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1、选煤工艺设计与管理 结课论文论文题目：浮选选煤法的探讨学生姓名：班级：专业：矿物加工学号：指导老师：潘兰英完成时间：年月日河南理工大学二一一年五月目录：浮选选煤法的发展沿革：浮选基本原理：浮选选煤工艺：浮选药剂：浮选流程：浮选设备：浮选发展趋势：目录浮选选煤法的探讨摘要：从浮选法的发展沿革，浮选基本原理，浮选工艺，浮选药剂，浮选流程，浮选设备，浮选发展趋势等几个方面对浮选选煤法进行了一系列的探讨。关键词：浮选，工艺，设备，药剂，最大效率一：浮选选煤法的发展沿革中国古代曾利用矿物表面的天然疏水性来净化朱砂、滑石等矿质药物，使矿物细粉飘浮于水面，而无用的废石颗粒沉下去。在淘洗砂金时，用羽毛蘸油粘捕
2、亲油疏水的金、银细粒，当时称为鹅毛刮金。明宋应星天工开物记载，金银作坊回收废弃器皿上和尘土中的金、银粉末时“滴清油数点，伴落聚底。这就是浮选法选金的最初应用。 18世纪人们已知道固体粒子粘附在气泡上能升至水面的现象随着人们对金属需求量的增加，急于找到一种方法回收矿石中细粒金属。19世纪末，随着人们对矿物表面性质的认识深化，出现了薄膜浮选法和全油浮选法。20世纪初，泡沫浮选法应用选别有色金属和黄金矿 今天所应用的泡沫浮选起源于几乎一个世纪以前的澳大利亚。1911年在美国蒙大拿州的Basin建立了第一座浮选厂-Timber Butte选厂。到1980年,239座浮选厂共消耗了772万t浮选药剂和6
3、56亿kWh的能量,处理了44亿t矿石。1980年,消耗了383万t浮选药剂,从205亿t的铜矿石中生42万精矿。处理量第二大的矿石是磷酸盐矿石109亿t,消耗了227万t药剂,生产出2660万t磷精矿。铁矿石的生产主要也采用浮选法,从3890万t的矿石中生产出2150万t的铁精矿,消耗掉61万t浮选药剂。由于世界范围内几乎有20亿t矿石是经过浮选处理的,因此泡沫浮选显然是表面化学在工艺中最重要的应用之一,尤其是用于控制液-固界面。成功的浮选分离取决于在液体介质中固体颗粒与气泡间的相互反应。通过添加适宜的浮选药剂和pH调整剂来改进水分子与矿物表面间的相互反应的方法是实现从大量的复杂矿石(我们的
4、矿物资源)中选择性地分离有用矿物的关键。泡沫浮选法并不是起源于理论研究,而是本世纪的经验积累的结果。若不是所有的理论研究,至少也是大多数理论研究用来解释现有工艺的良好性能。大多数选矿和冶金基础研究带有事后检查研究性质,或者如弗莱明和凯彻内尔精辟的描述,它是一门“追踪科学”。 浮选法的发生和发展也促进了黄金选矿业的发展，特别是对脉金矿的利用和在有色金属矿石中综合回收黄金创造了条件目前，浮选法已成为处理金矿石生产黄金的重要工艺。我国许多脉金矿山选矿厂是以浮选工艺为主或以单一浮选工艺装备起来的。浮选厂的金回收率达到90%以上且可综合回收以金为主的低品位多金属。 小于10um细颗粒金是很难用重选法回收
5、的浮选利用矿物表面物理化学性质的差异可以选收细粒，甚至微细粒矿物。超细粒浮选或荷载体浮选和离子浮选可以回收微细粒金。 解放前中国有几座黄金浮选厂和副产回收金银的有色金属浮选厂。目前，黄金浮选工艺已广泛用于金选矿厂，即使是乡镇小矿和个体采金户均能成功于运用浮选法选收黄金。二：浮选基本原理矿物颗粒自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或增强疏水性。疏水就是亲油和亲气体，可在液，气或水油的界面发生聚集。经过一系列工艺处理后的金矿粒虽然密度大却能与气泡和浮选剂亲合而被浮于浮选机的矿液表面，将作为泡沫产品回收。 当入选矿粒小于l0um时需要采用特殊的浮选法。常用的有用絮凝剂使细粒金或含金矿物絮凝成较大颗
6、粒，脱出脉石细泥后再浮去粗粒脉石，这是絮凝浮选。荷载体浮选是用粒度适于浮选的矿粒作荷载体，使微细粒金粘附于荷载体表面并随上浮而成金精矿。用油类使细矿粒团聚进行浮选的油团聚浮选和乳化浮选。利用高温化学反应使矿石中金属矿物转化为金属后再浮选的离析浮选对金矿石不常采用。关于使用泡沫浮选法回收金泥，我国将用于工业领域。三：浮选选煤工艺各种浮选工艺的理论基础大体相同，即矿粒因自身表面的疏水特性或经浮选药剂作用后获得的疏水（亲气或油）特性，可在液-气或水-油界面发生聚集。目前应用最广泛的是泡沫浮选法。矿石经破碎与磨碎使各种矿物解离成单体颗粒，并使颗粒大小符合浮选工艺要求。向磨矿后的矿浆加入各种浮选药剂并搅
7、拌调和，使与矿物颗粒作用，以扩大不同矿物颗粒间的可浮性差别。调好的矿浆送入浮选槽，搅拌充气。矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的矿粒选择性地粘附于气泡并被携带上升成为气-液-固三相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成精矿产品。不能浮起的脉石等矿物颗粒，随矿浆从浮选槽底部作为尾矿产品排出，有时，将无用矿物颗粒浮出，有用矿物颗粒留在矿浆中，称为反浮选，如从铁矿石中浮出石英等。浮选机主要用于选别铜、锌、铅、镍、金等有色金属，也可以用于黑色金属和非金属的粗选和精选。选机由电动机三角带传动带动叶轮旋转，产生离心作用形成负压，一方面吸入充足的空气与矿浆混合，一方面搅拌矿浆与药物混
8、合，同时细化泡沫，使矿物粘合泡沫之上，浮到矿浆面再形成矿化泡沫。调节闸板高度，控制液面，使有用泡沫被刮板刮出。 煤泥和药剂充分混合后给入浮选机的第一室的槽底下，叶轮旋转后，在轮腔中形成负压，使得槽底下和槽中的矿浆分别由叶轮的下吸口和上吸口进入混合区，也使得空气沿导气套筒进入混合区，矿浆、空气和药剂在这里混合。 在叶轮离心力的作用下，混合后的矿浆进入矿化区，空气形成气泡并被粉碎，与煤粒充分接触，形成矿化气泡，在定子和紊流板的作用下，均匀地分布于槽体截面，并且向上移动进入分离区，富集形成泡沫层，由刮泡机构排出，形成精煤泡沫。 分选转环慢速旋转，当分选室进入浮场区时，此时入选物料经矿浆分配器分别给到
9、6个分选点，弱磁性矿粒被吸在齿板上并随分选环转动。非磁性矿粒在重力与矿浆流的作用下经过齿板的缝隙，排入分选环下部的尾矿槽中。分选室转至中矿清洗位置时，少量清洗水给入，将夹杂的脉石，连生体及矿泥洗入尾矿槽中（该机未设置中矿槽），以达到提高精矿质量的目的。当分选室转到磁场很弱的位置时（精矿冲洗区），喷入压力水，将吸在齿板上的弱磁性矿粒冲入精矿槽中。随后分选室转到另一个极性相反的磁场区，分选环每转一周，其中每个分选室如此反复6次。 槽底上面未被矿化的煤粒会通过循环孔和上吸口再一次混合、矿化和分离。槽底下未被叶轮吸入的部分矿浆，通过埋没在矿浆中的中矿箱进入第二室的槽底下，完成第一室的全部过程后，进入第
10、三室，浮选机如此周而复始，矿浆通过最后一室后进入尾矿箱排出最终尾矿。浮选工艺： 在浮选过程中，矿物的沉浮几乎与矿物密度无关。比如黄铜矿与石英，前者密度为4.2，后者为2.68，可是重矿物的黄铜矿很容易上浮，石英反而沉在底部。经研究发现矿物的可浮性与其对水的亲和力大小有关，凡是与水亲和力大，容易被水润湿的矿物，难于附着在气泡上难浮。而与水亲和力小，不易被水润湿的矿物，容易上浮。 浮选与其他选矿方法一样，要做好选别前的物料准备工作，即矿石要经过磨矿分级，达到适宜于浮选的浓度细度。此外，浮选还有以下几个基本作业： 一、矿浆的调整与浮选药剂的加入。其目的是要造成矿物表面性质的差别，即改变矿物表面的润湿
11、性，调节矿物表面的选择性，使有的矿物粒子能附着于气饱，而有的则不能附着于气泡。 二、搅伴并造成大量气泡。借助于浮选机的充气搅拌作用，导致矿浆中空气弥散而形成大量气泡，或促使溶于矿浆中的空气形成微饱析出。 三、气泡的矿化。矿粒向气泡选择性地附着，这是浮选过程中最基本的行为。 浮选是以矿物被水润湿性不同为基础的选矿方法。一般把矿物易浮与难浮的性质称为矿物的可浮性。浮选就是利用矿物的可浮性的差异来分选矿物的。在现代浮选过程中，浮选药剂的应用尤其重要，因为经浮选药剂处理后，可以改变矿物的可浮性，使要浮的矿物能选择性地附着于气泡，从而达到选矿的目的。四：浮选药剂浮选时使用各种药剂来调节入选矿物和浮选介质
12、的物理化学性质，从而扩大金矿物或含金矿物与脉石间亲琉水性的差异，使之更好地分选，达到提高金回收率的目的。常用的浮选剂分三大类：捕收剂，起泡剂，调整剂。 ：捕收剂自然界中除煤、石墨、硫磺、滑石和辉钼矿等矿物颗粒表面疏水、具有天然的可浮性外，大多数矿物均是亲水的，金矿物也是如此。加一种药剂能改变矿物颗粒的亲水性而产生疏水性使之可浮，这种药剂通常称之为捕收剂。捕收剂通常是极性捕收剂和非极性捕收剂。极性捕收剂由能与矿物颗粒表面发生作用的极性基团和起疏水作用的非极性基团两部分组成。当这类捕收剂吸附于矿粒表面时，其分子或离子呈定向排列，极性基团朝向矿物颗粒表面，非极性基团朝外形成疏水膜，从而使矿位具有可浮
13、性 与铜、铅、锌、铁等硫化矿物伴生的金，在浮选时常用有机硫代化合物作浦收剂例如，烷基（乙、丙、丁、戊基等）二硫代碳酸钠（钾），又称黄原酸盐，俗称黄药。如NaS2COCH2CH3，在含金多金属矿石的浮选时，多采用乙基黄药和丁基黄药。烷基二硫代磷酸或其盐类，如(RO)2PSSH，式中R为烷基，俗称黑药 烷基二硫代氨基甲酸盐和黄原酸盐的酯类衍生物等也是硫化矿物常用的捕收剂。也是浮选含金多金属硫化矿的常用描收剂，常与黄药类同时使用 非离子型极性捕收剂的分子不解离，如含硫酯类，非极性捕收剂为烃油（中性油），如煤油、柴油等。 ：起泡剂具有亲水基团和疏水基团的表面活性分子，定向吸附于水一空气界面，降低水溶液
14、的表面张力，使充入水中的空气易于弥散成气泡和稳定气泡。起泡剂和捕收剂联合在一起吸附于矿物颗粒表面，使矿粒上浮。常用的起泡剂有：松树油，俗称二号油、酚酸混合脂肪醇，异构己醇或辛醉、醚醉类以及各种酯类等：调整剂调整剂可分为五类：(1) pH值调整剂。用它来调节矿浆的酸碱度，用以控制矿物表面特性、矿浆化学组成以及其他各种药剂的作用条件，从而改善浮选效果。在氰化过程中也同样要调节矿浆pH值的。常用的有石灰、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸等。在选金时，最常用的调节剂是石灰和硫酸。(2)活化剂定义：活化剂是浮选药剂中调整剂之一。用以通过改变矿物表面的化学组成，消除抑制剂作用，使之易于吸附捕收剂。如磷酸乙二胺、磷酸
15、丙二胺、二甲苯、氟硅酸钠、硫酸铵、氯化铵、硫酸亚铁、氢氧化铵等活化作用大致可分为：1、自发活化作用；2、预先活化作用；3、复活作用；4、硫化作用。 定义：降低某种矿粒表面的疏水性，使它们不容易浮起的浮选剂。自发活化作用： 处理有色多金属矿石时，在磨矿过程中矿物表面与一些可溶性盐离子自发进行的作用，例如闪锌矿与硫化铜矿物共生时，在矿石开采出来以后的氧化作用总有少量硫化铜矿物被氧化成为硫酸铜，在矿浆中Cu2+离子与闪锌矿表面作用使之活化，给铜锌分离造成困难，需加入石灰或碳酸钠等调整剂沉淀，某些可能引起活化的“难免离子”。 预先活化作用: 是指为了要选出某种矿物预先加一种活化剂使之活化。当黄铁矿氧化
16、较重时，在选黄铁矿前加硫酸溶去黄铁矿表面的氧化膜，使之露出新鲜表面，以利于浮选。 复活作用: 是指原先被抑制过的某种矿物，如用氰化物抑制过的闪锌矿，可加硫酸铜使之复活。 硫化作用: 是指金属氧化矿先用硫化钠进行处理，使之在氧化矿表面生成一层金属硫矿物薄膜，然后用黄药进行浮选。 用做活化剂的选矿药剂有： 硫酸、亚硫酸、硫化钠、硫酸铜、草酸、石灰、二氧化硫、硝酸铅、碳酸钠、氢氧化钠、铅盐、钡盐等。 由PdCl22H2O加络合剂、稳定剂组成。钯含量低、酸度小、稳定性好。操作温度1532，浸渍时间37min。用于印制板化学镀铜系统的前处理操作。 指配入胶料中后能增加促进剂活性，进而减少促进剂用量或缩短
17、硫化时间的物质。有时也称促进助剂。加入少量活性剂能大大提高硫化胶的硫化度和耐热性。活性剂分无机和有机两类。无机活性剂主要是金属氧化物，以氧化锌和活性氧化锌最为重要。有机活性剂则以硬脂酸为代表。脂肪酸用量大时会降低硫化速度，但可使硫化比较充分，并能得到耐热性能好的交联结构。能增强矿物同捕收剂的作用能力，使难浮矿物受到活化而浮起。使用硫化钠活化含金的铅铜氧化矿，然后用黄药等捕收剂浮选。(3)抑制剂定义：降低某种矿粒表面的疏水性，使它们不容易浮起的浮选剂。 又称为缓聚剂。阻滞或降低化学反应速度的物质，作用与负催化剂相同。它不能停止聚合反应，只是减缓聚合反应。借以抑制或缓和化学反应的物质。种类很多，应
18、用很广。 如催化反应的负催化剂，高分子化合物的阻聚剂，塑料、橡胶、油脂等的抗氧剂，泡沫抑制剂，汽油的抗震剂，防腐蚀的缓冲剂等。如抗氧剂是食品、橡胶及其他有机物质中的氧化反应的抑制剂；食品中加入水杨酸是酸败的抑制剂；某些聚合物中加入紫外线抑制剂(如水杨酸甲酯等)防止因吸收紫外光而变质；有机磷酯是体内胆碱酯酶的抑制剂。某些聚合物的单体在贮存和运输期间，为了防止其自聚合，需要加入抑制剂。提高矿物的亲水性和阻止矿物同捕收剂作用，使其可浮性受到抑制。如在优先浮选过程中使用石灰抑制黄铁矿，用硫酸锌和氰化物抑制闪锌矿，用水玻璃抑制硅酸盐脉石矿物等、利用淀粉、拷胶（单宁）等有机物作抑制剂达到多金属分离浮选的目
19、的。(4)絮凝剂。定义：可使液体中分散的细粒固体形成絮凝物的高分子聚合物。絮凝剂按照其化学成分总体可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中无机絮凝剂又包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂;有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。絮凝沉淀法是选用无机絮凝剂（如硫酸铝）和有机阴离子型絮凝剂聚丙烯酰铵（PAM）配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。为提高分离效果，可适时、适量加入助凝剂。处理后的
20、污水在色度、含铬、悬浮物含量等方面基本上可达到排放标准，可以外排或用作人工注水采油的回注水。使矿物细颗粒聚集成大颗粒，以加快其在水中的沉降速度；利用选择性絮凝进行絮凝一脱泥及絮凝一浮选。常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺和淀粉等。(5)分散剂。阻止细矿粒聚集，处于单体状态，其作用与絮凝剂恰恰相反，常用的有水玻璃、磷酸盐等。 浮选剂的种类和用量随矿石性质和浮选条件及流程特点而各异，可用试验单位提供药方（或称药剂制度），在生产实践过程中也可根据上述各种条件的变化而加以改变。五：浮选流程浮选流程包括磨矿，分级，调浆及浮选的粗选、精选、扫选作业。有一段磨浮流程；分段磨矿浮选的阶段磨浮流程；精矿或中矿再磨再选流程
21、。浮选产出粗精矿的作业称粗选；粗精矿再选作业称精选；尾矿再选作业称扫选。回收矿石中多种有用矿物时，不同矿物先后浮选的流程称优先浮选或选择浮选；先将有用矿物全部浮出后再行分离的流程，称混合分离浮选。工业生产时必须针对矿石的性质和对产品的要求，采用不同的药方和浮选流程。 铜矿浮选 硫化铜矿物常用黄药（捕收剂），松醇油（起泡剂）和石灰（调整剂）等药剂处理后浮选，以与脉石及共生的硫化铁矿物分离。大多采用优先浮选。氧化铜矿一般用硫化钠活化后再加黄药浮选，或直接用脂肪酸作捕收剂浮选。 铅锌矿浮选 采用优先浮选流程时，用硫酸锌、氰化物抑制闪锌矿，用黄药浮选方铅矿；然后用硫酸铜活化并再加黄药浮选闪锌矿。采用混
22、合浮选流程时，先用黄药将铅、锌矿物一并浮出；再对混合精矿用硫酸锌、氰化物抑制锌矿物，浮出铅矿物。现在许多选矿厂采用亚硫酸及其盐类代替氰化物。 铁矿浮选 常用油酸、塔尔油、氧化石蜡皂或石油磺酸盐为捕收剂（兼起泡剂），浮选赤铁矿、褐铁矿等矿物，称铁矿正浮洗；或用阳离子胺类捕收剂浮选石英，或用阴离子捕收剂浮选经钙离子活化的石英，称铁矿反浮选。可用絮凝-脱泥-反浮选工艺处理细粒浸染铁矿石。 钨、锡矿泥浮选 对含有黑钨矿或锡石的细泥，用油酸或甲苯胂酸或苯乙烯磷酸作捕收剂，用水玻璃作脉石抑制剂浮选回收。有时还需用硝酸铅等作活化剂。 萤石及磷灰石浮选 常用油酸或氧化石蜡皂或塔尔油作捕收剂，用水玻璃、栲胶、磺
23、化粗菲等作脉石抑制剂进行浮选。 煤泥和石墨浮选 一般用醇类作起泡剂，用煤油等中性油作捕收剂浮选。六：浮选设备1:浮选机的安装调试浮选机（矿用浮选机）开机前应先检查各部位螺栓，停机起动前应先手动代轮旋转，以防沉淀物淤积增加电动机负荷，工作时应细心调整闸门高度，使液面保持稳定，随时将矿浆液面上的矿化泡沫刮入流槽。叶轮与定子应保持一定的间距，磨损时应注意更换，泵体内轴承每三个月要保养一次。浮选机具有如下特点：浮选机吸气量大、功耗低。浮选机每槽兼有吸气、吸浆和浮选三重功能，自成浮选回路，不需任何辅助设备，水平配置，便于流程的变更。矿浆循环合理，能最大限度地减少粗砂沉淀。设有矿浆面的自控装置，调节方便。
24、浮选机叶轮带有后倾式的上下叶片。矿用浮选机上叶片产生矿浆上循环，下叶片产生矿浆下循环。2:浮选设备的维护与保养浮选设备主要是浮选机以及为实现浮选工艺的其他设备。矿浆经过搅拌充气，在各种浮选剂的作用下矿粒与气泡粘附，气泡上升、形成矿化泡沫层，被刮板刮出或溢出，这一系列浮选过程均是在浮选机中完成的。浮选机多由多槽串联而成。3:主要设备 浮选脱墨槽浮选机是浮选工艺的主要设备。由单槽或多槽串联组成，浮选中矿浆的搅拌充气，气泡与矿粒的粘附，气泡上升并形成泡沫层被刮出或溢流出等过程，都在浮选槽内进行。按搅拌和充气方式的不同，可分 5种：机械搅拌式。搅拌和充气都由机械搅拌器实现。有离心叶轮、星形转子和棒形转
25、子等类型。搅拌器在浮选槽内高速旋转，驱动矿浆流动，在叶轮腔内产生负压而吸入空气。充气机械搅拌式。除机械搅拌外，再向浮选槽中充入低压空气。充气式。靠压入空气进行搅拌并产生气泡，如浮选柱和泡沫分离装置等。气体析出式。用降低压力方法或先加压后降至常压的方法，使矿浆中溶解的空气析出，形成微泡。压力溶气式。利用高压将充入的空气预溶于水，然后在常压下于浮选槽内析出，形成大量微泡。4:按搅拌和充气的方式分类（1）机械搅拌式有离心叶轮，也有的是星形转子和棒形转子等类型搅拌器在浮选槽内高速旋转，驱使矿浆流动，在叶轮腔内产生负压而吸入空气。 (2)充气机械搅拌式。除机械搅拌外，再补充向浮选糟内充入低压空气。 (3
26、)充气式靠压入空气进行搅拌并产生气泡，如浮选柱和泡沫装置等。 (4)气体析出式。用降低压力法或先加压后降至常压的万法，使矿浆中溶解的空气析出，形成微泡 （5)压力溶气式。利用高压将充入的空气预溶于水，然后在常压下在浮选槽内析出，形成大量微泡。 目前，在我国金选矿厂最常用的浮选机是国产的机械搅拌式浮选机。七：浮选发展趋势由于需浮选处理的矿石中的有用成分含量越来越低，浸染粒度越来越细，成分越来越复杂难选，同时，浮选领域不断扩大，包括其他选矿方法难于奏效的细泥物料的处理，老选矿厂尾矿的再处理，各种废旧金属材料的回收以及各种废料的处理、利用，以及污水的净化等。因此必须：继续发展新的浮选工艺和大型高效的
27、浮选设备；研究作用力强，选择性好，用量少，无毒或毒性小的浮选药剂；研究浮选数学模型以及过程的自动控制，使过程最佳化，达到最好的分选效果，以提高经济效益；进一步从矿物工艺学、化学、物理学、表面化学、流体动力学、概率统计等方面深入研究浮选机理，以指导浮选生产实践，进一步发展浮选理论体系。参考文献：【】 Wiwirewski AGromala JSkorupska B等.用于各种浮选的新型大容积浮选机的研制.IMN(波兰有色金属研究院简称)报导5902IXVm200l一2003【】Winiewski A.等一波兰铜矿工业的新型浮选机C.环境和采矿会议文集，Ostrava2003【】选矿学（谢广元）版【】选煤工艺设计与管理（匡亚莉）版
