學習浮選，這些基礎知識須掌握
聽說關注了我們，工作就像開了挂……
一
煤的可浮性
煤的可浮性是指在要求的精煤質量指标前提下，其粉煤（-0.5mm）浮選的難易程度。
煤的可浮性取決于煤的變質程度、煤炭組成、煤的表面氧化程度、煤的伴生礦物性質、藥劑的相互作用，以及在浮選過程中所采取的工藝條件。
1、煤岩成分
可将煤分成鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭。不同煤岩成分的性質和可浮性均有不同。鏡煤、亮煤的接觸角為37°～40°，暗煤和絲炭的接觸角則在26°～33°之間，故鏡煤、亮煤的可浮性較暗煤和絲炭好。一般而言，原料中暗淡型成分含量高時，會增加浮選的難度。
2、變質程度
中等變質程度的煤具有最好的可浮性，年輕和年老煤浮的選效果差。一是因為它們具有較發達的孔隙，孔隙度在中等變質程度時最小。二是因為它們的疏水性差，變質程度低的煤，因含有較多的含氧官能團，故親水性較強，可浮性差；變質程度較高的無煙煤則因側鍊減少、變短而使疏水性降低。
3、氧化程度
煤具有較大的孔隙度和表面積，故其表面具有相當好的吸附能力。氧具有較強的化學活性，煤粒無論是在空氣中還是在水中，都能對它産生吸附作用，使煤粒表面發生氧化。煤氧化後，表面親水性增加，可浮性降低。煤氧化有兩種途徑：一是在自然界的風化過程中被氧化。煤的抗氧化能力随着變質程度加深而增強。煤炭上井後要及時洗選加工。二是在水中長期浸泡被氧化。煤在水中比空氣中更易氧化，故應盡量減少煤泥在水中的停留時間，如可以采用直接浮選。
4、煤中礦物雜質
如果煤中礦物呈現細粒嵌布，則導緻煤表面親水性增強，降低可浮性。
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二
浮選基本原理
浮選主要是針對-0.5mm以下的煤炭，依據煤粒、煤粒之間、矸石表面潤濕性不同進行的選煤方法。
1、浮選基本過程
在充氣礦漿中，礦粒與氣泡碰撞接觸。由于煤表面潤濕性較小，所以碰撞後能粘附在氣泡上并随氣泡一起升浮，最終成為泡沫精礦；矸石表面潤濕性強，碰撞後不能與氣泡附着，隻能作為尾礦留在礦漿中，從而實現了二者的分離。浮選過程涉及固相、液相和氣相三相。液相是分選介質，一般為水；氣相是空氣（氣泡），煤粒的選擇性運輸工具；固相是欲分離的礦物，包括煤和矸石。
煤泥的來源：粒度在0.5mm以下的濕煤稱為煤泥，有原生煤泥和次生煤泥之分；原生煤泥是入選原煤中所含煤粉（在開采和運輸過程中産生的）形成的煤泥。一般占入選原煤的10%-20%；次生煤泥則是在選煤生産過程中，煤炭因粉碎和泥化而産生的煤泥。煤泥的數量與煤、矸石的易碎程度有關，一般占入選原煤的5%-10%。二者合計約占入洗原煤的15%-30%，其中的3%-5%由産品帶走，其餘均進入煤泥水系統。
水化層：礦粒的表面由于其分子極性不同，存在強弱不等的未飽和鍵能，從而在固體表面産生一定的電荷，即極性水分子被吸引到固體表面，生成所謂的水化層。水化層具有擴散結構，即水化層内水分子的定向排列程度随着水分子與礦物表面的距離增大而逐漸減弱。水化膜的厚度與礦物的潤濕性成正比。水化層越厚，當礦粒與氣泡碰撞時，水化膜很難破裂，氣泡難以附着。浮選時，煤粒欲與氣泡發生附着，首先要排開二者之間的水化膜，此時需要外加一定的能量。煤泥浮選時,由于煤粒表面的疏水性較強，故形成的水化膜薄，不穩定，排開較容易，煤粒與氣泡生碰撞時，它就能夠附着在氣泡表面，進入泡沫精礦；而矸石表面親水性較強，形成的水化膜厚，穩定性好，矸石與氣泡碰撞時，水化膜很難破裂，所以矸石不能與氣泡附着，隻能留在礦漿中。
2、氣泡礦化
氣泡與礦粒的粘附叫氣泡礦化,礦粒與氣泡的結合物稱為礦化泡沫，氣泡礦化是浮選過程的基本行為。它的影響因素有很多，如：礦粒的大小、表面疏水性、礦漿濃度、氣泡尺寸以及浮選機内流體的動力學性質等。
氣泡礦化的過程分為3個階段：顆粒與氣泡接觸、顆粒與氣泡間的水化層破裂、顆粒與氣泡附着。
(1)煤粒與氣泡碰撞接觸是實現礦化的前提。碰撞的幾率越高，氣泡礦化的可能性就越大。影響礦粒與氣泡接觸幾率的因素有：浮選機的攪拌強度、充氣量、礦漿濃度、顆粒的粒度等。
(2)排開氣泡與煤粒之間的水化膜是能否實現礦化的關鍵。礦粒與氣泡隻有在碰撞過程中能及時排開兩者間的相隔的水化層，才有可能實現兩者的粘附和固着。要使氣泡與礦粒間的水化膜破裂，需要外界做功，克服水化層的阻力。
(3)煤粒與氣泡附着的穩定程度決定了它能否最終到達泡沫層。礦化氣泡在上升的過程中會受到重力、離心力等力的作用，有可能導緻已粘附在氣泡上的礦粒再從氣泡上脫落下來。隻有附着牢固的煤粒才可能随氣泡上升進入泡沫層，實現與矸石的分離。向礦漿裡添加捕收劑，可強化煤粒與氣泡的附着。
3、氣泡礦化方式
(1)氣泡與礦粒碰撞附着在氣泡上的礦化過程。
(2)小氣泡與小顆粒一起形成氣絮團實現的礦化過程。這種形式氣泡表面礦化程度最大，浮選速度最快；但有時會影響選擇性。
(3)溶解氣體在礦物表面以微泡析出的礦化過程。微泡與微粒形成氣絮團，可帶動微粒上浮；微泡是礦粒與大氣泡附着的橋梁，使二者的附着更為容易，也更牢固，利于粗粒礦化。
微泡形成的條件：
①礦漿中空氣的初始溶解度；氣體在水中的溶解度與壓力有關。
②礦漿的降壓程度；當壓力突然降低時，就以微泡的形式從水中析離出來。
③礦漿中是否存在疏水性礦物表面。
礦粒最終能否成為泡沫精礦，取決于：礦粒與氣泡碰撞接觸的概率；礦粒與氣泡的附着概率；礦化氣泡在升浮過程中的不脫落率；泡沫層的穩定性。礦粒越小，氣泡附着越快；反之，越慢。氣泡越大，附着越快。捕收劑可使附着速度加快。捕收劑分子的兩端性質不同，一端易于吸着在煤粒上，另一端則是疏水的，使煤的表面疏水性變得更強。氣泡附着煤粒的時間大約在0.0004-0.0008秒。
4、浮選速度
浮選速度是指精煤産率和時間的變化關系，在保證精煤質量前提下，在一定時間内精煤産率越高，即浮選速度快，說明氣泡礦化效果越好。浮選速度不僅能評定氣泡礦化程的難易程度，而且是制定分選制度的一項重要依據。浮選速度受各種因素影響，主要有3種變化情況：
(1)随着浮選時間增長，單位時間精煤産率逐漸降低。
(2)在開始的短時間内，單位時間精煤産率較低，一般是受細泥影響的緣故。随着細泥的選出，單位時間精煤産率上升到最高值後又降低。
(3)浮選初始，單位時間精煤産率較高。随着浮選時間的延長，單位時間産率降低到最小值後又有增高，這可能是浮選煤漿濃度變稀、粗粒精煤上浮的緣故。
影響浮選速率的因素：
(1)礦物本身的性質：礦物的種類和成分，粒度組成，解離情況，表面性質等；
(2)浮選化學因素：
①浮選藥劑：如起泡劑的種類和用量、捕收劑的選擇性及捕收能力、活化劑、抑制劑的性質等。
②液相性質：如浮選用的水質、pH值等。
(3)浮選機性能：如設備的結構特征；充氣量的大小、氣泡尺寸的分布及彌散程度；葉輪的攪拌強度；泡沫層的厚度及穩定性；刮泡的速度等。
(4)浮選工藝因素：如礦漿濃度、溫度、浮選流程等。
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