专利名称：曝气式粉煤灰浮选工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种粉煤灰 浮选工艺，更具体地讲，本发明涉及一种曝气式粉煤灰浮选工艺。
背景技术：
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万吨。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰中含有大量未燃烧的碳颗粒，经浮选后，可用作制造活性炭的原料。中国专利200810143173. 3公开了一种用粉煤灰制取活性炭的新工艺，原料为电厂锅炉的排弃物料粉煤灰原灰，经箱式冲灰器处理后，加入到矿浆预处理器中，同时分散剂及复合浮选剂经自动加药机也加入到矿浆预处理器中，然后再进入第一级浮选柱、第二级浮选柱内，从第二级浮选柱分离出来的碳粒子，含碳量达到85%以上，符合活性炭的含碳量要求，经浓缩机、过滤机、烘干机后，进入活性炭专用磨，通入高压蒸汽，进一步磨细，最后经油水分离及烘干，成为活性炭。中国专利99115444. 4公开了一种粉煤灰和浮选尾煤再浮选方法及工艺，将尾煤和煤灰送入脱水筛实行分选，将+0. 5mm粒度以上的煤和杂物直接筛选出来，再将-0. 5mm粒度以下的尾煤或煤灰及水用补充水并掺入根据尾煤和煤灰的特性用X轴、红松油和烃类油组合配制的特制浮选药剂，在浮选机内再浮选煤，从而将尾煤或煤灰中的可燃物全部浮选出来。该方案的目的是将粉煤灰浮选后的尾灰进行再次浮选，而非对粉煤灰浮选得到的高炭灰进行再次浮选。中国专利200410098980. X公开了一种分离粉煤灰中残炭的浮选柱工艺，由矿浆准备、浮选柱分选、产品脱水三部分构成。采用双射流浮选柱，并配合相应的给料及脱水设备，组成浮选柱-厢式压滤机浮选工艺，脱除粉煤灰中的未燃尽炭粒。将高炭粉煤灰和水装入搅拌桶，经叶轮搅拌制备成符合浮选浓度要求的矿浆，制备好的矿浆用螺杆泵输送至浮选柱的入料口，矿浆入料经双射流浮选柱分选得到浮选精矿浆残炭和浮选尾矿浆粉煤灰，通过厢式压滤机脱水的处理，分别得到最终的残炭产品和粉煤灰产品。中国专利200810031473. 2公开了一种烧失量超标粉煤灰脱碳工艺，粉煤灰原灰由散装罐车运至处理厂的储灰罐，经计量后送入矿浆预处理器中，自动加药机将分散剂、复合浮选剂也加入矿浆预处理器中，进行混合搅拌，矿浆预处理器处理后的输出进入煤灰专用浮选柱，经浮选，炭粒子与尾灰分离，分别收集的炭粒子和尾灰再分别经浓缩机浓缩、过滤机过滤脱水后成为精煤粉和低烧失量粉煤灰。上述技术方案的缺点是，需要专门设置物理塔板，且耗电量大，导致工艺成本高。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种不需使用物理塔板且能耗低、浮选率高的浮选工艺。
为了实现上述目的，本发明提供了一种曝气式粉煤灰浮选工艺方法，其至少包括第一级浮选，该第一级浮选包 括如下步骤⑴将粉煤灰原料准备成待浮选的混合物料；⑵在第一浮选设备中使步骤⑴中所得的混合物料从第一浮选设备的上部下落；⑶通过曝气装置的气泡扩散装置在第一浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤⑵中落下的混合物料形成逆流接触；其中曝气装置包括气泡扩散装置；该气泡扩散装置位于第一浮选设备的筒体内，且位于落料管道底端的下方，其包括多个用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；⑷收集步骤⑶中气体向上运动而形成的、从第一浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物；其中，通过设于第一浮选设备内下部的推流装置使部分落到浮选设备内下部的混合物料向上运动。本发明中，步骤⑴中可向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，这里所使用的浮选剂可以为松醇油或碳八芳烃或其它任何类型的浮选剂，所使用的捕收剂可以为轻质柴油或柴油等。实际上，浮选剂和/或捕收剂的添加并不是必要的，也不是本发明的关键发明点；根据粉煤灰原料的具体情况，有时也可以不添加任何浮选剂或捕收剂；但是，为了提高浮选效率，优选添加少量的浮选剂和/或捕收剂，例如所添加的浮选剂和捕收剂的总量可以为粉煤灰原料总重量的0.1-10%。本发明中，曝气装置是用于在液体或者液固混合的工作液中产生气泡。其既可为各种鼓风曝气装置，例如(微)小气泡型、中气泡型、大气泡型、水力剪切型、水力冲击型鼓风曝气装置；又可为各种机械曝气装置，例如泵型叶轮曝气器、K型叶轮曝气器、倒伞型叶轮曝气器和平板型叶轮曝气器等；还可为其它类型的曝气装置。其优选为污水处理中常用的鼓风曝气装置，例如水力剪切型空气扩散装置，其可利用装置本身的构造特点，产生水力剪切作用，将大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积，达到提高效率的目的，如定螺旋曝气本发明中，气泡扩散装置可为中空的板状、弯管、平行管、盘管、或者相邻管道之间互相连通的同心管，其上设有多个用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；还可为多个上述板状结构或管状结构上下平行设置。本发明中，当气泡扩散装置通过气体扩散管溢出气泡，该多个体扩散管可方向一致地竖直向上，也可设置为各自以不同的角度指向上方或斜上方，以使浮选单元内的物料形成紊流。通过使向上吹送的气体呈紊流状态，碳颗粒与气泡的接触时间长，接触更加充分，粉煤灰颗粒破碎为碳颗粒和灰分颗粒的几率大大增加，从而使得浮选效果更好，浮选效
率更高。本发明中，推流装置可为用于污水处理的潜水搅拌机、潜水搅拌器、潜水推流器等，例如功率为2. 2KW、叶轮直径为320毫米的潜水搅拌器。其指向气泡扩散装置的上方，其主要作用是将位于筒体下部的物料向上方推流，利用物料中不同颗粒的不同比重，使含碳量不同的颗粒分层；同时配合其它结构或设置，可实现筒体内流体的循环。根据浮选的物料及工况参数，可设置一个或多个推流装置。在本发明的工艺方法中，由于粉煤灰的主要成分为碳颗粒及灰分，加入浮选剂和/或捕收剂和/或其它助剂后，粉煤灰中的颗粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的碳颗粒选择性地粘附于气泡，并被携带上升，实现浮选，而可浮性差的灰分则向下沉。本发明中，推流装置产生向上或斜向上的推力。粉煤灰中的碳颗粒比重较小，受该推力的影响大，上行的行程较大 ；相应地，粉煤灰中的灰分比重较大，受该推力的影响小，上行的行程较小；因而，在推流装置的推力作用下，含碳量较高的颗粒比重较小，位于上层；含碳量较低的颗粒比重较大，位于下层或底层。从 而实现了粉煤灰中不同比重颗粒的分层，而避免了物理塔板的使用，大大节省了设备成本和工艺成本。
另外，本发明中，使浮选设备内的混合物料向上运动的耗电单位仅为曝气装置和推流装置，其能耗很低，例如一台功率为37KW的空气压缩机可供三台气泡扩散装置使用，一台功率为50KW的空气压缩机可供四台气泡扩散装置使用。而推流装置例如潜水搅拌装置的功率为2-3KW/台，当浮选设备内设置三台推流装置，使混合物料向上运动所需的功率(空气压缩机及推流装置)为18-22KW。为了达到相同的效果，大约同样体积的使用文丘里管的浮选分离设备所耗功率为55KW ;申请人之前申请的使用散气装置的紊流式粉煤灰浮选工艺方法所耗功率为30-40KW。另外，通过本发明的浮选得到的高炭灰中的灰分含量为10%左右。根据本发明一具体实施方式
，曝气装置为鼓风曝气装置，其包括风送装置、气体输送管道、气泡扩散装置；气泡扩散装置包括气体扩散孔或气体扩散管，其位于第一浮选设备内；风送装置通过气体输送管道与气泡扩散装置相连。根据本发明另一具体实施方式
，气泡扩散装置的气体扩散孔或气体扩散管的数目为3-15个，且分为多层排布。根据本发明另一具体实施方式
，风送装置可为鼓风装置(例如鼓风机)或者空气压缩装置(例如空气压缩机)。例如，一台排气量为6m3/min、压力为0. 7MPa、功率为37KW的空气压缩机，可供三台本发明的粉煤灰浮选分离设备同时使用。根据本发明另一具体实施方式
，利用变频控制推流装置的搅拌叶片的转速，进而控制混合物料的循环量及尾灰量。根据本发明另一具体实施方式
，通过一条或多条纵向设置于浮选设备筒壁上、且两端与第一浮选设备的筒壁流体连通的循环管道导流，使位于浮选设备内的部分混合物料通过该循环管道流下。通过设置循环管道，为浮选设备内的流体提供了循环路径，增强了流动循环的效果，进而实现浮选设备内物料的多次浮选。循环管道的高度为I. 2米-3米，优选为I. 5米-2米；循环管道的数目为2-12条，优选为4-8条。根据本发明另一具体实施方式
，推流装置大约位于或略低于循环管道的下端所在的平面。本发明中，推流装置的推流方向为沿着推流装置的轴向、且推流装置所推动的流体流动的方向。根据本发明另一具体实施方式
，推流装置设置于气泡扩散装置的侧下方(例如，位于浮选设备的筒壁上)，且其推流方向与所述气泡扩散装置所在平面所成的角度大于0°且小于90°。在此基础上进一步优选为60° -80°，在此基础上进一步优选为70。-80。。根据本发明另一具体实施方式
，所述推流装置设置于所述气泡扩散装置的下方(例如位于浮选设备筒体内)，且其推流方向与所述气泡扩散装置所在平面垂直。根据本发明另一具体实施方式
，在混合物料中通入向下的气体，以使混合物料顺利下落并控制下落的速度。
上述工艺流程可以称为第一级浮选。第一级浮选所得到的碳颗粒就可以作为许多用途的原料，例如作为制备活性炭的原料。但是，为了得到粒度更小、精度更高的碳颗粒，可对浮选出的碳颗粒再进行第二级浮选，以得到更优质的制备活性炭等用途的原料。第二级浮选包括如下的具体步骤(5)在第二浮选设备中使步骤⑷中所得的颗粒物从上部下落；(6)通过曝气装置在第二浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤(5)中落下的混合物料形成逆流接触；(7)收集步骤(6)中气体向上运动而形成的、从第二浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物。其中，通过设于第二浮选设备内下部的推流装置使部分落到浮选设备内下部的混合物料向上运动。 其中，第二浮选设备的结构可与第一浮选设备相同或相似。根据本发明另一具体实施方式
，在步骤⑷、(5)之间还包括如下步骤向步骤⑷中所得的颗粒物加入浮选剂和/或捕收剂和/或其它助剂；其中，采用的浮选剂为松醇油或碳八芳烃等，捕收剂为轻质柴油或柴油等。类似地，为了得到粒度更小、精度更高的碳颗粒，可对浮选出的碳颗粒再进行第三级浮选，以得到更优质的制备活性炭等用途的原料。当然，浮选的级数越多，浮选得到的碳颗粒的精度越高。为了得到含碳量更高的颗粒，还可以在第三级浮选的基础上，进行第四级、第五级、第六级甚至更多级的浮选。本发明中，推流装置产生向上或斜向上的推力。粉煤灰中的碳颗粒比重较小，受该推力的影响大，上行的行程较大；相应地，粉煤灰中的灰分比重较大，受该推力的影响小，上行的行程较小；因而，在推流装置的推力作用下，含碳量较高的颗粒比重较小，位于上层；含碳量较低的颗粒比重较大，位于下层或底层。从而实现了粉煤灰中不同比重颗粒的分层，而避免了物理塔板的使用，大大节省了设备成本和工艺成本。另外，本发明中，耗电单位仅为给气泡扩散装置输送气体的风送装置及推流装置，其能耗很低，例如一台功率为37KW的空气压缩机可供三台气泡扩散装置使用，一台功率为50KW的空气压缩机可供四台气泡扩散装置使用。另外，通过本发明的一级浮选，得到的高炭灰中的灰分含量为10%左右；通过三级浮选，得到的高炭灰中的灰分含量可降至3%-5%左右，大大提高了浮选的精度。下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图I是实施实施例I的工艺的设备沿着其中轴线的纵截面的结构示意图；图2是图I所示设备一横截面的结构示意图，其显示了推流装置的设置；图3是图I所示设备另一横截面的结构示意图，其显示了 8个曝气头的设置，其中三角形代表位于上层的4个曝气头，正方形代表位于下层的4个曝气头；图4是图I所示设备的液面调节装置的结构示意图。图5是实施实施例2的工艺的设备沿着其中轴线的纵截面的结构示意图；图6是图5所示设备一横截面的结构示意图，其显示了推流装置的设置。
具体实施例方式实施例I本实施例的粉煤灰浮选工艺包括如下步骤⑴向粉煤灰原料中加入浮选剂和/或捕收剂，形成混合物料；⑵在第一浮选设备中使步骤⑴中所得的混合物料从第一浮选设备的上部下落；⑶通过曝气装置的气泡扩散装置在第一浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤⑵中落下的混合物料形成逆流接触；该步骤中，通过设于第一浮选设备内下部的推流装置使流到第一浮选设备内下部的部分混合物料向上运动，该推流装置设置于气泡扩散装置的侧下方，且其推流方向倾斜·指向气泡扩散装置的上方，具体而言，其推流方向与竖直方向所成角度均为15° (即推流方向与每层气体扩散管所在平面所成的角度为75° );利用变频控制推流装置的搅拌叶片的转速，进而控制混合物料的循环量及尾灰量；通过一条或多条纵向设置于浮选设备筒壁上、且两端与第一浮选设备的筒壁流体连通的循环管道导流，使位于浮选设备内的部分混合物料通过该循环管道流下；⑷收集步骤⑶中气体向上运动而形成的、从第一浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物。如图I-图4所示，实施本实施例工艺的浮选设备，例如，包括备料装置11、进料分流装置12、竖直设置的圆筒体13、曝气装置(例如鼓风曝气装置)、风送装置(例如空气压缩机15)、推流装置(例如潜水搅拌器16)、溢流收集装置17、尾灰收集装置18、液面调节装置19。备料装置11内设有搅拌装置1101，用于将粉煤灰原料浆和浮选剂充分搅拌。备料装置11的下部设有送料管道1102，送料管道1102上设有渣浆泵1103，该送料管道1102通向进料分流装置12。进料分流装置12用于使物料进入圆筒体13之前发生分流，其位于溢流收集装置17上方，其下部设置有多条(例如6条)落料管道1201。落料管道1201的末端位于圆筒体13之内、气泡扩散装置14之上。浮选过程在竖直设置的圆筒体13内发生，竖直设置的圆筒体13的侧壁设有多条(例如4条)纵向设置的循环管道1301，循环管道1301的两端均与圆筒体13流体连通。循环管道1301的高度为I. 5米。鼓风曝气装置用于在筒体内产生气泡以促进浮选过程，其包括风送装置(例如空气压缩机15)、气体输送管道1501、气泡扩散装置14，气泡扩散装置14包括8个气体扩散管，该8个气体扩散管分上下交错排布的两层，每层4个，同一层相邻两个气体扩散管之间的角度为90°。如图2所示，三角形代表位于上层的4个气体扩散管1401，正方形代表位于下层的4个气体扩散管1402。气泡扩散装置14通过气体输送管道1501与位于筒体之外的空气压缩机15相连，气体输送管道1501上设有流量计1502。空气压缩机15的排气量为6m3/min、压力为0. 7MPa、功率为37KW，可供三台本实施例的粉煤灰浮选分离设备同时使用。潜水搅拌器16有三台，其功率均为2. 2KW、叶轮直径均为320毫米，其均位于圆筒体13的筒壁下部，且位于气泡扩散装置14下方，其推流方向与竖直方向所成角度均为15°，斜指向气泡扩散装置14的上方。如图3所示，三台潜水搅拌器16位于同一水平面(大约为循环管道1301的下端所在的平面)，且相邻潜水搅拌器16之间的夹角为120°。溢流收集装置17用于收集浮选出的碳含量高的颗粒，其位于筒体13上段的外部，且圆筒体13上段的顶端位于溢流收集装置17的顶端和底端之间；另外，溢流收集装置17的底端设有出料口 1701。尾灰收集装置18为尖端向下的锥斗状，且其底部尖端处设有尾灰出口 1801，尾灰出口 1801连接有尾灰管道1802。该尾灰管道1802的末端比圆筒体13的顶端略低，以调整圆筒体13内的液面高度。尾灰管道1802的末端设有液面调节装置19 (如图4所示)，液面调节装置19包括插在尾灰管道1802内的细管1901、固定连接于细管1901顶端的封盖1903、固定连接于封盖1903顶端的丝杆1904，其中细管1901的外径和尾灰管道1802的内径一致，且细管1901上部的侧壁上设有多个长孔1902 ;丝杆1904上设有旋柄1905，通过旋转旋柄1905使丝杆1904转动，从而带动插在尾灰管道1802内的细管1901上下运动，通过调节尾灰流出的长孔1902的高度调节圆筒体13内的液面。尾灰箱位于尾灰管道1802的末端，且套在尾灰管道1802之外，尾灰箱的下部开有排灰口。·另外，可设置两个本实施例的浮选设备进行二级浮选，即将第一级浮选设备得到的颗粒物作为原料输送到第二级浮选设备进行第二级浮选。实施例2本实施例的粉煤灰浮选工艺包括如下步骤⑴将粉煤灰原料准备成待浮选的混合物料；⑵在第一浮选设备中使步骤⑴中所得的混合物料从第一浮选设备的上部下落；⑶通过设于第一浮选设备内的气泡扩散装置在第一浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤⑵中落下的混合物料形成逆流接触；该步骤中，通过设于第一浮选设备内下部的推流装置使流到第一浮选设备内下部的部分混合物料向上运动，形成循环，该推流装置设置于所述气泡扩散装置的下方，且其推流方向竖直指向所述气泡扩散装置的上方；利用变频控制推流装置的搅拌叶片的转速，进而控制混合物料的循环量及尾灰量；通过一条或多条纵向设置于浮选设备筒壁上、且两端与第一浮选设备的筒壁流体连通的循环管道导流，使位于浮选设备内的部分混合物料通过该循环管道流下；⑷收集步骤⑶中气体向上运动而形成的、从第一浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物。如图5-图6所示，实施本实施例工艺的浮选设备，与实施例I中的浮选设备类似，其区别在于潜水搅拌器26有三台，其位于圆筒体23和尾灰收集装置28围成的空间内，且位于气泡扩散装置的下方，具体而言，其位于圆筒体23和尾灰收集装置28的交界处；其推流方向与均为竖直向上。三台潜水搅拌器26位于同一水平面(低于循环管道2301的下端所在的平面)，且相邻潜水搅拌器26之间的夹角为120°。另外，可设置两个本实施例的浮选设备进行二级浮选，即将第一级浮选设备得到的颗粒物作为原料输送到第二级浮选设备进行第二级浮选。进一步地，两级浮选设备可以不一样。例如，可以实施例I的浮选设备作为第一级浮选设备，实施例2的浮选设备作为第二级浮选设备；也可以实施例2的浮选设备作为第一级浮选设备，实施例I的浮选设备作为第二级浮选设备。虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的发明范围所涵盖。·
权利要求
1.一种曝气式粉煤灰浮选工艺方法，其至少包括第一级浮选，所述第一级浮选包括如下步骤 (1)将粉煤灰原料准备成待浮选的混合物料； ⑵在第一浮选设备中使步骤⑴中所得的混合物料从第一浮选设备的上部下落； ⑶通过曝气装置的气泡扩散装置在第一浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤(2)中落下的混合物料形成逆流接触； ⑷收集步骤⑶中气体向上运动而形成的、从所述第一浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物； 其中，通过设于所述第一浮选设备内下部的推流装置使部分落到所述浮选设备内下部的混合物料向上运动。·
2.如权利要求I所述的工艺方法，其中，所述曝气装置为鼓风曝气装置，其包括风送装置、气体输送管道、气泡扩散装置；所述气泡扩散装置包括气体扩散孔或气体扩散管，其位于所述第一浮选设备内；所述风送装置通过气体输送管道与所述气泡扩散装置相连。
3.如权利要求I所述的工艺方法，其中，利用变频控制所述推流装置的搅拌叶片的转速。
4.如权利要求3所述的工艺方法，其中，通过一条或多条纵向设置于浮选设备筒壁上、且两端与第一浮选设备的筒壁流体连通的循环管道导流，使位于第一浮选设备内的部分混合物料通过该循环管道流下。
5.如权利要求2所述的工艺方法，其中，所述推流装置设置于所述气泡扩散装置的侧下方，且其推流方向与所述气泡扩散装置所在平面所成的角度大于0°且小于90°。
6.如权利要求2所述的工艺方法，其中，所述推流装置设置于所述气泡扩散装置的下方，且其推流方向与所述气泡扩散装置所在平面垂直。
7.如权利要求I所述的工艺方法，其中，在所述混合物料中通入向下的气体，以使所述混合物料顺利下落并控制下落的速度。
8.如权利要求I所述的浮选工艺，其进一步第二级浮选，所述第二级浮选包括如下步骤 (5)在第二浮选设备中使步骤⑷中所得的颗粒物从上部下落； (6)通过曝气装置的气泡扩散装置在第二浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤(5)中落下的混合物料形成逆流接触； (7)收集步骤(6)中气体向上运动而形成的、从所述第二浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物。
其中，通过设于所述第二浮选设备内下部的推流装置使部分落到所述浮选设备内下部的混合物料向上运动。
9.如权利要求8所述的工艺方法，其中，在步骤⑷、(5)之间还包括如下步骤进一步向步骤⑷中所得的颗粒物加入浮选剂和/或捕收剂。
10.如权利要求8所述的工艺方法，其中，在第一级和第二级浮选的基础上，还包括更多级的浮选。
全文摘要
本发明提供了一种曝气式粉煤灰浮选工艺方法，其包括第一级浮选，该第一级浮选包括如下步骤:⑴将粉煤灰原料准备成待浮选的混合物料；⑵在第一浮选设备中使步骤⑴中所得的混合物料从第一浮选设备的上部下落；⑶通过曝气装置的气泡扩散装置在第一浮选设备中形成向上吹送的气体，该气体与步骤⑵中落下的混合物料形成逆流接触；其中曝气装置包括气泡扩散装置；该气泡扩散装置位于第一浮选设备的筒体内，且位于落料管道底端的下方，其包括多个用于气泡溢出的气体扩散孔或气体扩散管；⑷收集步骤⑶中气体向上运动而形成的、从第一浮选设备之顶端或上部溢流的颗粒物；其中，通过设于第一浮选设备内下部的推流装置使部分落到第一浮选设备内下部的混合物料向上运动。
文档编号B03D1/14GK102744154SQ20121025817
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者许闽清 申请人:福建省龙岩龙能粉煤灰综合利用有限公司