煤炭学报

作者：薛中华, 董连平, 刘安, 樊民强, 杨崇义, 王建成, 鲍卫仁, 樊盼盼,

关键词：煤气化细渣, 疏水液体, 团聚, 疏水-亲水分选, 扩展DLVO理论,

煤气化细渣是一种资源化利用率较低的固体废弃物, 其残炭与灰质的相互混杂制约了针对其中残炭或无机矿物质(灰质)利用的2个方面, 残炭与灰质分离是气化渣高效资源化利用的前提。重力分选对于气化渣中+0.125 mm较粗粒级分选效果较好, 但气化细渣0～0.074 mm粒级含量高, 常规泡沫浮选细粒级药剂消耗量大, 泡沫残炭产品中细粒灰质夹带严重, 多段分选工艺复杂, 泡沫残炭产品水分较高。疏水-亲水双液分离(HHS)是集分离与脱水为一体的技术, 采用HHS技术对宁夏煤业公司的气化细渣的残炭与灰质分离进行了试验研究, 考查了搅拌速度、搅拌时间、疏水液体用量对煤气化细渣炭、灰分离效果的影响规律。结果表明, 随搅拌速度增加残炭产品灰分由66.35%降低至20.80%, 尾矿灰分由79.70%提高至98.25%, 炭、灰分离效果明显变好；随着搅拌时间增加, 残炭产品灰分由33.96%降低至28.96%, 对于炭、灰分离效果影响较小；随疏水液体用量增加残炭产品灰分由28.98%降低至24.31%, 再升高到26.09%, HHS中疏水液体为样品质量的60%时最佳。HHS相比泡沫浮选可得到更好的炭、灰分离效果, 残炭产品灰分在30%以下, 灰质产品灰分在95%以上。通过SEM-EDS、工业分析、元素分析、XRF分析和BET孔结构分析, 得到从原样到HHS精矿与尾矿的表面形貌变化、元素组成富集情况、孔结构变化趋势, 为气化细渣炭、灰分离后的分质利用提供了依据。通过残炭与灰质表面性质的测定, 利用Zeta电位分析、接触角分析、XPS分析以及扩展DLVO理论计算分析了煤气化细渣疏水-亲水双液炭、灰分离机理, 为后续强化炭、灰分离机制提供了理论依据。Zeta电位分析表明残炭与正庚烷油珠的黏附性更强, 炭经正庚烷处理后C—C/C—H官能团的含量增加了3.61%, 接触角由36.11°增加到76.13°, 使炭表面疏水性显著增强；而灰经正庚烷处理后接触角由28.08°增加到42.05°, 其表面疏水性增加程度较小, 说明正庚烷处理有助于增大炭与灰表面疏水性差异性。利用扩展DLVO理论计算HHS过程中各种颗粒间的总作用势能, 发现炭-炭颗粒间与炭-正庚烷的较大液滴间在60 nm先于灰-灰颗粒与炭-灰颗粒发生絮凝, 实现大部分炭颗粒在油相和灰颗粒在水相的富集, 两相分离进而实现煤气化细渣的炭、灰分离。

来源：2022年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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