粉煤灰浮選脫碳試驗研究

王會安，魯長緒

（洛南縣九龍礦業(yè)有限公司，陜西洛南726102）

1 前言

由于受鍋爐、煤種的影響,煤炭燃燒往往不充分,致使粉煤灰中未燃盡碳含量高達20%以上,不能直接利用,造成大量資源浪費。據(jù)統(tǒng)計,目前我國25%電廠粉煤灰的含碳量超過15%,即超過了國家標(biāo)準(zhǔn)對3級灰的含碳量要求,從建材資源化角度考慮，碳含量高的粉煤灰不能直接使用在泵送混凝土、加氣混凝土、噴射混凝土、大體積混凝土等領(lǐng)域，對粉煤灰作為建材產(chǎn)品使用產(chǎn)生影響[1]，全國每年從電廠粉煤灰中流失數(shù)百萬噸碳,又是巨大的能源資源浪費,嚴(yán)重影響了粉煤灰綜合利用效果。因此,粉煤灰作為一種新的資源,若將其中的碳通過選礦分離出來,并進一步分選提純,獲得高質(zhì)量、高價值的產(chǎn)品,則可大量節(jié)約能源。對節(jié)能減排有著重要意義。

2 試驗原料及設(shè)備儀器

2.1 試驗用料

試驗樣品按標(biāo)準(zhǔn)采樣方法取自熱電公司粉煤灰倉，其多元素分析結(jié)果見表1。

粉煤灰的主要化學(xué)成分為活性SiO2和Al2O3,其次為煤和鐵,晶態(tài)物質(zhì)中以石英為主,其次是鈦磁鐵礦、赤鐵礦和莫來石,含有少量硅灰石和硅酸二鈣。在光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡下觀察可看出,試樣中非晶相成分以微珠為主,微珠占非晶相42%左右,這部分碳珠主要分布在較粗級別中,不透明,脆而易碎。

表1 粉煤灰多元素分析

2.2 原料的粒度分析

表2 粉煤灰粒度組成

對粉煤灰樣進行粒度分析（表2）可知：粗粒級的含量比較少，大于0.177mm占9.8%，小于0.074mm粒度級的產(chǎn)率為36.88%，是含量最高的主導(dǎo)粒級，由燒失量分布來看，各個粒度級的燒失量均超過18%，不能滿足建材用戶的質(zhì)量要求，必須脫炭。小于0.074mm粒度級的燒失量含量占了32.02%。

2.3 試驗所用設(shè)備和儀器

主要有：XDF型系列單槽式浮選機、馬弗爐、分析天平、OLMPUS偏光透光顯微鏡等。

試驗用藥劑有煤油、輕煤油、2#油。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 浮選藥劑的選擇

浮選法為粉煤灰的脫碳的最有效方法[1,2]。但試樣中未燃盡碳的可浮性受到表面極性、負電性等因素的影響，這些因素削弱了碳粒和灰粒之間可浮性的差別，給浮選法脫碳帶來了一定難度，本試驗選用煤油，選擇2#油[3],進行粗選條件試驗。

3.2 收劑用量試驗

從圖l可以看出,隨著煤油用量的增加，尾礦的燒失量在降低，但當(dāng)用量超過700g/t后。變化不是很明顯，而且精礦的燒失量也隨之降低。綜合考慮各種因素，選定煤油用量為700g/t。

圖1 捕收劑用量試驗

3.3 起泡劑的用量試驗

起泡劑的用量試驗結(jié)果見圖2。

從圖2看出，當(dāng)2#油用量為 200g/t～700g/t時。尾礦的產(chǎn)率和燒失量變化都很明顯：當(dāng)2#油用量超過600g/t時。變化就很小了。因此為節(jié)約藥劑用量，降低藥劑成本。選定2#油用量600g/t。

3.4 浮選流程影響

浮選流程見圖3。

分別采用“一粗二精二掃,中礦返回”的流程,和“一粗一精一掃,中礦返回”流程，試驗表明,采用“一粗二精二掃”的流程,可得到高質(zhì)量精碳,可燃物含量達68.2%,產(chǎn)率為15.74%，脫碳后的粉煤灰可達到建材一級。

圖2 起泡劑用量試驗

圖3 浮選流程

由于浮選尾礦（粉煤灰）中含有65%～75%的水分，粉煤灰本身價值不高，干燥作業(yè)會增加粉煤灰成本，從經(jīng)濟上講不適合干燥工業(yè)，所以工業(yè)生產(chǎn)不建議干燥作業(yè)，可以直接將粉煤灰泵送到商品混凝土攪拌站。測定水分后，配合骨料、混凝土外加劑、水泥等進行攪拌作業(yè)。

4 結(jié)論

①試驗表明,采用“一粗二精二掃”的流程,可得到高質(zhì)量精碳,可燃物含量達68.2%,產(chǎn)率為 15.74%,用“一粗一精一掃”的流程,精碳可燃物含量可達到64.11%,產(chǎn)率為23.23%。

②試驗表明,采用“一粗二精二掃”的流程,粉煤灰燒失量4.54%，采用“一粗一精一掃”的流程,粉煤灰燒失量6.91%，浮選脫碳后的粉煤灰可分別達到建材一級和二級標(biāo)準(zhǔn)。

③煤油最佳用量為700g/t,2#油最佳用量為600g/t。