【摘 要】本文研究了超聲波處理對煤泥浮選降灰的影響，研究結(jié)果表明在相同的浮選條件以及不同的超聲波處理時(shí)間，得到超聲處理3min時(shí)能夠最大程度提高精煤產(chǎn)率（91.88%），降低精煤灰分（12.77%），提高浮選效果；研究表明需要選擇合適的超聲波處理時(shí)間，得到煤粒與煤矸石、黃鐵礦等礦物質(zhì)的最佳解離狀態(tài)以用于浮選。

【關(guān)鍵詞】超聲波；礦物加工；浮選效果；粒度

浮選是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，從礦石中分離出有用礦物的技術(shù)方法，即按可浮性的差異進(jìn)行礦物分選，是細(xì)粒和極細(xì)粒物料分選中應(yīng)用最廣、效果最好的一種選礦方法[1]。煤泥浮選是降低細(xì)粒煤（-0.5mm）中的灰分和從煤中脫除細(xì)粒硫鐵礦的重要方法。

為了達(dá)到提高煤泥的浮選效率的目的，人們嘗試用很多的方法來強(qiáng)化煤泥的浮選。超聲波技術(shù)是比較理想的常用的物理調(diào)節(jié)法中的一種[2]。超聲波在液相中傳播時(shí)產(chǎn)生的空化效應(yīng)（聲空化現(xiàn)象）能引起一系列次級(jí)效應(yīng)，如清洗、分散、破碎作用以及乳化、化學(xué)效應(yīng)等[3-4]。超聲波處理后的煤泥表面性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，與浮選藥劑的作用也會(huì)隨之發(fā)生改變[5]。

采用超聲波作用于煤漿時(shí)，會(huì)形成強(qiáng)烈的機(jī)械性沖擊與攪拌的沖擊波和微射流，使得煤顆粒發(fā)生破碎和解離，并且能在煤漿中的煤粒、黃鐵礦等物質(zhì)表面發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，從而對浮選行為產(chǎn)生一定的影響[6]。本文主要研究煤泥在不同的超聲波處理時(shí)間下，浮選行為的變化以及煤泥粒級(jí)的變化。

1 煤樣性質(zhì)及浮選藥劑

煤樣采自貴州興安糯東井田18#層塊煤，經(jīng)篩分試驗(yàn)后所得自然級(jí)煤泥（-0.5mm）作為試驗(yàn)用煤泥。煤樣的灰分Aad=22.29%，w（Std）=4.89%；自然級(jí)煤泥灰分Aad=18.73%，w（Std）=4.46%。試驗(yàn)所用捕收劑為煤油，起泡劑為仲辛醇。試驗(yàn)用超聲波儀器頻率為36kHz，功率為100W。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同超聲處理時(shí)間下的浮選結(jié)果

在考察不同超聲處理時(shí)間下煤泥浮選工藝的效果前，需要確定常規(guī)藥劑的最佳的浮選條件。而在選煤廠的實(shí)際操作過程中，浮選藥劑量是重要的控制因素。通過條件試驗(yàn)，最終確定浮選條件為入浮濃度為80g/L、捕收劑用量為1200/t，起泡劑用量為120g/t，浮選機(jī)為XFD型0.5L單槽浮選機(jī)。采用不同的超聲時(shí)間處理，處理時(shí)間分別為0min～6min，步長為1min，將不同時(shí)間下處理的煤樣編號(hào)為0#，1#，...，6#。幾種不同處理的煤樣的浮選結(jié)果如表1所示。

由表1可以得到以下結(jié)果：

（1）由不同煤樣的可燃體回收率指標(biāo)可以得出，該煤樣的可燃體回收率均在90%左右，屬于易浮煤泥。未處理的0#煤樣可燃體回收率為91.11%，精煤產(chǎn)率為90.61%，精煤灰分為13.13，3#煤樣的可燃體回收率可以提高2%左右，為92.38%，且3#煤樣的精煤產(chǎn)率和精煤灰分分別為91.88%和12.77%，較未處理煤泥精煤指標(biāo)有明顯的提高。并且對于可燃體回收率降低的1#，2#，6#煤樣，雖然精煤產(chǎn)率有所降低，但灰分有明顯降低，分別為12.50%、12.99%、12.43%。

（2）在相同的浮選條件下，超聲處理前后的煤樣的浮選效果有所改變，超聲處理后的浮選完善指標(biāo)較處理前普遍有不同程度的提高，說明超聲處理該煤樣能夠有效的促進(jìn)煤泥浮選的進(jìn)行。

（3）雖然各個(gè)處理時(shí)間的浮選效果較處理前均有改善，但綜合對比精煤產(chǎn)率及灰分、可燃體回收率、浮選完善指標(biāo)可以得到3#煤樣及超聲波處理3min的處理效果最好。

2.2 不同超聲處理時(shí)間對煤泥顆粒大小影響

分別取100g礦樣，與300ml的水混合后，用36kHz的超聲波處理不同時(shí)間，處理時(shí)間分別為0min～6min，步長為1min，將不同時(shí)間下處理的煤樣編號(hào)為0#，1#，...，6#，煤樣編號(hào)為0#～6#，將超聲波處理后的煤樣進(jìn)行濕法篩分，得到篩分試驗(yàn)結(jié)果見表2。

分析表2可得到以下結(jié)果：

（1）對于0.5～0.25的粒級(jí)，隨著超聲波處理時(shí)間的增加，其粒級(jí)的產(chǎn)率一直是在降低的，由于沒有+0.5的粒級(jí)，因此0.5～0.25的產(chǎn)率的變化能夠直觀的反映出超聲波處理對煤泥的破碎作用，這點(diǎn)與之前的相關(guān)研究結(jié)果相同[7]。觀察0.5～0.25粒級(jí)的灰分，相比較于未處理的煤泥灰分，除3min處理時(shí)間外，各個(gè)時(shí)間段該粒級(jí)的灰分均有所升高，由于煤泥中的灰分主要存在于煤矸石與黃鐵礦等礦物質(zhì)中，這說明經(jīng)過超聲波處理后，煤粒與煤矸石和黃鐵礦發(fā)生了解離，并且超聲波對煤粒的破碎作用最大。

（2）對于0.25～0.125的粒級(jí)，3min前0.25～0.125粒級(jí)的產(chǎn)率及灰分的變化，是呈現(xiàn)先降低而后有一個(gè)升高的過程，說明開始時(shí)超聲波對該粒級(jí)的破碎解離作用使得該粒級(jí)產(chǎn)率及灰分有所降低，之后隨著0.5～0.25粒級(jí)的破碎解離，0.25～0.125粒級(jí)的產(chǎn)率及灰分有所升高。3min時(shí)，0.5～0.25粒級(jí)的灰分有所降低，0.25～0.125粒級(jí)的灰分較未處理煤樣有大幅的提高，說明在3min左右，超聲波對該煤樣中的煤矸石與黃鐵礦等礦物質(zhì)在超聲波的影響下發(fā)生了明顯的破碎解離從而使其分散到更細(xì)的粒級(jí)中去。

（3）對于-0.045的細(xì)粒級(jí)煤泥，可以看到隨著時(shí)間的增加，該粒級(jí)的產(chǎn)率在開始3min內(nèi)隨著時(shí)間的增加而增加，而其灰分也在遞增，但是3min后，該粒級(jí)產(chǎn)率及灰分的變化趨于平穩(wěn)。說明超聲波對細(xì)粒級(jí)煤泥的破碎解離作用并不明顯。

（4）結(jié)合浮選結(jié)果，雖然隨著時(shí)間的增加，超聲波能夠?qū)γ耗嗥鸬狡扑榻怆x的作用，但由于細(xì)粒級(jí)的增加以及超聲波對黃鐵礦等礦物質(zhì)的解離作用，處理時(shí)間過長反而會(huì)影響浮選效果，對浮選產(chǎn)生不利影響。

3 結(jié)論

（1）在相同的浮選條件下，使用超聲波處理煤樣，能增加精煤產(chǎn)率，降低精煤灰分，提高浮選效果。最佳處理時(shí)間為3min，精煤產(chǎn)率為91.88%，精煤灰分為12.77%，可燃體回收率為92.38%。

（2）超聲波對煤樣的破碎作用使得煤泥中的細(xì)粒級(jí)會(huì)隨著處理時(shí)間的增長而變多，但超聲波對細(xì)粒級(jí)的破碎作用并不明顯。

（3）超聲波能夠?qū)γ毫．a(chǎn)生解離的作用，但不是處理時(shí)間越長越好，隨著處理時(shí)間的增加，有可能會(huì)對浮選產(chǎn)生不利影響。結(jié)合前人所做研究可以得出，針對不同的煤樣，超聲波處理效果不同，需要選擇合適的超聲波處理時(shí)間，得到煤粒與煤矸石、黃鐵礦等礦物質(zhì)的最佳解離狀態(tài)以用于浮選。

【參考文獻(xiàn)】

[1]謝廣元，主編.選礦學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001，8：388.

[2]康文澤，胡軍.物理調(diào)節(jié)法對礦物浮選的影響[J].潔凈煤技術(shù)，2004，10（4）：21-23.

[3]應(yīng)崇福，等.超聲學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1991.

[4]馮若，李化茂.聲化學(xué)及其應(yīng)用[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1991.

[5]康文澤.煤泥超聲浮選的脫硫降灰研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006.

[6]胡軍，陳建啟.超聲處理與煤系黃鐵礦的脫除[J].選煤技術(shù)，1998（4）：26-28.

[7]康文澤，丁淑芳，胡軍.超聲波對煤泥浮選的影響[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（3）.

[責(zé)任編輯：周娜]