فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون …

فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون  …

ساختمان هیدروکربن زغال( به درجه و رتبه زغال مرتبط می باشد)
تعداد و نوع گروه های عامل اکسیژن
ناخالصی های مینرال های متر
تغییرات ساختاری زغال در حین پروسه زغالی شدن از زغال نارس[۳۱] تا زغال قهوه ای[۳۲] روی می دهد. بخشی از ساختار شیمیایی بوسیله زدودن تدریجی گروه های قطبی مانند هیدروکسیل و کربوکسیل با کاهش حجم اکسیژن و افزایش محسوس در حجم کربن تغییر می کند. در نتیجه زغال کمی آبدوست می شود.
در حقیقت ناهمگنی سطح زغال به شدت بوسیله مقدار آزاد نشده مینرال متر، درجه اکسیدان و ترکیب سنگ شناسی تأثیر بردار است. ترکیبات سنگ شناسی برای زغالهای کم خاکستر[۳۳] بسیار مهم می باشند [۳۵].

۳-۲-۲-۲-۲ اجزاء سطح

اثبات شده است که زغال طبیعی بطور کلی ترکیبی شیمیایی و فیزیکی از هیدروژن، کربن، سولفور، اکسیژن، مینرال متر[۳۴]، رطوبت و نیتروژن است. آشکار شده است که هیدروژن در زغال (به غیر از در رطوبت) به شکل هیدرو کربن های با قابلیت شناوری بالا می باشد. تخمین زده می شود که کربن متبلور از نظر شناوری متوسط باشد و سولفور قابلیت شناوری کمی داشته باشد. رطوبت، اکسیژن و مینرال متر برای شناوری مضر هستند. Sun ادعا کرد که قابلیت شناوری زغال ها، کربن ها و هیدروکربن ها به موازنه میان اجزاء شناور و غیر شناوری آنها بستگی دارد که جدول ۳-۲ به وضوح خصوصیات شناوری این اجزاء را نشان می دهند [۳۶].

۳-۲-۳- تأثیر متغیرهای سیستمی روی قابلیت شناوری

۳-۲-۳-۱- اندازه اجزاء

در سالهای سال مشخص شده است که قابلیت شناوری با اندازه اجزاء زغال تغییر می کند. واضح است که قابلیت شناوری در برخی محدوده های متوسط اندازه اجزاء بیشترین مقدار خود را دارد. شکل ۳-۱۲ نتایج مطالعات Ye و Miller را نشان می دهد که زمان القایی را در مقابل اندازه اجزاء برای ۵ نمونه زغال با درجه و رتبه مختلف اندازه گیری کرده است. اندازه گیری زمان القایی یک وابستگی مشخصی روی اندازه اجزاء را نشان داد که افزایش سایز ذرات افزایش زمان القایی را به دنبال دارد. ماکزیمم بازیابی ها در اندازه متوسط ذرات حاصل می شود. رابطه بازیابی – سایز مشخص است که به زمان نگهداری و ابقاء و غلظت واکنشگرها بستگی دارد [۲۵] .
منحنی های اندازه – بازیابی برای فلوتاسیون زغال شبیه شکلهای فلوتاسیون کانیها می باشد اما محدوده قابلیت شناوری ماکزیمم به علت تفاوت های وزن مخصوص میان کانی ها و زغال متغیر می باشد. بازیابی کم برای اجزاء درشت به علت جدایش بیش از حد اجزاء و حباب ها می باشد. بازیابی کم برای ذرات ریز احتمالا به علت پیوستگی اندک و برخوردهای کم می باشد [۲۵] .
Mackenzie و Matheson تستهای فلوتاسیون پیوسته را انجام دادند و سرعت های حباب و اجزاء را اندازه گیری کردند. شکل ۳-۱۳ نشان داد که سرعت ذرات به سایز بستگی دارد اما تا اندازه آن تابعی از سرعت ایمپیلر می باشد [۳۷].
مطالعات جالبی توسط Holuszko روی چهار نوع مختلف سایز ذرات ویترین صورت گرفت که عبارتند از: سرند ۳۵×۴۸ (۳۰۰ تا ۵۰۰ میکرون)، سرند ۴۸×۶۵ (۲۱۲ تا ۳۰۰ میکرون)، سرند ۶۵×۱۰۰ (۱۵۰ تا ۲۱۲ میکرون) و سرند ۱۰۰×۲۰۰ (۷۴ تا ۱۵۰ میکرون). شکلهای پراکندگی قابلیت خیسی از همه بخشها تقریبا یکسان است که در شکل ۳-۱۴ نشان داده شده است. مقیاس کوچک تستهای دینامیک فلوتاسیون برای مشخص کردن تأثیر اندازه روی قابلیت شناوری ویترین بکار می رود.
همانطور که در شکل ۳-۱۵ نشان داده شده است، شکل توزیع قابلیت شناوری روی اندازه بستگی دارد. نتایج آزمایشهای غشای فلوتاسیون و دینامیک فلوتاسیون کوچک مقیاس بوسیله Holuszko مشخص کرد که اندازه ذرات تأثیری روی ترمودینامیک ها (یعنی قابلیت خیسی) ندارند.
 
شکل (۳-۱۲) :اندازه گیری زمان القایی بصورت تابعی از اتدازه ذرات برای پنج نوع مختلف زغال [۱۶]
 
شکل (۳-۱۳) : تأثیر سرعت ایمپیلر روی سرعت متوسط ذرات زغال سایز بندی شده [۳۷].
 
شکل ۳-۱۴: تأثیر اندازه روی قابلیت خیسی برای سایزهای مختلف ویترین [۳۷].
 
شکل ۳-۱۵: تأثیر اندازه روی قابلیت شناوری ویترین [۳۷].

۳-۲-۳-۲- واکنشگرها

دو عامل واکنشگر مهم در فلوتاسیون زغال، کف ساز ها و کلکتورها می باشند. نوع سومی واکنشگرها متعادل کننده می باشند، از آنجایی که آنها در صنعت به مقدار خیلی کم استفاده می شوند در این بخش بحث نخواهند شد [۲۵] .

۳-۲-۳-۲-۱- کف ساز ها[۳۵]

بطور کلی زغال به آسانی در مقابل هر الکل باتیل و آمیل، ترپینول[۳۶] وکرسول[۳۷] به عنوان کفساز واکنش نشان می دهد. نفت سفید، مازوت و محصولات مختلف زغال قیری (معمولا به عنوان کلکتور استفاده می شوند) برخی مواقع به عنوان کف ساز و معمولا با ترکیب در یکی از ۵ کفساز بالایی بکاربرده می شوند [۲۵] .
کشش سطحی پایین کفساز برای سطح مشترک آب – هوا سایز حباب ها را کاهش می دهد و تعداد حباب ها را در سلول افزایش می دهد. سرعت فلوتاسیون و بازده فلوتاسیون با افزایش غلظت کف ساز افزایش می یابد. در غلظت های بالای کف ساز، گرچه مولکولهای کف ساز آب دوست و آبگریز میل به جذب روی سطح زغال با انتهای قطبی مولکول جهت دار شده دارند، تسلیم سطوح آبدوست می شوند. این نه تنها سبب مصرف بیشتر کفساز می شود بلکه بازدهی فلوتاسیون را کاهش می دهد [۲۵] .

۳-۲-۳-۲-۲- کلکتورها

در فلوتاسیون زغال روغن هیدروکربن غیر قابل حل در آب و غیر قطبی معمولا به عنوان کلکتور و مواد سطح فعال قابل حل در آب (کفساز) کف را توسعه می دهد. پراکندگی کلکتور بصورت قطرات بسیار ریز ( ازدیاد بوسیله وجود کف ساز) برای کارایی خوب فلوتاسیون ضروری می باشد [۲۳].
کلکتور بطور کامل در سطح مشترک آب و جامد جذب می شود و قابلیت آبدوستی سطح زغال را ازدیاد می بخشد. اثبات شده است که هم سرعت و هم کارایی فلوتاسیون در حضور کلکتور ازدیاد می یابد.
Wojcik و همکارانش تأثیر غلظت کلکتور را روی بازیابی زغال در اندازه های مختلف اجزاء را آزمایش کردند که در شکل ۳-۱۶ نشان داده شده است. هم جرم غلظت و هم بازیابی زغال با افزایش غلظت کلکتور غیر قطبی افزایش می یابد. این امر اثبات شده است که پاسخ فلوتاسیون با افزایش کلکتور اضافی به علت سطوح آبدوست بزرگتر می باشد [۳۷].
 
شکل ۳- ۱۶: تأثیر غلظت کلکتور روی بازیابی زغال با اندازه های مختلف [۲۵]

۳-۲-۳-۳- چگالی پالپ

چگالی پالپ روی نتایج کف فلوتاسیون تأثیر می گذارد و می تواند عملکرد متقابل اجزاء را متعادل کند. در فلوتاسیون مواد فلزی بهترین نتایج عملی در چگالی پالپ ۲۰ الی ۳۰ درصد جامد حاصل می شود. در فلوتاسیون زغال اکثریت خوراک به عنوان کنسانتره بازیابی می شود و زغال خیلی کمتر از کانیها می باشد. اپتیموم چگالی پایپ برای فلوتاسیون زغال تقریبا در ۱۰ الی ۱۵ درصد وزنی جامد حاصل می شود [۳۷].

۳-۲-۳-۴- سلول همزن[۳۸] و هوادهی[۳۹]

همزدن و هوادهی ممکن است نتیجه گیری شود که باهمدیگر در افزایش احتمالی برخورد حباب – اجزاء شرکت می کنند.
همزنی و هوادهی پالپ دو عامل بسیار مهم در دستیابی به فلوتاسیون خوب زغال می باشد. افزایش سرعت هوادهی تعداد و یا اندازه حباب ها را افزایش می دهد و بدین وسیله احتمالا برخورد و تصادم اجزاء و حباب ها افزایش می یابد. آزمایشهای آزمایشگاهی کنترل شده پیشنهاد کردند که اپتیموم حجم هوا در سلول باید حدود ۳۰ درصد برای اندازه متوسط حباب های کمی کمتر از یک میلیمتر باشد، که اجرای این امر در مقیاس عملیاتی بسیار مشکل می باشد [۳۸].

دانلود کامل پایان نامه در سایت pifo.ir موجود است.

مدیر سایت