻碍捕收剂与多孔矿物的相互作用。此外，添加捕收剂后，捕收剂同样会在矿物表面的孔隙中发生吸附聚集现象，致使大量的捕收剂损失在矿物表面的孔隙中，无法强化矿物表面的疏水性，导致捕收剂用量增加，浮选经济效益降低。由此可见，要实现多孔矿石的浮选回收，对其表面的孔隙进行封闭是十分重要的。机械破碎、沥青等高黏度石化副产物被用于进行多孔矿物表面改性，但由于经济、环保等方面的缺陷无法进行推广应用。
发明内容
针对多孔矿石浮选捕收剂消耗量大、浮选效果差的问题，本发明提供了一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，在油类捕收剂、表面活性剂和溶液环境压力变换的协同作用下，在多孔矿石表面自生成表面含有油类捕收剂和表面活性剂的微纳米气泡，从而促进多孔矿石的浮选分离。
本发明提出利用浮选过程中固液界面气泡的自生成对矿石表面孔隙进行封闭，作用机理如下：气体在水中的溶解度与气体的分压成正比，通过加压的方法将空气溶解在矿浆中，减压条件下气体会在矿物表面吸附、积聚形成气泡。脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂除对油类捕收剂具有乳化作用，还有一定的起泡能力。因此，多孔矿石经表面活性剂和捕收剂预吸附后，可在其表面形成捕收剂和表面活性剂吸附层，在溶液环境压力变换条件下，溶解在矿浆中的空气，在多孔矿石表面会自生成表面含有油类捕收剂或表面活性剂的微纳米气泡，会对多孔矿物的孔隙起到封闭作用。除此之外，利用微纳米气泡的桥接作用，可以促进微细粒矿物颗粒间、微细粒矿物与浮选宏观气泡的黏附，从而促进多孔矿物的浮选。
本发明提供了一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，利用加压原理提高矿浆中空气的溶解量，在浮选作业前，采用油类捕收剂和表面活性剂对多孔矿石进行预吸附处理，加压条件下提高矿浆中空气的溶解量；再在减压条件下，使矿浆中溶解的过饱和空气在疏水的目的矿物表面发生吸附、积聚现象，结合吸附在目的矿物表面以及孔隙中的油类捕收剂和表面活性剂，自生成表面含有油类捕收剂或表面活性剂的微纳米气泡，可有效覆盖多孔矿石表面的孔隙，促进多孔矿石浮选分离提质。
本发明提供了一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，具体包括以下步骤：
（1）将粒度小于0.5 mm的多孔矿石用表面活性剂溶液调节成每L水中含有60~100g矿石的矿浆，加入油类捕收剂，混合搅拌3~30 min；
（2）将矿浆经泵与空压机产生的压缩空气一起通入密闭储罐中，矿浆体积不超过密闭储罐体积的2/3，储罐压力为0.05~0.6 MPa；
（3）储罐密闭30~120s，使压缩空气溶于矿浆；
（4）密闭储罐经减压阀减压，直至储罐内部恢复至常压，将矿浆经泵引入浮选机，加入起泡剂，搅拌10 s；然后进行刮泡浮选，刮泡时间为3 min。
上述方法中，（1）中多孔矿石为长焰煤、不粘煤、弱粘煤或煤气化渣中的任一种。
上述方法中，（1）中表面活性剂为碳链长度为12~14、聚合度为4、7、9、15或23的脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂中的任一种，表面活性剂溶液浓度为50~1000 mg/L。
上述方法中，步骤（1）中油类捕收剂为煤油、柴油、碳链长度为12~18的液态醇、酸、酯中的任一种，或者含上述成份的油性物质，如植物油、动物油、页岩油；油类捕收剂的用量为每t矿石使用500 ~ 8000 g。
上述方法中，步骤（1）中矿浆温度为15~35℃，搅拌速率为300~1200 r/min。
上述方法中，步骤（4）中起泡剂为仲辛醇，用量为每t矿石使用300~ 2000 g仲辛醇。
本发明的有益效果：
（1）本发明在低阶煤浮选作业前，采用油类捕收剂和脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂对多孔矿石进行预吸附处理；加压条件下提高矿浆中空气的溶解量，再在减压条件下使矿浆中溶解的过饱和空气自生成表面含有油类捕收剂或表面活性剂的微纳米气泡，覆盖多孔矿石表面的孔隙；
（2）本发明方法强化细粒多孔矿石颗粒与颗粒、颗粒与宏观气泡的相互作用，可以在极大降低捕收剂消耗量的情况下，提高多孔矿石浮选的精矿产率和品位。
附图说明
图1为常规浮选实验流程图；
图2为本发明浮选分离方法流程图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
如图1所示，常规浮选流程为：称取适量矿物样品，在水中配置成矿浆，进行搅拌调浆，调浆时间为2min，随后加入捕收剂，搅拌1min 后加入起泡剂，起泡剂加入10s 后开始收集泡沫精矿产品，浮选3min 后槽内的矿物样品为尾矿产品。与之相比较，本发明的浮选分离流程如图2所示，将捕收剂直接加入矿浆进行调浆，额外增加30~120s加压时间，使矿浆中含气量急剧增加，最后加入起泡剂，10s后开始收集泡沫精矿产品，浮选3min 后槽内的矿物样品为尾矿产品。
实施例1
本实施例利用气泡自生封孔促进多孔矿石浮选分离提质方法，包括以下步骤：
（1）称取100g煤气化渣；然后使用浓度为80 mg/L的碳链长度为12、聚合度为4的脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂溶液将该煤样调节成浓度为100 g（煤气化渣）/L（水）的矿浆，加入捕收剂煤油，煤油用量为1500 g（煤油）/t（煤气化渣），混合搅拌10 min；矿浆温度20℃，搅拌转速为1000 r/min。
（2）矿浆经加压泵加压后与空压机产生的压缩空气一起通入密闭储罐中，储罐压力为0.5 MPa；
（3）储罐密闭60s，使压缩空气溶于矿浆；
（4）密闭储罐经减压阀减压，将矿浆引入浮选机，加入起泡剂仲辛醇，起泡剂仲辛醇用量为1000 g（仲辛醇）/t（煤气化渣），搅拌10 s；然后进行刮泡浮选，刮泡时间为3 min。将浮选精矿和尾矿分别抽滤、烘干、称重并进行灰分测定。所得结果见表1。
对比例：采用图1所示浮选实验流程，捕收剂煤油用量为4500 g（煤油）/t（煤气化渣），起泡剂仲辛醇用量为2000 g（仲辛醇）/t（煤气化渣）。所得结果见表1。
表1 煤气化渣采用本发明和常规方法浮选的结果
由表1可以看出，采用本发明流程，捕收剂用量减少3000g（煤油）/t（煤气化渣）条件下，煤气化渣可燃体回收率增加3.73%。
实施例2
本实施例利用气泡自生封孔促进多孔矿石浮选分离提质方法，包括以下步骤：
（1）称取100 g粒度为0.5 mm以下的不粘煤样；然后使用浓度为100 mg/L的碳链长度为12、聚合度为15的脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂溶液将该煤样调节成浓度为80 g（煤）/L（水）的矿浆，加入捕收剂油酸甲酯，煤油用量为1000 g（油酸甲酯）/t（煤），混合搅拌10 min；矿浆温度25℃，搅拌转速为800 r/min。
（2）矿浆经加压泵加压后与空压机产生的压缩空气一起通入密闭储罐中，储罐压力为0.3 MPa；
（3）储罐密闭30s，使压缩空气溶于矿浆；
（4）密闭储罐经减压阀减压，将矿浆引入浮选机，加入起泡剂仲辛醇，起泡剂仲辛醇用量为800 g（仲辛醇）/t（煤），搅拌10 s；然后进行刮泡浮选，刮泡时间为3 min。将浮选精煤和尾煤分别抽滤、烘干、称重并进行灰分测定。所得结果见表2。
对比例：采用图1所示浮选实验流程，捕收剂煤油用量为1000 g（煤油）/t（煤），起泡剂仲辛醇用量为8000 g（仲辛醇）/t（煤）。所得结果见表2。
表2 相同药剂消耗下不粘煤样采用本发明和常规方法浮选的结果
由表2可以看出，采用本发明流程，捕收剂和起泡剂用量相同的条件下，浮选精煤灰分基本不变，精煤产率增加26.93%。
Claims (8)
1.一种基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于：利用加压原理提高矿浆中空气的溶解量，在浮选作业前，采用油类捕收剂和表面活性剂对多孔矿石进行预吸附处理，加压条件下提高矿浆中空气的溶解量；再在减压条件下，使矿浆中溶解的过饱和空气在疏水的目的矿物表面发生吸附、积聚现象，结合吸附在目的矿物表面以及孔隙中的油类捕收剂和表面活性剂，自生成表面含有油类捕收剂或表面活性剂的微纳米气泡，能有效覆盖多孔矿石表面的孔隙，促进多孔矿石浮选分离提质。
2.根据权利要求1所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于步骤如下：
（1）将粒度小于0.5 mm的多孔矿石用表面活性剂溶液调节成每L水中含有60~100 g矿石的矿浆，加入油类捕收剂，混合搅拌3~30 min；
（2）将步骤（1）中矿浆经泵与空压机产生的压缩空气一起通入密闭储罐中，矿浆体积不超过密闭储罐体积的2/3，储罐压力为0.05~0.6 MPa；
（3）将步骤（2）中储罐密闭30~120s，使压缩空气溶于矿浆；
（4）将步骤（3）中密闭储罐经减压阀减压，直至储罐内部恢复至常压，将矿浆经泵引入浮选机，加入起泡剂，搅拌10 s；然后进行刮泡浮选，刮泡时间为3 min。
3.根据权利要求2所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于步骤（1）中多孔矿石为长焰煤、不粘煤、弱粘煤或煤气化渣中的任一种。
4.根据权利要求2所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于步骤（1）中表面活性剂为碳链长度为12~14、聚合度为4、7、9、15或23的脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性剂中的任一种，表面活性剂溶液浓度为50~1000 mg/L。
5.根据权利要求2所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于步骤（1）中油类捕收剂为煤油、柴油、碳链长度为12~18的液态醇、酸、酯中的任一种，或者含上述成份的油性物质；油类捕收剂的用量为每t矿石使用500 ~ 8000 g。
6.根据权利要求5所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于：所述油性物质包括植物油、动物油、页岩油中的一种。
7.根据权利要求2所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于步骤（1）中矿浆温度为15~35℃，搅拌速率为300~1200 r/min。
8.根据权利要求2所述的基于气泡自生封孔的多孔矿石浮选分离提质方法，其特征在于步骤（4）中起泡剂为仲辛醇，用量为每t矿石使用300~ 2000 g仲辛醇。
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