学习浮选，这些基础知识须掌握

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一

煤的可浮性

煤的可浮性是指在要求的精煤质量指标前提下，其粉煤（-0.5mm）浮选的难易程度。

煤的可浮性取决于煤的变质程度、煤炭组成、煤的表面氧化程度、煤的伴生矿物性质、药剂的相互作用，以及在浮选过程中所采取的工艺条件。

1、煤岩成分

可将煤分成镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。不同煤岩成分的性质和可浮性均有不同。镜煤、亮煤的接触角为37°～40°，暗煤和丝炭的接触角则在26°～33°之间，故镜煤、亮煤的可浮性较暗煤和丝炭好。一般而言，原料中暗淡型成分含量高时，会增加浮选的难度。

2、变质程度

中等变质程度的煤具有最好的可浮性，年轻和年老煤浮的选效果差。一是因为它们具有较发达的孔隙，孔隙度在中等变质程度时最小。二是因为它们的疏水性差，变质程度低的煤，因含有较多的含氧官能团，故亲水性较强，可浮性差；变质程度较高的无烟煤则因侧链减少、变短而使疏水性降低。

3、氧化程度

煤具有较大的孔隙度和表面积，故其表面具有相当好的吸附能力。氧具有较强的化学活性，煤粒无论是在空气中还是在水中，都能对它产生吸附作用，使煤粒表面发生氧化。煤氧化后，表面亲水性增加，可浮性降低。煤氧化有两种途径：一是在自然界的风化过程中被氧化。煤的抗氧化能力随着变质程度加深而增强。煤炭上井后要及时洗选加工。二是在水中长期浸泡被氧化。煤在水中比空气中更易氧化，故应尽量减少煤泥在水中的停留时间，如可以采用直接浮选。

4、煤中矿物杂质

如果煤中矿物呈现细粒嵌布，则导致煤表面亲水性增强，降低可浮性。

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二

浮选基本原理

浮选主要是针对-0.5mm以下的煤炭，依据煤粒、煤粒之间、矸石表面润湿性不同进行的选煤方法。

1、浮选基本过程

在充气矿浆中，矿粒与气泡碰撞接触。由于煤表面润湿性较小，所以碰撞后能粘附在气泡上并随气泡一起升浮，最终成为泡沫精矿；矸石表面润湿性强，碰撞后不能与气泡附着，只能作为尾矿留在矿浆中，从而实现了二者的分离。浮选过程涉及固相、液相和气相三相。液相是分选介质，一般为水；气相是空气（气泡），煤粒的选择性运输工具；固相是欲分离的矿物，包括煤和矸石。

煤泥的来源：粒度在0.5mm以下的湿煤称为煤泥，有原生煤泥和次生煤泥之分；原生煤泥是入选原煤中所含煤粉（在开采和运输过程中产生的）形成的煤泥。一般占入选原煤的10%-20%；次生煤泥则是在选煤生产过程中，煤炭因粉碎和泥化而产生的煤泥。煤泥的数量与煤、矸石的易碎程度有关，一般占入选原煤的5%-10%。二者合计约占入洗原煤的15%-30%，其中的3%-5%由产品带走，其余均进入煤泥水系统。

水化层：矿粒的表面由于其分子极性不同，存在强弱不等的未饱和键能，从而在固体表面产生一定的电荷，即极性水分子被吸引到固体表面，生成所谓的水化层。水化层具有扩散结构，即水化层内水分子的定向排列程度随着水分子与矿物表面的距离增大而逐渐减弱。水化膜的厚度与矿物的润湿性成正比。水化层越厚，当矿粒与气泡碰撞时，水化膜很难破裂，气泡难以附着。浮选时，煤粒欲与气泡发生附着，首先要排开二者之间的水化膜，此时需要外加一定的能量。煤泥浮选时,由于煤粒表面的疏水性较强，故形成的水化膜薄，不稳定，排开较容易，煤粒与气泡生碰撞时，它就能够附着在气泡表面，进入泡沫精矿；而矸石表面亲水性较强，形成的水化膜厚，稳定性好，矸石与气泡碰撞时，水化膜很难破裂，所以矸石不能与气泡附着，只能留在矿浆中。

2、气泡矿化

气泡与矿粒的粘附叫气泡矿化,矿粒与气泡的结合物称为矿化泡沫，气泡矿化是浮选过程的基本行为。它的影响因素有很多，如：矿粒的大小、表面疏水性、矿浆浓度、气泡尺寸以及浮选机内流体的动力学性质等。

气泡矿化的过程分为3个阶段：颗粒与气泡接触、颗粒与气泡间的水化层破裂、颗粒与气泡附着。

(1)煤粒与气泡碰撞接触是实现矿化的前提。碰撞的几率越高，气泡矿化的可能性就越大。影响矿粒与气泡接触几率的因素有：浮选机的搅拌强度、充气量、矿浆浓度、颗粒的粒度等。

(2)排开气泡与煤粒之间的水化膜是能否实现矿化的关键。矿粒与气泡只有在碰撞过程中能及时排开两者间的相隔的水化层，才有可能实现两者的粘附和固着。要使气泡与矿粒间的水化膜破裂，需要外界做功，克服水化层的阻力。

(3)煤粒与气泡附着的稳定程度决定了它能否最终到达泡沫层。矿化气泡在上升的过程中会受到重力、离心力等力的作用，有可能导致已粘附在气泡上的矿粒再从气泡上脱落下来。只有附着牢固的煤粒才可能随气泡上升进入泡沫层，实现与矸石的分离。向矿浆里添加捕收剂，可强化煤粒与气泡的附着。

3、气泡矿化方式

(1)气泡与矿粒碰撞附着在气泡上的矿化过程。

(2)小气泡与小颗粒一起形成气絮团实现的矿化过程。这种形式气泡表面矿化程度最大，浮选速度最快；但有时会影响选择性。

(3)溶解气体在矿物表面以微泡析出的矿化过程。微泡与微粒形成气絮团，可带动微粒上浮；微泡是矿粒与大气泡附着的桥梁，使二者的附着更为容易，也更牢固，利于粗粒矿化。

微泡形成的条件：

①矿浆中空气的初始溶解度；气体在水中的溶解度与压力有关。

②矿浆的降压程度；当压力突然降低时，就以微泡的形式从水中析离出来。

③矿浆中是否存在疏水性矿物表面。

矿粒最终能否成为泡沫精矿，取决于：矿粒与气泡碰撞接触的概率；矿粒与气泡的附着概率；矿化气泡在升浮过程中的不脱落率；泡沫层的稳定性。矿粒越小，气泡附着越快；反之，越慢。气泡越大，附着越快。捕收剂可使附着速度加快。捕收剂分子的两端性质不同，一端易于吸着在煤粒上，另一端则是疏水的，使煤的表面疏水性变得更强。气泡附着煤粒的时间大约在0.0004-0.0008秒。

4、浮选速度

浮选速度是指精煤产率和时间的变化关系，在保证精煤质量前提下，在一定时间内精煤产率越高，即浮选速度快，说明气泡矿化效果越好。浮选速度不仅能评定气泡矿化程的难易程度，而且是制定分选制度的一项重要依据。浮选速度受各种因素影响，主要有3种变化情况：

(1)随着浮选时间增长，单位时间精煤产率逐渐降低。

(2)在开始的短时间内，单位时间精煤产率较低，一般是受细泥影响的缘故。随着细泥的选出，单位时间精煤产率上升到最高值后又降低。

(3)浮选初始，单位时间精煤产率较高。随着浮选时间的延长，单位时间产率降低到最小值后又有增高，这可能是浮选煤浆浓度变稀、粗粒精煤上浮的缘故。

影响浮选速率的因素：

(1)矿物本身的性质：矿物的种类和成分，粒度组成，解离情况，表面性质等；

(2)浮选化学因素：

①浮选药剂：如起泡剂的种类和用量、捕收剂的选择性及捕收能力、活化剂、抑制剂的性质等。

②液相性质：如浮选用的水质、pH值等。

(3)浮选机性能：如设备的结构特征；充气量的大小、气泡尺寸的分布及弥散程度；叶轮的搅拌强度；泡沫层的厚度及稳定性；刮泡的速度等。

(4)浮选工艺因素：如矿浆浓度、温度、浮选流程等。