基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置及方法 |
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| 申请号 | CN202410165597.9 | 申请日 | 2024-02-05 | 公开(公告)号 | CN117920467A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 中国矿业大学; | 发明人 | 杨海昌; 邢耀文; 桂夏辉; 曹亦俊; 刘金成; 成宇龙; 姜涵悦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种基于抽 真空 法析出纳米气泡的 煤 气化 飞灰浮选装置及方法，属于 煤气化 飞灰浮选技术领域，解决了 现有技术 中煤气化飞灰浮选精矿产率低、药剂量消耗高的问题。本发明包括CO2气体存储罐、CO2气体溶解装置、纳米气泡真空生成装置和浮选设备，CO2气体存储罐与CO2气体溶解装置连通，CO2气体溶解装置与纳米气泡真空生成装置连通，纳米气泡真空生成装置与浮选设备连通。本发明通过在纳米气泡真空生成装置对煤气化飞灰矿浆抽真空处理，煤气化飞灰表面丰富的孔隙被CO2纳米气泡填充，避免了孔隙对浮选药剂的 吸附 ，大幅降低了浮选药剂消耗量面会形成过程中，该HCOHCO3‑离子3‑离子，在浮选气泡将破；在坏液CO2纳米气泡表面和煤气化飞灰表膜‑煤气化飞灰颗粒间碰撞黏附内 水 分子结构，诱发浮选气泡‑煤气化飞灰间液膜的破裂，提高矿化效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，包括CO2气体存储罐(100)、CO2气体溶解装置(200)、纳米气泡真空生成装置(300)和浮选设备(400)，所述CO2气体存储罐(100)与CO2气体溶解装置(200)连通，所述CO2气体溶解装置(200)与所述纳米气泡真空生成装置(300)连通，所述纳米气泡真空生成装置(300)与所述浮选设备(400)连通。 |
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| 说明书全文 | 基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置及方法技术领域背景技术[0002] 煤气化飞灰是煤气化过程中产生的典型固体废弃物，由无机灰和未燃烧碳组成，并具有丰富的表面孔隙。在中国，煤气化飞灰年产量约3300万吨，目前大部分通过堆存和填埋处理，不仅占用了大量土地资源，还导致了严重的环境问题。然而，煤气化飞灰中的未燃碳和无机灰可以分别用作制备高性能碳基吸附剂和建筑材料的基础原材料。有效地将未燃碳和灰分进行分离有助于煤气化飞灰的高效利用，并将带来巨大的经济和环境效益。 [0003] 煤气化飞灰主要以微细粒级为主，使用重选法难以进行分选。多个研究表明，浮选是针对细粒颗粒分选的最有效、最经济的方法。浮选是利用矿物组分间疏水性的差异，通过气泡携带疏水矿物上浮、亲水矿物下沉的方式实现矿物分离的一种方法。然而，煤气化飞灰表面存在丰富孔隙，表面孔隙对药剂的吸附导致浮选法的药剂消耗量极高。同时煤气化飞灰的粒级过细导致气泡矿化效率低，使浮选精矿产率难以提升。因此，亟需一种新型浮选方法来实现煤气化飞灰的高效浮选。 发明内容[0004] 鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置及方法，用以解决现有煤气化飞灰浮选精矿产率低、药剂量消耗高的问题。 [0005] 一方面，本发明提供了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，包括CO2气体存储罐、CO2气体溶解装置、纳米气泡真空生成装置和浮选设备，所述CO2气体存储罐与CO2气体溶解装置连通，所述CO2气体溶解装置与所述纳米气泡真空生成装置连通，所述纳米气泡真空生成装置与所述浮选设备连通。 [0006] 进一步地，纳米气泡真空生成装置包括第一空腔、第二空腔和第三空腔。 [0007] 进一步地，所述第一空腔、所述第二空腔和所述第三空腔依次连通。 [0008] 进一步地，所述第一空腔、所述第二空腔和所述第三空腔自上而下依次设置。 [0009] 进一步地，所述第一空腔设有第二进浆口。 [0011] 进一步地，还包括第二蠕动泵，所述第二蠕动泵设于所述纳米气泡真空生成装置和所述浮选设备之间。 [0013] 进一步地，所述浮选设备为浮选机或浮选柱。 [0014] 另一方面，本发明提供了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选方法，采用上述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置进行浮选。 [0015] 与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一： [0016] (1)本发明通过抽真空在纳米气泡真空生成装置的第二空腔中形成负压，负压使气化飞灰表面原位析出CO2纳米气泡，特别是在表面孔隙处。负压法直接在颗粒表面形成表面纳米气泡，表面纳米气泡通过毛细桥接作用使煤气化飞灰颗粒间絮团，提高煤气化飞灰颗粒的表观粒径，从而提高煤气化飞灰与浮选气泡间的碰撞概率；并通过表面纳米气泡在煤气化飞灰与浮选气泡间的桥接作用，提高煤气化飞灰与浮选气泡间的黏附效率；同时，在‑CO2纳米气泡表面和煤气化飞灰表面会形成HCO3离子，在浮选气泡‑煤气化飞灰颗粒间碰撞‑ 黏附过程中，该HCO3离子将破坏液膜内水分子结构，诱发浮选气泡‑煤气化飞灰间液膜的破裂，提高矿化效率。最终在以上三重作用下显著提高了煤气化飞灰的浮选效果。 [0017] (2)本发明通过CO2溶解装置底部的气体分布器将CO2气体分割成大量CO2微泡，通过CO2微泡较大的比表面积实现CO2在浮选矿浆中的快速溶解。 [0018] (3)本发明中纳米气泡真空生成装置自上而下为第一空腔、第二空腔和第三空腔，真空泵的功率需确保抽真空所需时间与第二空腔中煤气化飞灰矿浆自流入第三空腔所需时间之和小于煤气化飞灰矿浆来料达到第一空腔设定液位值所需时间，第一蠕动泵的功率需保证将第三空腔中煤气化飞灰矿浆全部抽出所需时间小于煤气化飞灰矿浆来料达到第一空腔设定液位值所需时间，使抽真空过程稳定、连续，不需中断矿浆的输送。 [0019] (4)本发明通过在纳米气泡真空生成装置的第二空腔对煤气化飞灰矿浆抽真空处理，煤气化飞灰表面丰富的孔隙被CO2纳米气泡填充，避免了孔隙对浮选药剂的吸附，大幅降低了浮选药剂消耗量。 [0020] (5)本发明抽真空处理与调浆的一体化设置，使煤气化飞灰矿浆在第二空腔抽真空处理后，立即被输送至第三空腔，在第三空腔内完成浮选药剂添加与矿浆搅拌，减少了抽真空与调浆两个作业之间的矿浆输送距离及时间，最大程度减少调浆前CO2纳米气泡的溶解和矿浆输送过程对CO2纳米气泡的破坏。 [0021] 本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。 附图说明[0022] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。 [0023] 图1为具体实施例的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置的结构示意图。 [0024] 附图标记： [0025] 100‑CO2气体存储罐；101‑第一电磁控制阀；102‑气体流量计；103‑压力表；200‑CO2气体溶解装置；201‑气体分布器；202‑溶解柱体；203‑第一进浆口；204‑第一出浆口；205‑排气口； [0026] 300‑纳米气泡真空生成装置；301‑第一空腔；302‑第二空腔；303‑第三空腔；304‑第二进浆口；305‑第一排浆管；306‑第二电磁控制阀；307‑第一出气口；308‑真空泵；309‑挡板；310‑第二排浆管；311‑第三电磁控制阀；312‑第二出气口；313‑第四电磁控制阀；314‑进气口；315‑搅拌叶轮；316‑搅拌轴；317‑电机；318‑加药管；319‑第二出浆口； [0027] 400‑浮选设备；500‑第一蠕动泵；600‑第二蠕动泵。 具体实施方式[0028] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。 [0029] 实施例1 [0030] 本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置(以下简称煤气化飞灰浮选装置)，纳米气泡是指二氧化碳纳米气泡。煤气化飞灰浮选装置包括CO2气体存储罐100、CO2气体溶解装置200、纳米气泡真空生成装置 300和浮选设备400，CO2气体存储罐100与CO2气体溶解装置200连通，CO2气体溶解装置200与纳米气泡真空生成装置300连通，纳米气泡真空生成装置300与浮选设备400连通。 [0031] 具体地，如图1所示，CO2气体存储罐100通过管路与CO2气体溶解装置200连通，CO2气体溶解装置200通过管路与纳米气泡真空生成装置300连通，纳米气泡真空生成装置300通过管路与浮选设备400连通。从CO2气体存储罐100中输出的CO2气体进入CO2气体溶解装置200，使CO2气体溶解于矿浆中，然后再将溶解了CO2气体的矿浆输送到纳米气泡真空生成装置300进行CO2纳米气泡生成及调浆处理，然后再送入浮选设备400进行浮选作业。 [0032] CO2气体存储罐100的作用是为CO2气体溶解装置200提供CO2气体，为了控制CO2气体输送的启停及流量，如图1所示，在CO2输气管道上设有第一电磁控制阀101、气体流量计102、压力表103。具体地，第一电磁控制阀101、气体流量计102和压力表103设于CO2气体存储罐100和CO2气体溶解装置200连通的管路中。 [0033] 本实施中，CO2气体输送的启停及流量通过第一电磁控制阀101控制，气体的流量和压力通过气体流量计102和压力表103监测。根据气体流量计102和压力表103监测的数值来调节第一电磁控制阀101。 [0034] 如图1所示，CO2气体溶解装置200包括气体分布器201和溶解柱体202，气体分布器201设于溶解柱体202内的底部，CO2气体存储罐100内的CO2气体通过管道进入溶解柱体202底部的气体分布器201。 [0035] 如图1所示，溶解柱体202上设有第一进浆口203和第一出浆口204，第一进浆口203设于溶解柱体202的上部，第一出浆口204设于溶解柱体202的下端，且第一出浆口204位于气体分布器201的上方。矿浆从第一进浆口203进入溶解柱体202内，从第一出浆口204流出。 [0036] 考虑到未能完全溶解的CO2微泡最终浮出水面并在溶解柱体202的顶部积聚，为了避免溶解柱体202内顶部的CO2气体压力越来越高，如图1所示，在溶解柱体202的顶部设有排气口205，排气口205设有CO2气体回收装置(采用现有的CO2气体回收装置，未示出)。 [0037] 本实施例中，CO2气体通过CO2气体存储罐100与CO2气体溶解装置200之间的管道进入气体分布器201，矿浆从第一进浆口203进入溶解柱体202内，CO2气流被气体分布器201分割成大量微泡，微泡从矿浆底部逐渐上浮至液面。由于微泡的比表面积极大，在CO2微泡穿越矿浆的过程中，大量CO2气体分子溶解到矿浆中，由此获得溶解有大量CO2气体的矿浆，溶解有大量CO2气体的矿浆通过第一出浆口204排出。 [0038] 如图1所示，纳米气泡真空生成装置300包括第一空腔301、第二空腔302和第三空腔303，第一空腔301、第二空腔302和第三空腔303依次连通，且第一空腔301、第二空腔302和第三空腔303自上而下依次设置。 [0039] 第一空腔301用于缓存溶解有大量CO2气体的入料矿浆，即缓存溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆，第二空腔302用于对溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆抽真空处理，第三空腔303用于对已抽真空生成纳米气泡后的煤气化飞灰矿浆进行调浆处理。 [0040] 考虑到溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆需要输送到第一空腔301中，如图1所示，在第一空腔301的侧壁上设有第二进浆口304，煤气化飞灰矿浆从第二进浆口304输送到第一空腔301中进行缓存，然后从第一空腔301中输送到第二空腔302中进行抽真空处理。 [0041] 由于储存在第一空腔301内的煤气化飞灰矿浆需要输送到第二空腔302中进行抽真空处理，第一空腔301又位于第二空腔302的上方，因此，为了便于将第一空腔301内缓存的煤气化飞灰矿浆输送到第二空腔302中，如图1所示，第一空腔301的底部为倒锥型结构，在倒锥型结构的底部设有第一排浆管305。倒锥形结构可有效防止缓存在第一空腔301中的矿浆因沉降分层而堵塞第一排浆管305。 [0042] 本实施例中，由于第一空腔301的底部呈倒锥型结构，煤气化飞灰矿浆进入第一空腔301中后会积累到倒锥型结构区域以及第一排浆管305中，仅需打开第一排浆管305，缓存的煤气化飞灰矿浆在自身重力作用下即可顺利流出。 [0043] 为了控制第一排浆管305的启闭，如图1所示，第一空腔301还设有第二电磁控制阀306，具体地，第二电磁控制阀306设于第一排浆管305上。当需要向第二空腔302内输送煤气化飞灰矿浆时，控制第二电磁控制阀306打开第一排浆管305即可，当需要停止向第二空腔 302内输送煤气化飞灰矿浆时，控制第二电磁控制阀306关闭第一排浆管305。 [0044] 考虑到第二电磁控制阀306开启第一排浆管305的时机，第一空腔301内设有第一液位检测装置(采用现有的第一液位检测装置，图中未示出)，第一液位检测装置用于检测第一空腔301内煤气化飞灰矿浆的液位，并通过比较检测到的数值与设定值来控制第二电磁控制阀306的开启，当第一液位检测装置检测到第一空腔301内的煤气化飞灰矿浆的液位达到设定值时，控制系统打开第二电磁控制阀306，使第一空腔301内缓存的煤气化飞灰矿浆流入第二空腔302中。 [0045] 第二空腔302对来自第一空腔301中的煤气化飞灰矿浆进行抽真空处理，因此，如图1所示，第二空腔302的侧壁顶部设有第一出气口307，第一出气口307处连接真空泵308，可理解地，真空泵308位于第二空腔302外。本实施例中，真空泵308与第二空腔302连接，能够对第二空腔302中的煤气化飞灰矿浆抽真空处理。第二空腔302的负压范围为0.2bar～0.8bar，优选0.5bar。 [0046] 为了防止煤气化飞灰矿浆溅入抽真空管道损坏真空泵308，如图1所示，在第一出气口307处设有挡板309，挡板309与第二空腔302的内侧壁连接，示例性地，挡板309与第二空腔302的内壁焊接固定，且挡板309位置高于第二空腔302内设定的液位高度。 [0047] 本实施例中，挡板309围设在第一出气口307处，仅保留上部开口不封闭并与第二空腔302连通，煤气化飞灰矿浆落入第二空腔302中时，能够防止飞溅到第一出气口307而被抽吸到真空泵308中，进而损坏真空泵308。 [0048] 考虑到第二空腔302中的煤气化飞灰矿浆被抽真空处理后需要输送到第三空腔303中，第二空腔302位于第三空腔303的上方，为了便于将第二空腔302中的抽真空处理后的煤气化飞灰矿浆输送到第三空腔303中，如图1所示，第二空腔302的底部为倒锥型结构，在倒锥型结构的底部设有第二排浆管310。 [0049] 本实施例中，从第一空腔301中输送出的煤气化飞灰矿浆先从第二空腔302的底部聚积，当第二空腔302抽真空时真空度达到设定值后，煤气化飞灰矿浆在第二空腔302停留处理时间5～60s，优选30s。打开第二排浆管310，抽真空处理后的煤气化飞灰矿浆流入第三空腔303中。 [0050] 为了控制第二排浆管310的启闭，如图1所示，第二空腔302还设有第三电磁控制阀311，具体地，第三电磁控制阀311设于第二排浆管310上。当需要向第三空腔303内输送抽空处理后的煤气化飞灰矿浆时，控制第三电磁控制阀311打开第二排浆管310即可，当需要停止向第三空腔303内输送煤气化飞灰矿浆时，控制第三电磁控制阀311关闭第二排浆管310。 [0051] 为了控制第一排浆管305的关闭以及真空泵308的开启，第二空腔302内设有第二液位检测装置(采用现有的第一液位检测装置，图中未示出)，第二液位检测装置用于检测第二空腔302中的煤气化飞灰矿浆的液位，并通过检测值来控制第二电磁控制阀306关闭第一排浆管305以及控制真空泵308开启对第二空腔302进行抽真空。 [0052] 当第二液位检测装置检测到第二空腔302中的煤气化飞灰矿浆的液位达到设定值时，控制系统控制第二电磁控制阀306关闭第一排浆管305，同时开启真空泵308。第一排浆管305关闭后第一空腔301不再向第二空腔302中输送煤气化飞灰矿浆，第二排浆管310也处于关闭状态，煤气化飞灰矿浆被限制在第二空腔302内不再流动，真空泵308对第二空腔302进行抽真空，使得第二空腔302形成负压，负压使煤气化飞灰表面原位析出CO2纳米气泡，特别是在表面空隙处。在表面空隙处析出CO2纳米气泡，对具有丰富空隙的煤气化飞灰可以起到原位封孔堵孔效果。传统的煤气化飞灰浮选中，煤气化飞灰表面丰富的空隙导致浮选药剂消耗量极高，这导致了极高的浮选成本。通过在表面空隙处原位析出CO2纳米气泡可极为有效地解决煤气化飞灰浮选时浮选药剂消耗量高的行业难题。 [0053] 当煤气化飞灰矿浆真空处理后需要排放到第三空腔303中，此时不再需要对第二空腔302进行抽真空，为了控制第二排浆管310的开启以及真空泵308的关闭，第二空腔302中还设有压力检测装置(采用现有的压力检测装置，图中未示出)。压力检测装置用于检测第二空腔302中的压力，并通过比较检测到的数值与设定值来控制真空泵308的关闭以及第二排浆管310的开启。 [0054] 当压力检测装置检测到第二空腔302中的压力值达到设定值时，控制真空泵308关闭，不再对第二空腔302抽真空，同时控制第三电磁控制阀311打开第二排浆管310，使得已经析出纳米气泡的煤气化飞灰矿浆流入第三空腔303中。 [0055] 为了防止第二空腔302内负压状态使第二空腔内矿浆自流入第三空腔303的流速降低，第二空腔302还设有第二进气口312，第二出气口312处设有第四电磁控制阀313，第四电磁控制阀313用于控制第二进气口312的开闭。在控制第三电磁控制阀311打开第二排浆管310的同时，第四电磁控制阀313打开第二进气口312，使第二空腔302内部压力迅速恢复至常压，从而使第二空腔302内部矿浆能顺利流入第三空腔303内部。 [0056] 为了控制第二排浆管310的关闭，第三空腔303中设有第三液位检测装置(采用现有的第三液位检测装置，图中未示出)，第三液位检测装置用于检测第三空腔303中煤气化飞灰矿浆的液位，并通过比较检测到的数值与设定值来控制第三电磁控制阀311的关闭，当第三液位检测装置检测到第三空腔303内的煤气化飞灰矿浆的液位达到设定值时，控制系统关闭第三电磁控制阀311，停止向第三空腔303内输送煤气化飞灰矿浆。 [0057] 由于储存在第三空腔303中的煤气化飞灰矿浆需要输送到后续的设备中，为了便于第三空腔303中的煤气化飞灰矿浆能够被抽出，如图1所示，第三空腔303的侧壁上设有进气口314。本实施例中，第三空腔303设有与大气连通的进气口314，第三空腔303中为一个大气压，使得第三空腔303中的煤气化飞灰矿浆能够顺利被抽出进入下一个工序中处理。 [0058] 由于当第一空腔301中的煤气化飞灰矿浆达到设定液位后会进入第二空腔302进行抽真空处理，因此，第一空腔301的容积不大于第二空腔302设定液位以下空间的容积，以确保第一空腔301中的煤气化飞灰矿浆全部流入第二空腔302后，煤气化飞灰矿浆的液位不高于设定值。 [0059] 由于第二空腔302中的煤气化飞灰矿浆经过抽真空处理后会进入第三空腔303中，因此，第三空腔303的容积大于第二空腔302设定液位以下空间的容积，优选地，第三空腔303的容积不小于第二空腔302的容积，以确保第二空腔302中的煤气化飞灰矿浆能够全部流入第三空腔303中。 [0060] 为了确保煤气化飞灰矿浆流入第一空腔301，再流入第二空腔302进行抽真空处理，最后再流入第三空腔303中这一过程的连贯性，即当第二空腔302中抽真空时，第一空腔301内正注入新的煤气化飞灰矿浆，当第二空腔302中的抽真空处理后的煤气化飞灰矿浆流入第三空腔303中后，第一空腔301中的煤气化飞灰矿浆达到设定液位值，被输送到第二空腔302中，使得整个过程不间断，真空泵308的功率需确保抽真空所需时间与第二空腔302中煤气化飞灰矿浆自流入第三空腔303所需时间之和小于煤气化飞灰矿浆来料达到第一空腔 301设定液位值所需时间。 [0061] 如图1所示，第三空腔303中还设有搅拌叶轮315，搅拌叶轮315设于搅拌轴316上，搅拌轴316的一端设于第三空腔303中，另一端从第三空腔303的底部穿出并与电机317连接。 [0062] 为了向第三空腔303中加药，如图1所示，纳米气泡真空生成装置300还包括加药管318，加药管318的一端位于搅拌叶轮315的上方，另一端位于第三空腔303外侧。第三空腔 303的底部还设有第二出浆口319。 [0063] 如图1所示，煤气化飞灰浮选装置还包括第一蠕动泵500，CO2气体溶解装置200的第一出浆口204通过管路与第二进浆口304连通，第一蠕动泵500设于二者之间的管路上。 [0064] 由于第三空腔303中的煤气化飞灰矿浆会通过第一蠕动泵500输送到后续设备进行处理，因此为了确保煤气化飞灰矿浆进入第一空腔301以及从第三空腔303输出的连续性，第一蠕动泵500的功率需保证将第三空腔303中煤气化飞灰矿浆全部抽出所需时间小于煤气化飞灰矿浆来料达到第一空腔301设定液位值所需时间。 [0065] 如图1所示，煤气化飞灰浮选装置还包括第二蠕动泵600，第二蠕动泵600设于纳米气泡真空生成装置300和浮选设备400之间，通过调浆处理后的矿浆在第二蠕动泵600的作用下进入浮选设备400进行浮选，进而获得浮选精矿和浮选尾矿。浮选设备400为浮选机或浮选柱，优选地，浮选设备400为浮选柱。 [0066] 本实施例中，通过CO2气体溶解装置200获得溶解有大量CO2气体的矿浆通过第一出浆口204，经由第一蠕动泵500输送至纳米气泡真空生成装置300。矿浆由第二进浆口304进入第一空腔301，打开第二电磁控制阀306，关闭第三电磁控制阀311，矿浆由第一空腔301流入第二空腔302。当第二空腔302内的第二液位检测装置(未示出)检测到第二空腔302内矿浆液位达到指定液位，关闭第二电磁控制阀306，关闭第四电磁控制阀313，打开真空泵308，将第二空腔302内气体压力抽至指定压力(负压范围为0.2bar～0.8bar，优选0.5bar)，随后再关闭真空泵308，在该负压下停留指定时间(停留处理时间5～60s，优选30s)，该过程中大量CO2纳米气泡在煤气化飞灰颗粒表面析出，特别是在孔隙处。随后打开第三电磁控制阀311和第四电磁控制阀313，第二空腔302内的矿浆自流入第三空腔303。第二空腔302内的第二液位检测装置检测到第二空腔302内矿浆已全部排出时，关闭第三电磁控制阀311，打开第二电磁控制阀306，使第一空腔301内缓存的矿浆自流入第二空腔302以完成真空处理。对进入第三空腔303内的矿浆进行调浆处理，通过加药管318将浮选药剂加入到搅拌叶轮315中心负压区，浮选药剂在搅拌作用下迅速分散成乳液滴并与矿浆中的煤气化飞灰颗粒相互作用。将调浆段直接设置于第二空腔302下部，可确保大多数在第二空腔302内生成的纳米气泡依然在煤气化飞灰颗粒表面附着，避免在泵及管道的输送过程中纳米气泡被流体作用从表面剥离或破坏。整个过程中矿浆从第二进浆口304给入不中断，矿浆从第二出浆口319排出不中断，在抽真空处理矿浆时，从第二进浆口304继续给入的矿浆在第一空腔301内缓存。经过调浆后的矿浆经第二蠕动泵600进入浮选设备400，获得精矿和尾矿。 [0067] 与现有技术相比，本实施例提供的煤气化飞灰浮选装置，通过对纳米气泡真空生成装置300的内部结构的设计，使抽真空过程稳定、连续，不需中断煤气化飞灰矿浆的输送。通过抽真空法在纳米气泡真空生成装置300中形成负压，负压使气化飞灰表面原位析出纳米气泡，特别是在表面空隙处。负压法直接在颗粒表面形成表面纳米气泡，表面纳米气泡通过桥接作用使煤气化飞灰颗粒间絮团，提高煤气化飞灰颗粒的表观粒径，从而提高煤气化飞灰与浮选气泡间的碰撞概率。同时，通过表面纳米气泡在煤气化飞灰与浮选气泡间的桥接作用，提高煤气化飞灰与浮选气泡间的黏附效率，最终在同时提高煤气化飞灰与浮选气泡间的碰撞概率与黏附效率的双重作用下显著提高了煤气化飞灰的浮选效果。同时煤气化飞灰表面丰富的孔隙被纳米气泡填充，对具有丰富空隙的煤气化飞灰起到原位封孔堵孔作用，避免了孔隙对浮选药剂的吸附，大幅降低了浮选药剂消耗量。本发明有效地解决煤气化飞灰浮选效率低与浮选药剂消耗量高的行业难题。 [0068] 实施例2 [0069] 本发明的另一具体实施例，如图1所示，公开了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选方法，采用实施例1的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，步骤包括： [0070] 步骤1：煤气化飞灰调浆。 [0071] 将煤气化飞灰与水混合后获得煤气化飞灰矿浆。 [0072] 步骤2：生成溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆。 [0073] 为了在煤气化飞灰表面原位生成CO2纳米气泡，首先将CO2气体溶解进煤气化飞灰矿浆，获得溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆。 [0074] 具体地，将煤气化飞灰矿浆通过第一进浆口203输送到溶解柱体202内，CO2气体通过CO2气体存储罐100与CO2气体溶解装置200之间的管道进入气体分布器201，CO2气流被气体分布器201分割成大量微泡，微泡从矿浆底部逐渐上浮至液面。由于微泡的比表面积极大，在CO2微泡穿越矿浆的过程中，大量CO2气体分子溶解到矿浆中，由此获得溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆。 [0075] 溶解有大量CO2气体的矿浆通过第一出浆口204排出。 [0076] 步骤3：将溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆连续给入纳米气泡真空生成装置300处理。 [0077] 步骤3.1：将溶解有大量CO2气体的煤气化飞灰矿浆连续给入第一空腔301中，并在第一空腔301中暂存。 [0078] 通过CO2气体溶解装置200获得溶解有大量CO2气体的矿浆通过第一出浆口204，经由第一蠕动泵500、第二进浆口304进入第一空腔301。 [0079] 步骤3.2：将第一空腔301中的煤气化飞灰矿浆给入第二空腔302进行抽真空。 [0080] 步骤3.2.1：当第一液位检测装置检测到的煤气化飞灰矿浆的液位值达到设定值时，控制第二电磁控制阀306打开第一排浆管305，使得第一空腔301中的煤气化飞灰矿浆自流入第二空腔302中。需要说明的是，此步骤中，需要关闭第三电磁控制阀311。 [0081] 步骤3.2.2：当第二液位检测装置检测到的煤气化飞灰矿浆的液位值达到设定值时，控制第二电磁控制阀306关闭第一排浆管305，同时打开真空泵308对第二空腔302抽真空。 [0082] 此步骤中需要关闭第四电磁控制阀313。将第二空腔302内气体压力抽至指定压力(负压范围为0.2bar～0.8bar，优选0.5bar)，随后再关闭真空泵308，在该负压下停留指定时间(停留处理时间5～60s，优选30s)，该过程中大量CO2纳米气泡在煤气化飞灰颗粒表面析出，特别是在颗粒表面孔隙处。 [0083] 通过抽真空在第二空腔302中形成负压，负压使气化飞灰表面原位析出纳米气泡，特别是在表面孔隙处，对具有丰富空隙的煤气化飞灰起到原位封孔堵孔作用，避免了孔隙对浮选药剂的吸附，大幅降低了浮选药剂消耗量。负压法直接在颗粒表面形成表面CO2纳米气泡，表面CO2纳米气泡通过桥接作用使煤气化飞灰颗粒间絮团，并提高煤气化飞灰与浮选气泡间的黏附效率，提高了煤气化飞灰的浮选效果。 [0084] 步骤3.3：将抽真空处理后的煤气化飞灰矿浆输送到第三空腔303调浆。 [0085] 打开第三电磁控制阀311和第四电磁控制阀313，第二空腔302内的矿浆自流入第三空腔303，第二空腔302内的第二液位检测装置检测到第二空腔302内矿浆已全部排出时，关闭第三电磁控制阀311，打开第二电磁控制阀306，使第一空腔301内缓存的矿浆自流入第二空腔302以完成真空处理。 [0086] 步骤4：将经过真空处理的煤气化飞灰矿浆进行调浆处理。 [0087] 对进入第三空腔303内的矿浆进行调浆处理，通过加药管318将浮选药剂加入到搅拌叶轮315中心负压区，浮选药剂在搅拌作用下迅速分散成乳液滴并与矿浆中的煤气化飞灰颗粒相互作用。将调浆段直接设置于第二空腔302下部，可确保大多数在第二空腔302内生成的纳米气泡依然在煤气化飞灰颗粒表面附着，避免在泵及管道的输送过程中纳米气泡被流体作用从表面剥离或破坏。 [0088] 由于煤气化飞灰表面丰富的孔隙被CO2纳米气泡填充，在表面空隙处析出CO2纳米气泡，对具有丰富空隙的煤气化飞灰起到原位封孔堵孔作用，避免了孔隙对浮选药剂的吸附，大幅降低了浮选药剂消耗量，有效地解决煤气化飞灰浮选时浮选药剂消耗量高的行业难题。 [0089] 步骤5：将混合矿浆给入浮选设备400浮选，获得浮选精矿和浮选尾矿。 [0090] 经过调浆后的矿浆经第二蠕动泵600进入浮选设备400，获得精矿和尾矿。 [0091] 由于负压法直接在颗粒表面形成表面纳米气泡，表面纳米气泡通过桥接作用使煤气化飞灰颗粒间絮团，提高了煤气化飞灰颗粒的表观粒径，从而提高煤气化飞灰颗粒与浮选气泡间的碰撞概率；同时，表面纳米气泡通过桥接煤气化飞灰颗粒与浮选气泡，提高煤气‑化飞灰与浮选气泡间的黏附效率；CO2纳米气泡使煤气化飞灰表面形成HCO3离子，在浮选气‑ 泡‑煤气化飞灰颗粒间碰撞黏附过程中，该HCO3离子将破坏液膜内水分子结构，诱发浮选气泡‑煤气化飞灰间液膜的破裂，进一步提高矿化效率。最终通过同时提高煤气化飞灰颗粒与浮选气泡之间的碰撞概率与黏附效率提高了煤气化飞灰的浮选效果，解决了煤气化飞灰因矿化难所导致的浮选效率低的难题。 [0092] 实施例3 [0093] 本发明的另一具体实施例，如图1所示，公开了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选方法，为实施例2的简化实验。 [0094] 将水和煤气化飞灰混合成90g/L的矿浆，将矿浆放置于密封容器中，用真空泵将容器内部压力降低0.5个大气压。随后将真空处理后的矿浆进行搅拌并加入1000、3000、5000g/t的浮选药剂(煤油与MIBC以体积比4:1进行混合的药剂)，随后用浮选机进行浮选，浮选时间为5分钟，得到浮选精矿和尾矿，对浮选精矿和尾矿分别进行过滤、烘干、称重、烧灰等操作，计算出浮选精矿和尾矿的产率和灰分以及可燃体回收率。 [0095] 为了与现有技术进行了对比，进行了一组对比试验。对比试验的水、煤气化飞灰样品与实施例3的试验完全相同，但试验过程中不进行抽真空处理，其它步骤完全相同。分别对浮选精矿和尾矿分别进行过滤、烘干、称重、烧灰等操作，计算出浮选精矿和尾矿的产率和灰分以及可燃体回收率。 [0096] 对比试验结果表明，采用现有技术在浮选药剂用量为1000、3000、5000g/t时，所得可燃体回收率分别为51％、68％、82％。 [0097] 采用实施例3的方法，在浮选药剂用量为1000、3000、5000g/t时，所得可燃体回收率分别为66％、75％、86％。与对比试验相比，在同等药剂用量下，可燃体回收率分别提高15、7、4个百分点。在同等药剂用量下，实施例3的方法可显著提高精矿可燃体回收率，在相近可燃体回收率时，实施例3的方法的浮选药剂消耗量更低。例如实施例3的方法在药剂用量1000g/t时，可燃体回收率为66％，与对比例中药剂用量3000g/t时的可燃体回收率68％相近，使用实施例3时药剂消耗量显著降低。 |
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