Process intensification of fine coal separation using two-stage flotation column

Flotation column is widely used as the separation equipment for fine mineral due to its high selectivity. However, this device may be unsuitable for the coarse particle flotation and has high handling ability. A two-stage flotation column with dimensions of 2 000 mm× 1 000 mm×4 000 mm was designed to enhance the column flotation process. The energy input was modified by adjusting the flow rate and the head of circulating pump. The flotation column was designed with low energy input in the first stage （speed flotation stage） to recover easy-to-float materials quickly, and high energy input in the second stage （recovery stage） to recover difficult-to-float minerals compulsorily. Contrast experiments on the throughput and coarse coal recovery of high ash coal from the Kailuan Mine were conducted using conventional single-stage flotation column and the two-stage flotation column. The results show that the combustible matter recovery of the two-stage flotation column is 5.25% higher than that of the conventional single-stage flotation column. However, the ash contents of clean coal for both columns are similar. Less coarse coals with low ash are obtained using the two-stage flotation column than that using the single-stage column flotation with the same handling ability. The two-stage flotation column process can enhance coal flotation compared with the conventional single-stage column flotation.     

难浮煤泥浮选速率试验研究

针对主导粒级为细粒级的难浮煤泥,进行了窄粒度级和全粒度级的浮选速度试验。结果表明：浮选速度由快到慢的粒级依次为0.125～0.074、0.250～0.125、〈0.074、0.500～0.250、〉0.500 mm。粗粒级煤粒因其质量大、脱附概率高、部分连生体表面疏水性较差,需在高能量输入条件下,通过较长时间的矿化作用...     

基于高速动态的颗粒气泡脱附过程动力学研究

通过颗粒气泡脱附高速动态测试系统，研究了颗粒气泡脱附过程动力学。运用Image-Pro Plus图像处理软件测量颗粒气泡间接触角、三相润湿周边，计算颗粒气泡间毛细黏附力随颗粒运动时间的变化。结果表明：颗粒从气泡表面脱附主要分为气泡拉伸变形接触角增大和气泡滑动三相润湿周边减小两个阶段。气泡拉伸阶段，三相润湿周边固定在颗粒表面，接触角由平衡接触角增大到前进接触角；气泡滑动阶段，接触角保持不变，三相润湿周边滑动减小。毛细黏附力在气泡脱附过程中随接触角增大而增大，随三相润湿周边滑动而减小，当外力超过颗粒气泡间临界黏附力时，颗粒从气泡表面脱附。     

基于微气泡残留的疏水性颗粒—气泡脱附新机制研究

脱附是导致粗颗粒浮选回收率低的重要原因。为了探究疏水性颗粒-气泡间脱附行为机理,利用自 制的浮选颗粒-气泡脱附测试系统对不同疏水性颗粒的脱附过程进行观测,借助 Image-Pro Plus 图像处理软件对颗 粒-气泡间接触角、三相润湿周边变化进行测量。结果表明：颗粒脱附过程中接触角并非保持不变,而是存在明显 的接触角滞后,接触角为 67.0°、83.9°和 98.7°的 3 种疏水性颗粒在达到前进接触角 106.7°、119.3°和 128.3°后三相润 湿周边开始滑动收缩。区别于传统三相润湿周边滑动脱附机制,发现在三相润湿周边滑动阶段为了保证颗粒前进 接触角不变,不可避免地会在颗粒表面形成反向毛细颈部,且反向毛细颈部处曲率随着三相润湿周边的收缩而快 速增加,并最终在拉普拉斯压力作用下发生断裂脱附,在颗粒表面留下微气泡。同时由于三相润湿周边滑移速度 随着颗粒疏水性的增加而降低,因此反向毛细颈部处曲率增加速率随颗粒疏水性的增加而增加,导致最终颗粒表 面残留微气泡大小也随颗粒疏水性的增加而增加。     

新型复合捕收剂强化细粒低阶煤浮选机理研究

低阶煤表面含有丰富的含氧官能团且孔隙发达,用传统非极性烃类油浮选低阶煤时药剂耗量大、可燃体回收率低,针对此问题,将柴油、脂肪酸及其酯类化合物按照一定比例复配,制备了一种新型复合药剂(DK１),并考察了其对低阶煤浮选的效果.通过接触角测量、诱导时间分析以及颗粒 气泡间临界脱附力测量等方法,揭示了新型复合捕收剂强化低阶煤浮选机理.结果表明:同等药剂用量下,DK１可燃体收率是柴油的２~４倍,同时精煤灰分普遍低于柴油１~４个百分点.新型复合捕收剂处理过后的煤样接触角更大,诱导时间明显缩短至１０ms以内,颗粒 气泡间跳入黏附力、临界脱 附 力 的 作 用 程 及 其 大 小 均 有 不 同 程 度 增 加.DK１的柴油与活性物质产生协同作用,有效覆盖低阶煤表面,显著提高了低阶煤的可浮性,降低了药耗,DK１药剂用量仅为柴油的１/８.     

高灰难选煤浮选降灰试验研究

针对内蒙古乌海矿区高灰难选煤浮选精煤灰分高的问题,在煤泥分步释放浮选试验的基础上,分析调浆时间、泡沫层厚度对浮选精煤灰分的影响,并对磨矿-浮选工艺的降灰效果进行研究。试验结果表明:高灰细泥与中间密度级连生体的非选择性上浮是造成浮选精煤灰分高的重要原因,高紊流流态对矿粒的擦洗效应并未改善浮选选择性,而厚泡沫层可有效抑制高灰细粒级对精煤的污染。磨矿-浮选可使煤泥得到更好的分选,在磨矿时间为0.5 min、入浮矿浆浓度为80 g/L、搅拌强度为1 800 r/min、柴油用量为600 g/t、仲辛醇用量为100 g/t、充气量为0.25 m3/(m2·min)的条件下,通过浮选可获得灰分为14.98%、产率为61.02%的精煤。     

难浮煤表面性质及亲水性研究

低阶煤、氧化煤等煤泥浮选提质困难,很大程度上影响了选煤厂生产效率的提高。为探明低阶煤、氧化煤的难浮特性,从煤的宏观物质组成到微观的表面形貌和化学基团,系统分析了难浮煤表面性质;结合接触角和诱导时间测试,阐明难浮煤的亲水特性。结果表明,难浮煤表面粗糙,含有大量孔隙和裂隙,高灰微细矿物易吸附在煤粒表面,恶化浮选过程;难浮煤表面含有大量的亲水性官能团,不利于煤颗粒上浮;接触角测量和表面自由能计算结果表明,难浮煤表面极性成分多,煤-水相互作用较强;诱导时间测试结果进一步说明了难浮煤颗粒-气泡诱导时间长,其表面具有很强的亲水性,浮选提质难。     

基于CNN-BP的浮选尾煤灰分智能检测方法

尾煤灰分是浮选系统的重要生产指标,不仅可以反映当前浮选系统运行工况和精煤采出率,对浮选智能化控制也有重要意义。针对现有基于图像的浮选尾煤灰分检测方法特征提取不全面、模型精度不足的问题,提出了一种基于卷积神经网络（CNN）-反向传播（BP）的浮选尾煤灰分智能检测方法。构建了CNN初步预测与BP神经网络补偿预测相结合的浮选尾煤灰分智能检测模型。通过CNN提取矿浆图像特征数据,初步预测尾煤灰分,然后将图像灰度特征数据和彩色特征数据作为BP补偿模型的输入,以初步预测值与真实值的差值为输出,最终将初步预测值与补偿预测值相加,得到浮选尾煤灰分。实验结果表明：磁力搅拌器的转子为小转子、转速为500 r/min、光照强度为12 750 Lux条件下矿浆搅拌充分,图像质量最好;与CNN模型及极限学习机（ELM）模型相比,CNN-BP模型预测精度最高,误差波动范围最小,预测误差范围为-2%～+2%;CNN-BP模型的均方根误差（RMSE）为0.770 5,决定系数为0.997 4,平均绝对误差（MAE）为0.557 2%,表明其精度高、效果好、泛化性强,可以满足现场生产检测要求。     

非离子型复配捕收剂强化长焰煤浮选试验研究

非离子型复配捕收剂在低阶煤煤泥浮选综合指标上具有明显优势,但浮选效果易受非离子型表面活性剂类型影响.选用油酸二乙醇酰胺(ODEA)、聚氧乙烯单叔辛基苯基醚(OP-4)、失水山梨醇单油酸酯(Span80)分别与煤油混合制备复配捕收剂进行浮选试验,借助药剂分散性试验、接触角测试、X射线光电子能谱分析、分子动力学模拟等手段,...     

新型复配捕收剂强化低阶煤泥浮选机理研究

为了探究捕收剂与低阶煤泥表面相互作用机理,利用工业分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜 能谱(SEMＧEDS)、表面张力仪、傅里叶红外光谱(FTIR)等手段探明低阶煤及捕收剂性质,采用动态接触角、X 射线光电子能谱(XPS)测试分析等手段表征低阶煤与捕收剂作用机理,并通过煤泥浮选试验比较了柴油、地沟油、花生油、复配药剂 DH３２等对低阶煤的浮选效果.结果表明,在同等药剂用量下,地沟油与花生油的浮选效果明显优于传统烃类油捕收剂柴油,研究发现,复配药剂 DH３２可以进一步提高精煤可燃体回收率,由于相较柴油 DH３２含有大量含氧官能团,易与低阶煤分子表面的极性位点产生静电和氢键键合作用,使煤样表面附着大量疏水基团(C—C/C—H),大幅增强煤样疏水性,从而达到更好的浮选效果.