1、 毕业论文毕业设计 微泡浮选柱的设计及性能THE DESIGN AND PERFORMANCE ANALYSIS OF THE MICRO BUBBLE FLOTATION COLUMN毕业论文I微泡浮选柱的设计及性能摘要为了解决入浮煤泥中难选细粒煤泥所占比例增大，微细粒级（0.074mm 以下）的含量不断增加，浮选过程中存在的高灰细泥颗粒污染精煤，导致浮选精煤灰分不达标的问题，需要对煤炭进行浮选。微泡浮选柱主要是采用切线入料即在矿浆进入浮选柱是就产生离心力来实现粗选，再利用装置下部的中矿循环系统对未浮选净的矿浆进行二次浮选，以及浮选装置内部底端的叶轮旋转产生主螺旋形成旋流来进行浮选。我们将微
2、泡浮选柱与普通浮选柱和浮选机做了实验比较得出，微泡浮选柱的精煤灰分为 10.80%，精煤产率为 52.37%，完善指标为 60.14%。浮选柱在整段柱内进行螺旋分选，粗选效率高，处理量大；螺旋力场和泡沫矿化双重作用；中矿扫选提高产率；可以有效缩短浮选柱高度，适用于工业推广。微泡浮选柱具有创新性，科学性和实用性，因此对该浮选柱的设计及研究具有很重要的研究意义和开发意义。关键词：微泡浮选柱，微细粒级，分选效果，高灰煤泥毕业论文IIAbstractIn order to solve the problem of the floating fine coal slime refractory perc
3、entage, micro-fine particles (0.074mm or less) content increased, the flotation process exists in high-ash coal pollution fine clay particles, resulting in flotation coal ash is not up to the problem, the need for coal flotation, so we need to take flotation on coal. The microbubble flotation column
4、，achieving rough flotation by tangential feed into the flotation，achieving secondary flotation by the circulatory of the mine, and achieving flotation by the main spiral vortex created by impeller rotation, which is instilled at the bottom of the flotation column.Therefore,we make a comparison with
5、regular flotation column，flotation machine and microbubble flotation,and we made a conclusion that the ash content of clean coal is 10.80%,the yield of clean coal is 52.37%,the perfect indicator is 60.14%.Flotation column conducting spiral rotating flotation during the whole column, high-efficency r
6、ough flotation, large capacity; Spiral force field and bubble mineralization dual role; Enhancing the yield by mine sweeping election; Shorting the height of flotation column effectively, can promoted in industry. Microbubble flotation column is innovative, scientific and practical, therefore, the d
7、esign and study on flotation column has great significance.KEYWORDS: microbubble flotation column, micro-fine particles, separation efficiency, high ash coal slurry毕业论文i目录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 简介 .11.2 研究背景 .21.2.1 在我国能源结构中煤炭的地位 .21.2.2 关于浮选柱的发展概况 .31.2.3 煤炭的洗选工艺 .51.2.4 煤炭的浮选工艺 .51.3 研究内容与技术路
8、线 .72 试验煤样的分析 .82.1 煤样的制备 .82.2 煤样的分析 .92.3 粒度的分析 .112.4 矿物组成的分析 .122.5 润湿性的分析 .132.6 可浮性的分析 .142.6.1 浮选最佳参数的选择试验 .142.6.2 强离心力微泡浮选柱的试验研究 .163 强离心力场微泡浮选柱 .193.1 研究意义及背景 .193.2 工作原理 .193.2.1 螺旋流选矿原理 .193.2.2 泡沫选矿原理 .203.3 设计方案 .213.3.1 装置设计方案 .213.3.2 内部结构设计方案 .233.3.3 泡沫剂复配方案 .243.3.4 试验方案 .244 结论与展
9、望 .264.1 试验结论 .264.2 试验展望 .26毕业论文ii参考文献 .28致谢 .30毕业论文11 绪论1.1 简介由于矿物加工工业的不断发展，富矿逐渐开始面临枯竭的危机，并且矿石中贫矿和难选矿所占的比例也渐渐增加。同时由于对于使用煤炭进行冶金行业的用户来说，他们对选矿产品的质量要求也越来越高，而且选矿厂对环境保护的意识也越来越强，这些都是使得矿物加工工业面临着越来越严峻的挑战的因素，使得选矿厂对设备性能，选矿工艺和药剂制度提出的要求更高。因此，随着社会的不断进步和科技的不断发展，煤炭的浮选技术的应用在矿物加工等多个领域中的应用都是十分广泛，同时用于浮选的浮选设备也越来越先进。在浮
10、选设备中，浮选柱和浮选机是最核心的设备，其中浮选柱的优点较为突出，例如浮选柱具有占地面积较小，节能高效，结构简单和操作简单等特点，而且对于细颗粒的矿物也具有较好的分选效果。浮选机和浮选柱又是有一定区别的。其中浮选机对煤炭进行分选的理论是：利用浮选机内产生的负压从而使得浮选机内的矿浆与吸入的足量的空气进行混合作用，其中该负压是有叶轮旋转产生的离心作用而产生的，同时该叶轮通过旋转也有利于矿浆与药剂形成的混合物之间进一步的混合，并且细化泡沫有利于矿物粘附到泡沫上，然会随泡沫浮到矿浆面，从而形成了矿化泡沫，进而达到浮选的效果。另一方面，浮选柱通常则是通过压缩空气，然后空气通过多空介质来对矿浆进行充气和
11、搅拌，是一种充气式浮选柱。因为在矿物加工过程中，要求我们要做到节能高效，简单实用，所以在这里我们主要研究的是微泡浮选柱 1-4。虽然浮选柱对细颗粒煤的处理能力强于浮选机，但是却遗漏了部分的精煤，这导致了普通浮选柱选出的精煤灰分低于浮选机但是产率却比较低。但是对于强离心力场下的微泡浮选柱，由于该浮选柱是利用螺旋力场粗选和泡沫精选双重作用，并且通过中矿扫选将遗漏的精煤回收以保证产率，使得精煤质量提高灰分降低，所以不仅浮选出的精煤灰分较低而且产率相对来说也较高 5,6。此浮选柱的设计是利用了螺旋力场对粗颗粒煤颗粒进行预选，再利用泡沫对细颗粒煤进行浮选，相对浮选机来说，具有泡沫精选作用强，气泡与矿物颗
12、粒碰撞和粘附几率大，设备的容积利用率高等优点。并且浮选柱在一定程度上节省了投资资本，简化了浮选工艺。总之，强离心力场下的微泡浮选柱特点如下：在整段柱内进行螺旋分选，粗选效率高，处理量大；螺旋力场和泡沫矿化双重作用；中矿扫选提高产率；可以有效缩短浮选柱高度，适用于工业推广。综上所述可知，微泡浮选柱具有创新性，科学性和实用性，因此对该浮选柱的设计及研究具有很重要的研究意义和开发意义 7,8。毕业论文21.2 研究背景1.2.1 在我国能源结构中煤炭的地位世界三大能源之中包括煤炭能源。在我国的能源结构中，煤炭所处的能源地位比其它能源更为突出。从全球来看，我国不仅属于最大的煤炭生产国，在世界煤炭消费排
13、名中我国也是位居前列，同时我国也是世界上少数以煤炭为主要能源的国家之一。近年来，我国的煤炭能源在能源生产中的比重一直维持在 70%左右，并且随着原油产量比重的下降，原煤产量的比重渐渐地增大，煤炭生产的重要性越来越显著。要是从世界范围角度来看，石油是当前世界的主要能源消费，但是在中国的能源结构中，煤炭却是我国能源中的主导地位，这主要是由我国富煤、贫油、少气的资源赋存特点所决定的。由此可知，煤炭对于我国来说它的重要性是不言而喻的，并且煤炭为我国的国民经济持续快速的发展提供了极有力的能源保障。以 2011 年为例，我国的能源消费及构成如图 1-1 所示：图 1-1 2011 年我国的能源消费总量及构
14、成也就是说，依然可以说我国的最可靠的、最安全的、经济的能源依旧是煤炭能源。在我国的能源消费以及构成图中可以看出，我国天然气和石油资源的总量远远的低于煤炭资源的总量。并且随着高新技术渐渐地推广应用开来，在洁净煤技术方面已经取得了较为重大的突破和成果，同时也在不断地降低煤炭的生产成本，这些技术和改进都使得煤炭越来越成为可靠的，清洁的以及廉价的使用能源。除此之外，由于目前世界的石油价格依旧居高不下，这使得煤炭的成本优势更加明显。即使石油的价格被欧毕业论文3佩克稳定在每桶 25 美元到 30 美元之间，但是由煤炭通过直接液化而制成的成品油的成本却是 15 美元每桶左右 9-11。由调查得出的结果可知，
15、我国在 1999 年的石油净进口量为 4000 万吨，并且在紧接着的几年内，我国的石油净进口量也逐渐有所增加。根据专家的预测，我国的石油供需缺口到 2020 年将会更大，但是如果我国石油全靠进口的话，这样便会加大了我国的能源安全供应的隐患，因为这不仅需要动用大笔外汇，而且会使我国受制于他国。所以，在我国，以煤炭液化生产的液体燃料和用水煤浆替代石油将会是必然趋势。因此，从这个意义上来讲，煤炭在我国国民经济中的地位将会更加重要。从全球的角度上看，由于随着世界经济的发展，世界对能源的需求的渐渐增加，煤炭的生产和消费呈上升的趋势，世界的煤炭产量和消费量也将持续增长。预计到 2020 年，煤炭在我国的一
16、次性能源生产和消费中将会占 60%左右；到 2050 年，我国的煤炭生产和消费在一次性能源消耗上所占的比例仍将会在 50%以上，我国未来几十年的主要能源将依旧会是煤炭 12。为了满足我国全面建设小康社会的需求,我国煤炭消费的趋势将会有明显的上升趋势。并且在煤炭消费用户的构成中,化工、电力、冶金、建材这 4 个行业的煤炭消费量占煤炭的消费总量从 1990 年的 50%提高到了 2004 年的 84%。据专家预测，在 21 世纪前 50 年之内，世界能源的发展趋势是将继续以化石燃料为主。并且随着洁净煤技术的进一步发展和石油、天然气资源的日渐短缺，煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。总之，根据我国的资源
17、状况和煤炭在能源生产及消费结构中所占的比例可知：以煤炭为主的能源结构在相当长的一段时间内依旧不会改变 13。 1.2.2 关于浮选柱的发展概况浮选柱在产生小气泡时，必须要采用较低的表观充气速率和较小的处理量是现在大多数的浮选柱的共同缺点。然而根据浮选方程和浮选柱中气泡与颗粒相互作用的理论可知，高效浮选柱的要求是要在较大的表观充气速率下产生微小气泡。因为表观充气速率，给料速率和气泡大小三者之间相互关联，并且存在极限值，所以这些一直困扰着高效浮选柱的研制。近年来，浮选柱的结构和形式在不同方面有着不同的进展，但总体来说主要表现为以下几个方面：（1）气泡发生器：气泡发生器由原来的大多数容易堵塞的内置式
18、气泡发生器发展成为外置式，也有经改进的比较先进的内置式气泡发生器，并且气泡发生器的发泡方式更多，更先进，更合理。现在的气泡发生器有文丘里管发生器，漩涡气泡发生器，高效气动液压型充气器等等；（2）充填介质：充填介质和介质床层的类型越来越多，解决了碱性矿浆中充填介毕业论文4质容易发生堵塞的问题，并且气泡分散的均匀性和浮选柱内矿浆流态的稳定性也相对增强了；（3）柱体高度：浮选柱高度由原来的十几米降到几米，即使是大型化的浮选柱的高度也几乎都在十米以下，并且其高径比也逐渐降低；（4）在浮选柱内对矿浆进行浮选的时间也逐渐缩短 14,15。随着对浮选柱研究的一步步深入，浮选柱的种类越来越多，以下是几种新型浮
19、选柱：（1）多产品浮选柱：该浮选柱与常规的浮选柱相比，在富集比和浮选速率上该多产品浮选柱具有一定的优势，多产品浮选柱选择性地分离出泡沫回落物，避免了颗粒再循环和常规浮选柱中的污染精矿的现象。同时该浮选柱中的矿浆黏度，密度和滞留固体成分保持恒定，可以精确的被截取出精矿；（2）可换充气器浮选柱：可换充气器浮选柱含有两套互为备选的充气器，随着压力的变化充气器可进出带有活动盖板的过渡室使其脱离矿浆而不结垢，因此可以在不停生产的情况下进行维修更换，操作方便一维护；（3）稳流板浮选柱：水平稳流板由一些简单的带孔的板组成；（4）机械搅拌浮选柱：机械搅拌浮选柱中加入了机械搅拌机构，提高了对粗颗粒矿物的分析能力
20、，改善了粗颗粒分析效果；（5）电解浮选柱：在电解浮选柱的底部安装了电极，电解水产生的微小氢气，氧气气泡碰撞并附着疏水性颗粒，因此对颗粒分析效果较好 16。浮选柱的结构如图 1-2 所示：图 1-2 浮选柱的结构虽然对浮选柱的研究已经有了很大的突破和进展，具有高效节能，结构简单和浮选效果好等特点，也越来越成为今后高效新型浮选设备之一，但是浮选柱的结构和分毕业论文5选效果仍然有待于进一步完善和提高。1.2.3 煤炭的洗选工艺我们把通过利用煤和杂质(矸石)物理，化学性质上的差异，然后通过物理、化学或微生物分选的方法使得煤和杂质有效分离，并且加工成为质量均匀的但用途不同的煤炭产品的煤炭加工技术称为煤炭
21、的洗选工艺。按照选煤方法的不同可以把洗选工艺分为：物理选煤，物理化学选煤，化学选煤和微生物选煤等等。根据煤炭和杂质物理性质（如粒度，密度，硬度，磁性和电性等等）的不同对煤炭进行分选的工艺称为物理选煤，包括重介质选煤，斜槽选煤，摇床选煤，风力选煤，跳汰选煤等洗选工艺。根据矿物表面物理化学性质的不同对煤炭进行分选的工艺称为物理化学选煤，该工艺使用的浮选设备种类很多，主要包括机械搅拌式浮选和无机械搅拌式浮选。将通过化学反应使煤中含有的有用成分富集起来，并且同时除去其中的杂质以及有害成分的工艺过程称为化学选煤。通过化学的方法进行脱硫的方法是实验室中经常采用的脱硫方法之一，由于常用的化学药剂的种类和反应
22、原理的不同，根据此差异对其进行分类，可以分为氧化法，溶剂萃取处理法以及碱处理法等等 17。通过利用某些自养性和异养性微生物，直接或间接的利用其代谢产物从煤中溶浸硫达到脱硫的目的的方法称为微生物选煤。一般来说，煤炭的洗选过程主要包括以下几个过程：（1）原煤的准备：该过程包括原煤的接受，储存，破碎和筛分；（2）原煤的分选；（3）产品的脱水；（4）产品的干燥；（5）煤泥水的处理。对煤炭进行洗选的作用：（1）提高煤炭质量，同时减少燃煤污染物的排放；（2）提高煤炭利用效率，节约能源；（3）优化产品结构，提高了产品的竞争能力；（4）减少了运输上的浪费。1.2.4 煤炭的浮选工艺我们把根据矿物颗粒的表面的物理化学性质的差异，按矿物的可浮性的差别来进行分选的方法称为煤炭的浮选工艺。浮选适合用于处理细颗粒及微细颗粒物料。利用矿物表面的物理化学性质差异来分选矿物颗粒的过程是目前应用最广泛的选矿方法，浮选的另一重要用途是降低细粒煤的灰分和脱除煤中的细粒的硫铁矿。当浮
