礦漿pH對煤巖顯微組分電浮選分離行為的影響

趙偉 張州朋 周安寧 楊致遠 李振

摘 要：通過單組分鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的模擬電浮選試驗方法，研究了電浮選過程中礦漿pH對煤巖顯微組分浮沉特征的影響規(guī)律。重點考察了礦漿pH變化對浮選回收率的影響，利用微電泳儀、穩(wěn)定性分析儀、粒子介面特性分析儀及掃描電鏡分析了pH變化對煤顆粒體聚集特征及穩(wěn)定性的影響機制。最后比較了煤巖顯微組分電浮選與傳統(tǒng)鼓泡浮選的分離效果。結(jié)果表明，不同礦漿pH下，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組浮物累計回收率的變化規(guī)律基本一致，但鏡質(zhì)組的浮物回收率顯著高于惰質(zhì)組。礦漿pH的變化改變了溶液中顆粒的表面電性，從而影響了顆粒在溶液體系中的分散性及聚集狀態(tài)。當聚團粒徑和濕式比表面積增加時，浮物回收率下降。當pH=5時，電浮選分離神府煤時的浮物回收率為55.12%，浮物中鏡質(zhì)組含量為87.57%，鏡質(zhì)組回收率最高為93.36%.相對于傳統(tǒng)鼓泡浮選，電浮選分離煤巖顯微組分可獲得更佳的煤巖顯微組分富集率和回收率，通過調(diào)控礦漿pH值可有效改善煤巖顯微組分的聚集狀態(tài)及不同組分間的差異性，進而改善其分離效果。關(guān)鍵詞：電浮選;煤巖顯微組分;礦漿pH;表面性質(zhì);穩(wěn)定性中圖分類號：TQ 536

文獻標志碼：A

文章編號：1672-9315（2020）06-01055-09

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2020.0616開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Effects of pulp pH on? electroflotation separations of coal macerals

ZHAO Wei1，2，ZHANG Zhou-peng1，ZHOU An-ning1，2，YANG Zhi-yuan1，2，LI Zhen1，2

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China;

2.Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization，Ministry of Natural Resources，Xian 710021，China）

Abstract：The simulated electroflotation experiments of purified vitrinite and inertinite were implemented in this paper to explore the effects of solution pH on the flotation characteristics of coal macerals during the process of electroflotation.The effects of pH on flotation recovery were investigated.Microelectrophoresis instrument，stability analyzer，particle interface characteristic analyzer and scanning electron microscope were used to investigate the influence of pH change on the aggregation characteristics and stability of macerals.A comparison of the seperated effects of macerals was finally conducted between electricflotation and traditional bubbling flotation.Findings are as following：Changes in the cumulative recovery rate of floats at different pH are basically the same in vitrinite and inertinite but recovery rate of floats in vitrinite is significantly higher than that in inertinite.pH makes changes to particles in solution system in terms of adjusting their surface electrical properties and the state of dispersion and aggregation，thus changing the stability and settling characteristics of the slurry system.The recovery rate of floats decreases when the agglomeration particle size and wet surface area increase.When the pH is 5 in electroflotation，the recovery rate of floats is 55.12%，the floats in vitrinite account for 87.57%，and the highest recovery rate is 93.36% in vitrinite.With a higher selectivity for coal macerals，electroflotation is better than the traditional bubbling flotation in the rate of enrichment and recovery.By adjusting the pH of the solution，the aggregation state of macerals and the differences between macerals can be effectively improved，thereby improving the separation effects.

Key words：electroflotation;coal macerals;pulp pH;surface property;stability

0 引 言

我國低階煙煤資源儲量豐富，但惰質(zhì)組分含量普遍較高[1-2]，從煤化工原料精細化供給角度出發(fā)，通過高效分選以獲得相對富集的煤巖單組分，進而實現(xiàn)不同煤組分的分級分質(zhì)轉(zhuǎn)化和高附加值利用是煤清潔轉(zhuǎn)化利用的一個重要途徑[3-4]。

煤巖顯微組分的分選可追溯到19世紀初，主要的分選方法包括選擇性氧化、手選、篩選、靜電選、重選及浮選等。浮選方法因有良好的可工業(yè)化前景而倍受關(guān)注。如，林治穆，SHU，F(xiàn)ECKO，JORJANI，蔣莉，宋強等通過傳統(tǒng)浮選分離富集了煤顯微組分，其中，SHU等將神府煤鏡質(zhì)組由41.78%富集到了80%左右，此時收率為69%[5-10]。HOWER，SAROJ，PRASAD，BARRAZA等在傳統(tǒng)浮選基礎(chǔ)上相繼開發(fā)了柱浮選分離，其中，Hower將鏡質(zhì)組由32.7%富集到61.2%，惰質(zhì)組由4.9%富集到20.2%

[11-14];SAROJ則針對2種煤的鏡質(zhì)組，在浮選粒度500 μm時，最大將鏡質(zhì)組收率分別提高到了67%和77.5%.目前煤巖顯微組分的浮選分離應用主要受制于不同組分間可浮性差異小，致使分選效率低下;另外就是煤巖顯微組分選擇性解離效果差，一般煤巖顯微組分充分解離的粒度要求在-10 μm[12]，而這已超出了傳統(tǒng)浮選的粒度下限。因此，要提升煤巖顯微組分的分離效果需要解決組分間可浮性差異小，以及選擇性解離帶來的微細粒煤浮選問題。

電解微泡浮選分離技術(shù)，簡稱電浮選，在微細粒浮選方面具有卓越的優(yōu)勢。電浮選在水處理領(lǐng)域及微細礦物等分選中發(fā)揮了重要作用。該技術(shù)是基于在浮選的液相礦漿中通入外加電場，使浮選礦漿中的水電解析出氫氣和氧氣來浮選目的礦物，主要反應可表示為式（1）和式（2）。

陽極：2H2O（l）O2（g）+ 4H+（aq）+ 4e-

（1）

陰極：4H+（aq）+ 4e-2H2（g）

（2）

電浮選已被應用于細粒礦物的分選。BHASKAR和LLERENA分別比較了鼓泡方式與電解方式下氫氣和氧氣氣泡對黃銅礦和閃鋅礦的浮選分離效果，結(jié)果表明，由于電解所得氣泡的尺寸遠小于鼓泡方式，致使電浮選的回收率遠大于鼓泡浮選[16-17]。VENKATACHALAM使用電浮選法分離硫化礦時發(fā)現(xiàn)，由于礦粒在浮選過程中的表面化學反應致使其回收效果大幅提高[18]。

KUOPANPORTTI研究黃鐵礦和黃銅礦的電浮選分離時表明，電浮選中活性氣泡促進了黃酸鹽在礦物表面的吸附從而提高了礦物的疏水性[19]。LUMANAUW研究發(fā)現(xiàn)，在氧化礦，如錫石、石英等的分選時，電解氫氣泡引起的礦粒表面還原反應致使其疏水性提高，易于分選[20]。REN等利用電解氫氣泡分選錫石也得到了良好的效果[21]。

電浮選在煤炭洗選加工中的應用研究相對較少，但其過程中的電化學反應還是引起了部分研究者的關(guān)注。近年來已有學者將該技術(shù)成功用于煤的電化學脫硫及深度脫灰中[22-24]。朱紅研究表明，通過電化學還原可提高煤的疏水性，增強其與含硫礦物的分選效果[25]。劉穎洲等則利用電浮選成功提高了細粒煤的精煤產(chǎn)率[26]。

目前，電浮選在選礦中的應用主要為無機礦物或煤的有機組分和無機組分間的分選，而對于有機組分間的電浮選分離則鮮有報道。本課題組開展了煤的有機組分，即煤巖顯微組分間的電浮選分離理論和技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)電浮選可獲得尺寸小于100 μm的微氣泡，且氣泡的分散性高，微氣泡的濃度和尺度可通過礦漿pH及電極參數(shù)進行調(diào)控[27];此外，在電浮選的陰極溶液環(huán)境中，鏡質(zhì)組表面會發(fā)生一定的電化學還原反應，通過控制還原反應程度可調(diào)控煤巖顯微組分的表面疏水性[28];采用可溶性鋁電極可獲得電解凝聚作用，該作用可有效抑制惰質(zhì)組的上浮，進而強化浮選分離過程[29-30]。影響煤巖顯微組分電浮選分離效果的因素主要有礦漿pH，電流密度、電極材料及其幾何構(gòu)型、溶液鹽度等[31-32]，其中礦漿pH不僅可調(diào)控電解微氣泡的尺寸及其特征，且可改變煤顆粒在溶液環(huán)境中的存在狀態(tài)進而影響其浮沉規(guī)律。為此，文中重點考察礦漿pH變化對煤巖顯微組分分離特性的影響，分析了pH變化對煤顆粒體的聚集行為特征及穩(wěn)定性的影響機制。研究結(jié)果可為不同煤巖顯微組分浮沉分離行為精準調(diào)控方法的建立提供理論基礎(chǔ)和支撐。

1 實驗部分

1.1 原料的制備

試驗煤樣為神府沙溝岔5-2煤。原煤經(jīng)手選及等密度梯度離心分離提取鏡質(zhì)組富集物和惰質(zhì)組富集物，原煤及顯微組分富集物樣品經(jīng)圓盤粉碎至-0.074 mm，于真空干燥后裝袋備用。煤樣的工業(yè)分析及顯微組分組成分析見表1.

由表1可知，神府煤主要以鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組為主，殼質(zhì)組含量較低，因此，將鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組作為主要研究對象。

1.2 電浮選實驗方法

在自制的電浮選分離裝置（圖1）[29]中進行煤巖顯微組分的浮選分離。電極材料為純度>99%的鎳網(wǎng)電極，電極有效面積為26.3 cm2，極板間距5 cm.電源為直流穩(wěn)壓電源（0～60 V，0～5A ）。以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為浮選藥劑，添加量為1.3 kg/t;以硫酸鈉為電解質(zhì)，添加量為2.5 g/L;控制電壓強度為40 V，電流1.3 A;采用硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH.以SFV或SFI為對象進行模擬浮選試驗時，控制礦漿濃度為10 g/L;以原煤為對象進行浮選分離試驗時，調(diào)控礦漿濃度為50 g/L.每隔30 s收集浮物及沉物，經(jīng)過濾、洗滌和干燥后待測。采用文獻[33]方法進行浮選回收率的計算及煤巖顯微組分的定量。

1.3 Zeta電位的測定

煤樣表面的zeta電位是采用JS94H微電泳儀進行測試。首先采用去離子水與硫酸或氫氧化鈉配置pH=1～9的溶液各500 mL;再取約10 mL溶液，向其中加入1～10 mg煤樣，攪拌使其均勻分散于水相中;將調(diào)好的懸浮液裝入電泳池內(nèi)進行測定。正負換向時間0.5 s，自動對鏡放大1 200倍，雙向拍攝4張照片，通過正負換向時顆粒的位移計算表面Zeta電位。

1.4 穩(wěn)定性分析方法

電浮選溶液環(huán)境中煤樣的穩(wěn)定性采用TURBISCAN Lab穩(wěn)定性分析儀進行測定。按照1.2方法配置SFV和SFI的煤漿懸浮液，調(diào)節(jié)pH后混勻，獲得待測樣品溶液。將待測樣品導入測量池內(nèi)，裝樣高度固定為（40±0.5）mm，置于分析儀中。采用一段掃描程序，設(shè)置掃描速度為5 min 13次，恒溫25 ℃進行樣品掃描。

應用多重光散射原理，檢測器所得到透射光和背散射光強度是直接由分散相的濃度和平均直徑?jīng)Q定的。通過測量透射光和背散射強度的變化，可獲得樣品在某一截面濃度或顆粒粒徑的變化，從而得到透射光&背散射光譜圖（圖2）。采用Easysoft軟件計算懸浮液的穩(wěn)定性指數(shù)TSI.TSI定義為：在選定的高度，比較每一次掃描測量對前一次掃描測量的光強度的變化，并將結(jié)果累計至樣品高度而獲得一個結(jié)果。

TSI越大說明光強度的變化越大，說明體系的穩(wěn)定性越差。因本研究的實驗體系中，所有樣品的不同區(qū)域（即樣品瓶底部、中部和頂部）均表現(xiàn)出類似的沉降特征，因此，本研究僅采用整體穩(wěn)定性表示，不區(qū)分樣品瓶區(qū)域。同時，為了考察煤漿體系中煤顆粒沉降時的顆粒聚集狀態(tài)，在檢測中，選取了渾濁區(qū)的有限區(qū)域，通過TlabExpert軟件計算，獲得了煤顆粒的粒徑變化數(shù)據(jù)。

1.5 濕式比表面積的測定

利用XigoAcornDrop粒子界面特性分析儀檢測了不同pH及時間狀態(tài)下的煤漿中煤顆粒的濕式比表面積。將煤漿導入核磁樣品管中，置于設(shè)備內(nèi)，通過T2測試模式進行測量，使用CPMG序列，回波周期625，τ=0.5 ms，平均掃描4次，循環(huán)延遲5 000 ms.獲得弛豫時間，并對結(jié)果進行擬合（圖3），利用軟件計算獲取濕式比表面積SA.

1.6 掃描電鏡分析方法

SFV和SFI的表面形貌通過JSM-6460LV型鎢燈絲掃描電鏡（日本電子株式會社）進行觀察。二次電子分辨率優(yōu)于3 nm;放大倍率：5～300 000;成像模式：二次電子像（SEI）。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH對煤巖顯微組分電浮選回收率的影響

以SFV和SFI為原料，分別考察了礦漿pH對鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組累計回收率的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4（a）可以看出，隨著浮選時間的延長，SFV的累計回收率增加，且在300 s后增加趨勢變緩，累計回收率逐漸平穩(wěn)。礦漿pH對于累計回收率的影響較大，不同pH下平衡累計回收率區(qū)別較大。在pH=5和

pH=9時，SFV在浮選時間600 s時的累計最大和最小回收率分別達到92%和38%.圖4（b）中，SFI的累計回收率隨浮選時間的變化趨勢與SFV基本相同，在pH=5時回收率最高，而pH=9時最低，且在浮選時間600 s時的累計最大和最小回收率分別為44%和19%.比較SFV和SFI可知，SFI隨著浮選時間的延長累計回收率的增長幅度較緩，且達到平衡累計回收率用時較長，SFV的浮選回收率顯著高于SFI.由此表明，SFV在浮選過程中的可浮性優(yōu)于SFI，SFI較SFV更難浮出。

溶液的pH決定了各種顆粒上電荷的大小及符號，決定溶質(zhì)、藥劑的存在狀態(tài)[34]。為了分析上述實驗現(xiàn)象背后的科學規(guī)律，進一步探討了礦漿pH值變化對SFV和SFI表面Zeta電位的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可見，SFV和SFI的累計回收率隨pH的變化均表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢。另外，SFV和SFI的表面Zeta電位較為接近，但SFV較SFI更偏向于正電性，即SFI表面的電負性更強;隨pH的增加，兩者表面從正電性轉(zhuǎn)為負電性。SFV的表面零電點（PZC）約為pH=3.3，SFI的零電點約在pH=2.6，當?shù)V漿pH接近其零電點時，煤樣表面接近零電性，實驗采用的離子型表面活性劑（CTAB為陽離子藥劑）的藥劑捕收能力減弱，這可能是導致礦漿pH為3時SFV和SFI回收率較低的原因。隨著pH的增加，煤巖顯微組分表面負電性增強，藥劑對其的捕收能力增加，致使浮選回收率提升。但當pH>5時，雖然煤巖顯微組分表面負電性進一步增強，但其回收率卻開始下降，這可能是源于捕收藥劑的活性下降所致[35]，陽離子表面活性劑的活性會受溶液中[H+]和[OH-]濃度變化的影響。

調(diào)節(jié)礦漿pH不僅可導致溶液中顆粒表面電性的變化，還會由此影響顆粒在溶液體系中的分散性及聚集狀態(tài)，進而改變礦漿體系的穩(wěn)定性及沉降特性。

2.2

pH對煤巖顯微組分聚集狀態(tài)及沉降性能的影響? 顆粒在溶液中的聚集狀態(tài)以及礦漿的穩(wěn)定和沉降特性是影響浮選過程中顆粒與氣泡的碰撞概率和黏附概率的關(guān)鍵因素[28]。因此，有必要進一步分析電浮選溶液環(huán)境下，pH變化對煤巖顯微組分聚集狀態(tài)及沉降性能的影響，從沉降角度進一步考察各組分在浮選環(huán)境中的可浮性。

利用穩(wěn)定性分析儀，考察了不同停留時間條件下，礦漿pH對SFV和SFI聚集體粒徑變化的影響，結(jié)果如圖6所示。待溶液穩(wěn)定性基本平衡時，選擇截取了停留時間1.25 min下，不同pH對應的粒徑數(shù)據(jù)，以便考察pH對粒徑d的影響（圖6中左上方小圖）。

由圖6（a）和6（b）可見，pH對粒徑的影響表現(xiàn)為先增再降后又升高的趨勢，曲線拐點出現(xiàn)在pH=3和pH=5處，且SFV和SFI表現(xiàn)出了較為類似的變化特征。在pH=3時煤粒粒徑達到最大，從圖5可知，pH=3較為接近SFV和SFI的pzc點，即此時煤粒表面電性較弱，顆粒間的靜電排斥力較小，致使團聚較為顯著，粒徑較大;當pH>5時，粒徑有所增加，這可能是由于溶液中表面活性劑的活性降低所致，表面活性劑在溶液中對煤顆粒具有一定的分散作用，當pH較大時其活性下降，分散作用降低致使煤粒聚集現(xiàn)象增強，粒徑增大。圖6（a）和6（b）還顯示，SFV和SFI在溶液體系中的粒徑隨時間的延長均出現(xiàn)了明顯的增大趨勢，表明煤粒聚集狀態(tài)有所增加，這也預示了其穩(wěn)定性的變化。比較圖6（a）和6（b）可以看出，SFI的粒徑明顯大于SFV，如pH=3時，SFI的粒徑約為130～260 μm，而SFV則約在58～90 μm，表明惰質(zhì)組的聚集性強于鏡質(zhì)組。

在粒徑分析的基礎(chǔ)上，進一步考察了各狀態(tài)下的煤粒穩(wěn)定性。時間1.25 min時，SFV和SFI在不同pH下的TSI穩(wěn)定性指數(shù)見表2.

TSI穩(wěn)定性指數(shù)越大表明光強度的變化越大，說明體系的穩(wěn)定性越差，懸浮體越容易沉降。由表2可見，SFV的TSI指數(shù)整體低于SFI，說明在該溶液環(huán)境下，鏡質(zhì)組的穩(wěn)定性高于惰質(zhì)組，惰質(zhì)組較鏡質(zhì)組更易沉降，這也與圖4中SFI的累計浮物回收率低于SFV的結(jié)果相一致。此外，SFV和SFI的TSI指數(shù)隨pH的增加基本呈先降后增的趨勢，且在pH=5時穩(wěn)定性最好，從圖6可知，此時SFV和SFI的聚團粒徑最小，說明粒徑較小時有利于溶液的分散性和穩(wěn)定性;然而SFV和SFI的最大TSI均出現(xiàn)于pH=1時，分別為10.4和20.7，表明此時的穩(wěn)定性最差，然而在圖6中，pH=1時的粒徑并非最大，其小于pH=3時的粒徑，這說明懸浮液的穩(wěn)定性并非只與粒徑有關(guān)，pH=1時的穩(wěn)定性小于其他條件的原因，可能與煤粒表面處于正電性有關(guān)（圖5），當煤粒表面荷正電時，其與溶液中的表面活性劑之間的相互作用可能沒有其表面荷負電時那么強烈，致使其分散性和穩(wěn)定性較差。

為了進一步考察鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組在懸浮體系中的聚集狀態(tài)，在不同停留時間條件下，分析了pH對SFV和SFI濕式比表面積的影響，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可見，SFV和SFI在溶液中的濕式比表面積隨pH的變化趨勢較為一致，且拐點均出現(xiàn)在pH=3和pH=5。濕式比表面積越大，顆粒聚集趨勢越明顯，反之亦然。該變化趨勢與圖6中的粒徑與pH的關(guān)系較為一致，進一步證明了煤粒聚集狀態(tài)與pH的相關(guān)性，同時也表明當煤顆粒發(fā)生團聚時，其粒徑和濕式比表面積同時增加。結(jié)合圖5可知，此時，浮物回收率下降，下沉物收率相對增加。同時，從比表面積與停留時間的關(guān)系可見，團聚體的比表面積隨著停留時間的延長有所增加，也再次表明隨著煤粒在溶液環(huán)境中停留時間的延長顆粒團聚現(xiàn)象增強。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，SFV的濕式比表面積始終低于SFI，說明鏡質(zhì)組的團聚現(xiàn)象低于惰質(zhì)組。

為了進一步考察鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組聚團性的差異，利用玻璃片收集沉降后的SFV和SFI顆粒體，采用掃描電鏡對其進行了觀察，結(jié)果如圖8所示。圖8（a）和8（b）分別為SFV表面放大2 000和5 000倍的照片，圖8（c）和8（d）分別是SFI表面放大2 000和5 000倍的照片。由圖可見，SFV顆粒表面較為光滑，分散性較好，SFI顆粒中存在較多條帶狀及裂隙結(jié)構(gòu)，顆粒聚集及夾雜現(xiàn)象更為明顯，這也預示了浮選分離過程中，鏡質(zhì)組由于分散度高，浮出后顆粒純度高，而惰質(zhì)組由于易聚團，沉降后顆粒體中惰質(zhì)組參雜鏡質(zhì)組的現(xiàn)象會較多，從而致使沉物中惰質(zhì)組相對含量偏低。

2.3 pH對煤巖顯微組分電浮選分離效果的影響

以原煤為原料，通過電浮選分離煤巖顯微組分。由圖4可知，浮選時間300 s時累計回收率基本平衡，因此，在浮選時間300 s條件下，考察了礦漿pH對原煤分離效果的影響，浮選回收率及浮物鏡質(zhì)組含量和沉物惰質(zhì)組含量結(jié)果見表3.

由表3可知，調(diào)節(jié)礦漿pH可控制浮選回收率及顯微組分富集率。當pH=5時，浮物回收率最高達到了55.12%，此時浮物中的鏡質(zhì)組含量也最高，為87.57%;相應地，沉物中惰質(zhì)組含量為84.81%.pH與浮物回收率的變化情況與表1模擬單組分浮選時的累計回收率趨勢基本一致。當浮物回收率越大時，浮物中鏡質(zhì)組含量也越高，表明鏡質(zhì)組較惰質(zhì)組優(yōu)先上浮，這也引起了鏡質(zhì)組回收率隨著pH發(fā)生了相應的變化，當pH=5時，鏡質(zhì)組回收率最高達到了93.36%。由“pH對煤巖顯微組分聚集狀態(tài)及沉降性能的影響”可知，pH=5時，溶液環(huán)境中煤粒聚集體粒度最小，穩(wěn)定性最好，表明低聚集度、高分散度煤顆粒存在狀態(tài)有利于氣泡的碰撞和礦化，鏡質(zhì)組的顆粒聚集體小、分散程度高致使其相比惰質(zhì)組更易被浮出。當?shù)V漿pH接近煤粒表面零電點（pzc）所對應的pH時（pH≈3），煤粒聚集狀態(tài)嚴重，穩(wěn)定性較差，沉降現(xiàn)象顯著，致使浮物回收率較低，且煤巖顯微組分的分離效果也較差。值得注意的是，沉物惰質(zhì)組含量較低時，如pH=9時為51.33%，其相應的惰質(zhì)組回收率也在89.30%，表明惰質(zhì)組在浮選分離時表現(xiàn)出了良好的沉降性能，致使其混入浮物的量較少;然而，分離后沉物中存在相當量的鏡質(zhì)組，致使沉物惰質(zhì)組的相對含量較低，這也與前述的預測結(jié)果相一致。

為了進一步考察電浮選分離的效果及優(yōu)勢，在相同藥劑用量、礦漿濃度及礦漿pH（pH=5）條件下，對比研究了電浮選與傳統(tǒng)單槽鼓泡浮選對神府原煤的煤巖顯微組分分離效果，浮選后浮物累計回收率及浮物中鏡質(zhì)組含量結(jié)果如圖9所示。

由圖9可見，電浮選的浮物累計回收率小于鼓泡浮選，且隨著浮選時間的延長，其增長速率也低于鼓泡方式，這可能是由于鼓泡方式產(chǎn)生的氣泡尺寸大，單位體積溶液中氣泡含量也較高，致使其浮選速率較快。但由浮物鏡質(zhì)組含量可見，電浮選所得產(chǎn)品的鏡質(zhì)組含量高于鼓泡方式;從浮選時間300 s后，浮物回收率基本達到平衡，電浮選浮物中鏡質(zhì)組含量約為90%左右，而鼓泡方式下的浮物鏡質(zhì)組含量低于60%，且隨著時間的延長，還在持續(xù)減小，表明其中惰質(zhì)組被浮出的量不斷增加，證明其對于煤巖顯微組分的浮選選擇性較差，表明電浮選的分選效果優(yōu)于鼓泡浮選。

3 結(jié) 論

1）電浮選過程中，不同pH下，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的浮物累計回收率隨浮選時間的變化趨勢基本相似，但鏡質(zhì)組的浮選回收率顯著高于惰質(zhì)組。

2）調(diào)節(jié)礦漿pH可調(diào)控煤巖顯微組分的分離效果。這主要歸因于pH變化導致溶液中顆粒表面電性的變化，從而造成溶液體系中不同煤巖顯微組分的分散性及聚集狀態(tài)發(fā)生改變。當煤顆粒聚集狀態(tài)越嚴重，顆粒穩(wěn)定性越差，可浮性便越差。對所研究煤樣，當pH=5時，鏡質(zhì)組顆粒聚團

粒徑和濕式比表面積最小，此時，鏡質(zhì)組可浮性較強。

3）浮選溶液中，鏡質(zhì)組顆粒分散性較好，而惰質(zhì)組顆粒聚集狀態(tài)較為嚴重，致使浮選分離后浮物鏡質(zhì)組含量較高，但沉物中由于參雜鏡質(zhì)組量較多導致沉物惰質(zhì)組相對含量偏低。電浮選對煤巖顯微組分的選擇性較高，分選效果優(yōu)于傳統(tǒng)的鼓泡浮選。對所研究煤樣，當pH=5時，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的電浮選分離效果最好，浮物回收率可達55.12%，浮物中鏡質(zhì)組含量為87.57%，鏡質(zhì)組回收率達到93.36%.

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