【摘要】：資源供需矛盾的日益加劇使得礦物加工對(duì)資源綜合利用,甚至對(duì)其全元素利用的需求更加迫切,礦物加工產(chǎn)物的高值化研究已成為學(xué)科發(fā)展關(guān)注的焦點(diǎn)。煤炭洗選是潔凈煤技術(shù)的源頭,而篩分、浮沉是選煤過程應(yīng)用最廣泛的工藝之一。在篩分、浮沉得到的分級(jí)產(chǎn)物中,礦物質(zhì)成分和各種微量含量往往具有較大的差異。因此研究礦物質(zhì)及微量元素在洗選過程中的分布規(guī)律對(duì)有效富集煤中礦物質(zhì)及微量元素,推動(dòng)煤炭高效利用具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文以平朔礦區(qū)弱黏煤為研究對(duì)象,在分析原煤基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上,通過篩分、浮沉試驗(yàn)獲得各粒度級(jí)和各密度級(jí)產(chǎn)物,且對(duì)各級(jí)產(chǎn)物進(jìn)行高溫灼燒制得灰化產(chǎn)物,采用X射線衍射法對(duì)各級(jí)產(chǎn)物及其灰分中礦物質(zhì)進(jìn)行定性定量分析,化學(xué)分析法測(cè)定鎵元素含量,ICP-OES測(cè)定鋰元素含量,通過礦物質(zhì)與微量元素關(guān)系分析了二者的相關(guān)性,并且通過逐級(jí)化學(xué)提取法對(duì)煤中鎵、鋰兩種元素的賦存狀態(tài)進(jìn)行了初步研究。最后對(duì)安太堡選煤廠工藝流程中的礦物質(zhì)及鎵、鋰元素的遷移規(guī)律以及鎵、鋰元素與礦物質(zhì)之間的親和性關(guān)系進(jìn)行了深入討論。結(jié)果如下:(1)粒度分級(jí)礦物質(zhì)、鎵、鋰分布規(guī)律表明:隨著粒度的增加,礦物質(zhì)及鎵、鋰元素含量總體呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)�；一暗V物質(zhì)高嶺石含量在各粒度級(jí)中變化較為明顯,在-0.045mm粒度級(jí)中,高嶺石含量最高,達(dá)到21.22%;鎵元素含量在各粒度級(jí)中變化不大,基本在7.8-15.9μg/g的范圍內(nèi);鋰元素含量為456-536μg/g,且隨著粒度級(jí)的增大有略微降低的趨勢(shì),降低幅度不明顯,最大最小值差為80μg/g�；一蟮V物質(zhì)硬石膏在各粒級(jí)中差異最明顯,在-0.045mm粒度級(jí)中,硬石膏達(dá)到17.23%;鎵元素含量均高于30μg/g,其中小粒度級(jí)的煤灰中鎵元素富集的量最大,富集比為3.36;鋰元素含量為330-500μg/g,隨著粒度級(jí)的增大先增加后降低,降低幅度為170μg/g;在0.045-0.074mm粒度級(jí)含量達(dá)到最高,含量為501.4μg/g。(2)密度分級(jí)礦物質(zhì)、鎵、鋰分布規(guī)律表明:隨著密度的增加,礦物質(zhì)及鎵、鋰元素總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)�；一案髅芏燃�(jí)中高嶺石的含量最高,+2.0g/cm~3密度級(jí)中,達(dá)到53.11%;鎵元素呈現(xiàn)輕微的遞增趨勢(shì),范圍為9-14μg/g;鋰元素含量為147-1987μg/g,隨著密度級(jí)的增加有明顯的升高趨勢(shì),最大最小值差為1800μg/g�；一蟾髅芏燃�(jí)礦物質(zhì)硬石膏、紅柱石、石英在+2.0g/cm~3含量最高,分別為43.12%、14.03%、8.25%;鎵元素含量為5-11μg/g,隨著密度級(jí)的增大而逐漸增大;鋰元素含量為50-2300μg/g,隨著密度級(jí)的增大逐漸增加,最大最小值差為2250μg/g。(3)分級(jí)產(chǎn)物灰化前后礦物質(zhì)、鎵、鋰之間的相關(guān)性分析結(jié)果表明:分級(jí)產(chǎn)物灰化前高嶺石與鎵、鋰元素的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)性系數(shù)分別為0.961和0.947。分級(jí)產(chǎn)物灰化后石英、紅柱石、硬石膏與鎵元素的相關(guān)性較強(qiáng),分別為0.891、0.704、0.797。石英、赤鐵礦、紅柱石與鋰元素的相關(guān)性較強(qiáng),分別為0.921、0.965和0.678。另外,在粒度級(jí)試驗(yàn)樣品中,鎵、鋰富集因子范圍分別為0.4-0.85和0.62-0.98。在密度級(jí)試驗(yàn)樣品中,鎵、鋰富集因子范圍分別為0.5-0.85和0.62-0.94。說明分級(jí)產(chǎn)物中的鎵、鋰元素在灰化的過程中,一部分以氣體的形式逸出,絕大多數(shù)以固態(tài)的形式富集到灰分中。(4)逐級(jí)化學(xué)提取法中兩種元素的富集狀態(tài)規(guī)律表明:鎵元素在腐殖酸結(jié)合態(tài)、有機(jī)態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)中含量較大,分別為24%、21%和17%。因殘?jiān)鼞B(tài)主要由硅酸鹽礦物質(zhì)組成,而黏土礦物質(zhì)存在大量硅酸鹽礦物質(zhì),說明平朔煤中鎵元素主要賦存于有機(jī)物及黏土礦物中。鋰元素在殘?jiān)鼞B(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)中占絕大部分,含量分別為30%和42%。說明平朔煤中鋰元素在提取過程中更多地進(jìn)入碳酸鹽晶格和硅酸鹽晶格中,主要賦存于碳酸鹽和粘土礦物質(zhì)中。(5)礦物質(zhì)及鎵、鋰元素在選煤生產(chǎn)工藝過程中的分布規(guī)律表明:隨著矸石化程度的提高,產(chǎn)物中礦物質(zhì)、鎵、鋰元素的含量也在不斷提高。但是從元素富集率來看,精煤中的富集效果最好,隨著矸石程度變大,富集效果反而變差。整體來看,無論從含量以及富集程度,末煤的三種產(chǎn)物都較塊煤的三種產(chǎn)物的效果顯著。產(chǎn)物灰化前鎵元素、鋰元素與高嶺石的相關(guān)性較強(qiáng)。產(chǎn)物灰化后的煤灰中鎵、鋰元素主要與石英的相關(guān)性較強(qiáng);其它的礦物質(zhì)相對(duì)較弱,說明鎵、鋰元素與硅鋁氧化物的親和性較好。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD94;TQ533

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本文編號(hào)：2706986