【摘要】：為了研究超凈煤制備工藝中各影響因素對(duì)絮團(tuán)品質(zhì)的影響,利用響應(yīng)面法對(duì)影響絮團(tuán)生產(chǎn)條件的各因素進(jìn)行了分析和優(yōu)化。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選取攪拌時(shí)間、攪拌速度、藥劑用量進(jìn)行了三因素三水平的中心組合試驗(yàn),使用Expert Design軟件進(jìn)行分析計(jì)算,建立了以上3個(gè)因素對(duì)超凈煤產(chǎn)率和灰分綜合影響的數(shù)學(xué)模型。通過響應(yīng)面法提取條件進(jìn)行優(yōu)化,確立了超凈煤制備過程中絮團(tuán)生成的最優(yōu)條件,試驗(yàn)結(jié)果表明,各因素對(duì)產(chǎn)率和灰分的影響順序如下:藥劑用量攪拌時(shí)間攪拌速度。所得最佳工藝條件為:攪拌時(shí)間26 min,攪拌速度2 000 r/min,藥劑用量0.51 m L。在此條件下預(yù)測(cè)超凈煤產(chǎn)率為84.71%,灰分為0.82%,實(shí)測(cè)產(chǎn)率為84.51%,灰分為0.83%。
【圖文】：

鑰闖觶嘞嬖謔奔掁0，在絮凝過程初期，即t＜t0時(shí)，絮團(tuán)度E隨攪拌時(shí)間的增長(zhǎng)呈線性上升;當(dāng)絮凝過程進(jìn)行到一定程度，即t＞t0時(shí)，絮凝過程明顯發(fā)生破壞，隨后經(jīng)過一段時(shí)間，絮凝達(dá)到動(dòng)力學(xué)平衡。表明攪拌時(shí)間直接影響了絮團(tuán)度，在攪拌時(shí)間大于t0之后，絮團(tuán)才開始明顯遭到破壞，因此，攪拌時(shí)間是絮團(tuán)生成過程的重要影響因素。設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)考察攪拌時(shí)間對(duì)超凈煤產(chǎn)率和灰分的影響，試驗(yàn)條件如下:攪拌時(shí)間分別為5、15、25、35、45、55min，固定非極性油用量0.5mL，攪拌速度2000r/min，繪制產(chǎn)率和灰分曲線如圖2所示。由圖2可知，隨著攪拌時(shí)間的增加，產(chǎn)率逐漸增加，在25min時(shí)為最大值，隨后產(chǎn)率略有下降，最終趨于平穩(wěn)。隨著攪拌時(shí)間的增加，灰分逐漸降低，在25min時(shí)為最小值，此后有小幅度增加。由此可見，25min為最佳的攪拌時(shí)間。1—絮團(tuán)的生長(zhǎng)過程;2—絮團(tuán)生成與碎裂平衡過程;3—絮團(tuán)碎裂過程圖1絮團(tuán)生成和碎裂動(dòng)力學(xué)曲線Fig.1Kineticcurvesofflocculation’sformationandfragmentation圖2攪拌時(shí)間對(duì)產(chǎn)率和灰分的影響Fig.2Influenceofstirringtimeonyieldandash1.2.2攪拌速度Levich［12］采用流體的運(yùn)動(dòng)速度表示流場(chǎng)中單位質(zhì)量的能量消耗，發(fā)現(xiàn)如果流體速度正比于攪拌速度，則礦粒的碰撞速度正比于攪拌速度的3/2次方。這意味著隨著攪拌速度的增加，疏水絮團(tuán)形成的速度增大。Warren［13］曾研究過攪拌器轉(zhuǎn)速對(duì)白鎢礦疏水絮凝效果的影響，認(rèn)為只有在一定的高轉(zhuǎn)速條件下，疏水絮凝才能顯現(xiàn)出絮凝效果。YOkamo-to［14］根據(jù)攪拌槽二區(qū)模型研究懸浮液湍流場(chǎng)中的能量耗散，在此基礎(chǔ)進(jìn)一步研究，得出如下結(jié)論［15］:隨著攪拌器轉(zhuǎn)速的增加，攪拌槽中表征能量耗散的湍流微尺比逐漸減小，趨于平穩(wěn)。?

2016年第2期煤炭科學(xué)技術(shù)第44卷要相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速。結(jié)合攪拌槽內(nèi)流體的實(shí)際能量傳輸和分布情況，絮團(tuán)并不是無限制地隨著轉(zhuǎn)速的增加而生長(zhǎng)的，意味著存在著一個(gè)臨界轉(zhuǎn)速，在攪拌速度大于臨界轉(zhuǎn)速后，絮團(tuán)的生長(zhǎng)減緩或停止，絮團(tuán)的結(jié)構(gòu)甚至?xí)黄茐�。從能量輸入和絮團(tuán)形成的角度而言，研究攪拌速度具有重要意義。設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)考察攪拌速度對(duì)超凈煤產(chǎn)率和灰分的影響，試驗(yàn)條件如下:攪拌速度分別為500、1000、1500、2000、2500、3000、3500r/min，固定非極性油用量為0.5mL，攪拌時(shí)間為25min，，繪制產(chǎn)率和灰分曲線如圖3所示。由圖3可知，隨著攪拌速度的增加，產(chǎn)率呈現(xiàn)先增加后平穩(wěn)最后略下降的趨勢(shì)，在2000r/min時(shí)產(chǎn)率最高，灰分總體呈現(xiàn)先下降，然后基本一致的變化趨勢(shì)。由此可見，2000r/min為最佳的攪拌速度。圖3攪拌速度對(duì)產(chǎn)率和灰分的影響Fig.3Influenceofstirringspeedonyieldandash1.2.3藥劑用量非極性油在絮團(tuán)生成的過程中起到強(qiáng)化絮團(tuán)疏水絮凝的作用。宋少先等［16］曾對(duì)礦物疏水絮團(tuán)的粒度分布與非極性油藥劑用量之間的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果表明隨著非極性油用量的變化，絮團(tuán)的粒徑和結(jié)構(gòu)密實(shí)度發(fā)生顯著變化，對(duì)后續(xù)浮選工藝有重要影響。分析其原因是非極性油在煤微粒表面粘附并鋪展，使顆粒表面疏水性增強(qiáng)，有利于絮團(tuán)的生成，并強(qiáng)化絮團(tuán)的粒度和結(jié)構(gòu)。宋少先等［17］曾利用傾斜板法測(cè)量礦粒間的最大粘著力，研究非極性油在礦粒間形成的油橋?qū)ΦV粒間粘附力的影響，結(jié)果表明非極性油形成的油橋可以增加絮團(tuán)抗破壞的能力。分析其原因是非極性油作用在顆粒之間，形成油橋，使其緊密連接，有利于絮團(tuán)的長(zhǎng)大，并增強(qiáng)絮團(tuán)抗碎裂的能力。因此，非極性油用量是影響絮團(tuán)品質(zhì)的重要因素。設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)考察藥劑用量對(duì)
【作者單位】： 中國礦業(yè)大學(xué)(北京);
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51474221)
【分類號(hào)】：TD94

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本文編號(hào)：2541694