1、analysis on the characteristics of fly ash and decarbonization after flotation lv yibo1, zhu yuanxin21heilongjiang institute of science and technology, harbin, 150027, china2heilongjiang institute of science and technology, harbin, 150027, chinaemail: 1 mynamelyb, 286692573abstract: the characterist

2、ic parameters of fly ash were studied by using setaram calorimeter, dcat21 contract angle gauge, surface tension apparatus as well as scanning electron microscopy. batch flotation tests were carried out. the results show that the carbon content in fly ash can be lowered to 9.43% or so.key words: fly

3、 ash; unburned carbon; flotation粉煤灰特征與浮選除炭實驗分析呂一波1,朱元鑫21黑龍江科技學院，黑龍江，哈爾濱，中國，1500272黑龍江科技學院，黑龍江，哈爾濱，中國，150027email: 1 mynamelyb，286692573摘 要：采用setaram微量熱儀、dcat21接觸角測定儀、表面張力儀和mx2600fe掃描電鏡等儀器分析研究了粉煤灰的特征指標，進行了浮選實驗，研究結果表明，粉煤灰可燃物降到9.43左右。關鍵詞：粉煤灰；未燃炭；浮選1 引言粉煤灰是火力發電廠鍋爐排放的固體廢棄物，是煤炭燃燒過程中經過一系列變化所形成的固體物1。我國電力工業每

4、年粉煤灰排放近億噸2,3，粉煤灰的排放量很大，導致占用大量土地，破壞生態環境問題日益突出，世界上歐美國家都面臨著這個問題，所以，粉煤灰綜合利用受到各國的重視。粉煤灰用途不同對其中含炭量要求也不同4，針對粉煤灰特性進行除炭處理，使其含炭量降低至某一限度一下，以便為粉煤灰綜合利用創造條件。粉煤灰除炭有三種方法，有浮選法、電選法和流態化分選法。尚衍波1、張覃2、羅道成3、彭蘇萍5等學者分別采用浮選法對粉煤灰脫炭。浮選法是一種常見的濕法除炭方法，具有處理量大的優點。學者們依據粉煤灰顆粒的物理化學特征，設計了浮選實驗條件，獲得了可燃物含量小于4的尾灰，除炭效果非常好。電選法是一種干法除炭的方法，尾礦可燃

5、物含量為27.5，可以獲得很好的脫炭效果6，該方法處理量較小，要求粉煤灰的水分很低才能實現分選。楊玉芬4、黎強7，8依據氣固兩相流化床分層分選原理，提出采用流態化脫炭技術分選粉煤灰。在浮力的作用下，粉煤灰礦物按密度分選，達到脫除炭粒的目的，最終粉煤灰產品中殘余為3.6。本論文針對貴陽市電廠進行脫炭研究，該粉煤灰長期露天堆放，水分含量為11以上，所以，不適宜使用干選法分選，只能采用常規浮選法進行脫炭。2 實驗原料與設備2.1 實驗原料實驗用主要原料有：粉煤灰樣來源于貴陽市電廠粉煤灰貯灰場，浮選藥劑使用仲辛醇和柴油。對粉煤灰的樣品進行了實驗分析，結果見表1，可以看出主要成分是、和，三者含量之和在粉

6、煤灰樣品中占73.96，燒失量是16.52，由于燒失量超過應用的要求，故不能直接使用，造成粉煤灰大量堆積，對環境帶來了嚴重的污染。脫出粉煤灰中的炭粒，降低可燃物含量，將粉煤灰變成可利用的建筑材料。table1. elementary analysis of fly ash表1. 粉煤灰元素分析成分其它燒失量含量40.3615.8917.714.251.573.716.522.2 實驗設備xfd-1.5升單槽浮選機、js94g+型電泳儀、setaramc80-d微熱量儀、dcat21接觸角測量儀、mx2600fe掃描電鏡。3 實驗結果與討論3.1 原料的粒度分析table2 .distribut

7、ion in size of fly ash表2 .粉煤灰粒度組成粒級mm產率%燒失率%燒失量分布%0.1779.9025.2214.810.1770.1494.7818.115.130.1490.1253.7717.673.960.1250.10415.2616.7915.200.1050.0839.2216.469.000.0830.07420.1116.7620.000.07436.9714.5531.91總計100.0016.86100.00對粉煤灰樣進行粒度分析，實驗結果列于表2。從表中分析可知，粗粒級的含量比較少，大于0.177mm含量僅占9.9，小于0.074mm粒度級的產率為3

8、6.97，是含量最高的主導粒級，說明粉煤灰是一種分散度較高的微細物料；由燒失量分布來看，各個粒度級的燒失量均超過10，對粉煤灰進行分級是不能滿足建材用戶的質量要求，必須采用浮選的方式進行脫炭。小于0.074mm粒度級的燒失量含量占了31.91，說明在浮選的過程中控制好細顆粒的分選是減少粉煤灰燒失量的關鍵。3.2 粉煤灰的形態特征通過篩分實驗可以觀察到粉煤灰呈淺銀灰色，分級后各粒級產品的顏色沒有明顯的變化，在粗粒級的粉煤灰中可以清晰看見黑色的炭粒，使用mx2600fe掃描電鏡觀察粉煤灰分選后的精礦與尾礦的微觀結構，由圖1可知，顆粒間松散分布的狀態，沒有吸附、粘結的現象，表明分選的過程中每個顆粒獨

9、立運動，不會發生因為吸附或粘結帶來的污染。粉煤灰的顯微形態主要呈球形，部分不規則形，少量的半球形和片狀結構，精礦中(圖1(a)的球形是炭顆粒，尾礦中(圖1(b)的球形是空心微珠與混雜在里面的炭顆粒。圖1中不規則形狀物體是炭屑、石英、黃鐵礦、莫來石、玻璃體等氧化物。在浮選的過程中，單體解離的炭顆粒在捕收劑的作用下，有利于粉煤灰浮選脫炭，但是，由于粉煤灰是微細物料，在浮選的過程中發生夾帶等，必然導致浮選效果變壞，達不到預期脫炭的目的，無法使粉煤灰的燒失量降的更低。a 精礦b 尾礦figure1 microstructure of fly ash圖1 粉煤灰的微觀特征3.3 原料的理化性質table

10、3. experimental results表3. 測量結果產品名稱接觸角/電動電位/mv與煤油的潤濕熱/jg-1精礦88.9211.290.9901尾礦033.860.7192接觸角是描述礦物在浮選的過程中礦物表面潤濕現象，接觸角的大小可以標志礦物表面的潤濕性，為了判斷潤濕性的大小，常常使用接觸角來度量，是三相界面性質的一個綜合效應，理論上可以用表面張力的平衡方法計算出接觸角的大小，在1805年，t. young建立了顆粒潤濕計算方程，其表達式為： (1)式中(j/m2)表示氣液界面的張力，粘附功w(j/m2)表示固體表面與液體表面的作用強度。將粘附功與內聚功之差定義為展開系數，其展開系數

11、表達式為： (2)式中說明潤濕角與展開系數之間的關系，值愈大，負值愈大，表示固體被水潤濕程度愈低，說明固體的表面疏水性更強，否則，反之。礦物表面的疏水性愈強，則礦物顆粒的可浮性愈好，反之，礦物表面的親水性愈強，該礦物顆粒的可浮性愈差，因此，對礦物顆粒的可浮性與潤濕角的關系定義為：潤濕性 (3)可浮性 (4)由表3可知，炭粒的接觸角88.920，尾礦的接觸角00，由公式2和3可知，二者之間的粘附功與可浮性存在很大差異，表明采用浮選方法很容易實現炭粒與尾礦分離的目標。礦物顆粒表面在水中解離、溶解、礦物自身晶格缺陷等因素的影響，導致顆粒表面帶電的特性，學者們研究表明，顆粒表面的電性與浮選的活性有關，

12、可以用顆粒的電動電位來評價礦物與藥劑作用后浮選活性的變化，電動電位的絕對值降低時，礦物活性越高，可以使浮選效果變好。由表3可知，炭顆粒的電動電位與尾礦電動電位差值較大，有利于二者浮選分離。潤濕熱是度量礦物表面潤濕時的一個重要指標，是反映液體與固體的用程度，潤濕熱值越大，兩者的作用程度越大，結合的也越牢固。應用量熱計對粉煤灰浮選后的精礦與尾礦做與煤油的潤濕熱實驗，每次取煤油1.0ml，實驗的初始溫度為320c，恒溫時間為2h，潤濕熱數據收集時間為3h。由表3可知，粉煤灰與煤油作用是一個放出熱量的過程，精礦炭粒的潤濕熱略大于尾礦的潤濕熱，表明炭粒愿意與煤油發生作用，容易吸附在炭粒的表面。尾礦與煤油

13、吸附同樣是放熱的過程，由于，尾礦中同樣吸附了很多的藥劑，導致粉煤灰的分選過程中煤油藥劑消耗量大，分選效果變壞。3.4 浮選實驗粉煤灰浮選除炭是粉煤灰利用的一種重要方法，針對粉煤灰理化特性，為了提高浮選選炭的回收率，設計了粉煤灰浮選實驗條件，實驗后得知最佳實驗條件為：雜醇1.2kg/t，煤油1.2kg/t，礦漿濃度60g/l。浮選實驗結果見表4，由該表可以看出尾礦燒失量為9.43，低于10，可以做為建筑空心磚的原材料。浮選后可以脫除59.79%的可燃物。table 4.experimental results of fly ash flotation表4.粉煤灰浮選實驗結果名稱產率燒失量燒失量分

14、布精礦27.936.2459.79尾礦72.19.4340.21合計100.016.91100.04 結論1) 粉煤灰粒度組成顯示，小于0.074mm粒度級的產率為36.97，是含量最高的主導粒級，說明粉煤灰是一種分散度較高的微細物料，小于0.074mm粒度級的燒失量含量占了31.91，細粒級脫炭效果不好，浮選脫炭效果受到影響。2）分析了粉煤灰中的炭粒、尾礦與煤油作用潤濕熱煤油差異不明顯是影響浮選脫炭效果變壞的一個因素。3）粉煤灰浮選實驗條件為：雜醇1.2kg/t，煤油1.2kg/t，礦漿濃度60g/l。粉煤灰燒失量為9.43，低于10，可以做為建筑空心磚的原材料。浮選后可以脫除59.79%的

15、可燃物。references (參考文獻)1 shang yanbo，zhang qin. continuous flotation experiment for recovery of carbon from fly ashj，mining and metallurgy，2004，13(2) , p24-27 (ch).尚衍波，張覃. 從粉煤灰中回收炭的擴大連續浮選試驗j，礦業2004，13(2) , p24-27.2 zhang qin，dai wenzhi，mao song etc. influence of flotation test conditions on decarboniz

16、ation of fly ashesj，acta mineralogica sinica，2007，27(3/4), p563-566 (ch).張覃，代文治，卯松等. 浮選試驗條件對粉煤灰脫炭的影響j，礦物學報， 2007，27(3/4) , p563-566.3 fan chuigang，han minfang，zeng ming. experimental study on the flotation separation of fly ashj，china non-metallic mining industry herald，2003(4) , p58-60 (ch).范垂鋼，韓敏芳

17、，曾鳴. 粉煤灰浮選分離實驗研究j，中國非金屬礦工業導刊，2003(4) , p58-60.4 yang yufen，chen qingru，luo zhenfu. theoretical analysis and experimental research on dry removing carbon with fluidization methodj，journal of cumt mining science and technology，2003，32(6) , p632-635 (ch).楊玉芬，陳清如，駱振福. 流態化技術干法脫炭的理論分析與試驗研究j，中國礦業大學學報，2003，

18、32(6) , p632-635.5 peng suping，wang ligang，han mingfang. rbf neural network model for fly-ash decarbonization floatationj，journal of coal science & engineering，2002，27(2) , p193-196 (ch).彭蘇萍，王立剛，韓敏芳. 燃煤飛灰浮選除炭的徑向基神經網絡模型j，煤炭學報，2002，27(2) , p193-196.6 wei baozhen. properties select and appliance of fly ashj，metallic ore dressing abroad，1988(1) , p7-14 (ch).魏寶珍. 粉煤灰的性能、選別及其應用j，國外金屬礦選礦,1988(1) , p7-14.7 li qiang，chen changhe，yang yufen etc. experm ental research on removing carbon from fly in fluidization bedj，coal conversion，2002，25(4) , p70-7