脱硫石膏脱色捕收剂浮选试验设计

脱硫石膏脱色捕收剂浮选试验设计

　　脱硫石膏脱色捕收剂浮选试验设计

　　一、试验目的

　　一句话说清楚：找出脱色剂和捕收剂的最佳用量组合，让脱硫石膏白度最高、碳去除最彻底、滤饼含水率最低。不是单因素优化，是多因素耦合优化。

　　二、试验材料

　　脱硫石膏原矿取自电厂脱硫塔出口，自然堆放15天以上，含水率12%左右。先做基本表征：碳含量2.8%，白度62，硫酸钙含量88%，pH4.8，铁锰含量0.04%。把这些数据记下来，后面所有效果都以此为基准。

　　脱色剂选双氧水27.5%工业级，捕收剂选油酸工业级，起泡剂选松醇油，絮凝剂选阴离子PAM分子量1200万。这四样是基础配方，后面改性的替换进来就行。

　　三、单因素试验先扫一遍

　　别上来就做正交，先用单因素把每个药剂的有效范围摸清楚。

　　脱色剂用量：取500毫升矿浆200克，调pH到4.5，加双氧水0.5%、1%、1.5%、2%、3%，搅拌速度300转每分钟，反应15分钟，取样测白度。预期结果是1.5%时白度到85，2%到88，3%到89但增量不大了。超过2%就是浪费，双氧水在分解不是在脱色。所以有效范围锁定0.8%到2%。

　　捕收剂用量：在白度最高的那个双氧水用量基础上，加油酸10、20、30、40、50毫克每升，MIBC固定30克每吨，浮选时间8分钟。预期20毫克每升时碳去除率80%，30毫克每升到90%，40毫克每升到93%但石膏表面残留开始增加。有效范围15到35毫克每升。

　　起泡剂用量：在最优油酸用量下，变MIBC用量10、20、30、40、50克每吨。预期30克每吨最优，少了气泡不够，多了气泡太细反而带不动车。

　　絮凝剂用量：浮选完的矿浆加PAM，变量5、10、15、20克每吨。预期10克每吨时滤饼含水率22%，15克每吨到19%，20克每吨反而升到21%因为过量了。

　　单因素做完，每个因素选三个水平：低、中、高。双氧水1%、1.5%、2%；油酸15、25、35毫克每升；MIBC 20、30、40克每吨；PAM 8、12、16克每吨。四因素三水平，正交表L9(3^4)刚好够用。

　　四、正交试验设计

　　用L9正交表安排9组试验，每组重复3次取平均值。

　　评价指标不要只看白度，要建一个综合评分。白度占40分，碳去除率占30分，滤饼含水率占30分。比如白度88得35分，碳去除92%得27分，含水率20%得25分，总分87。这样一张表就能看出哪组最优。

　　预期结果：第5组（双氧水1.5%、油酸25毫克每升、MIBC 30克每吨、PAM 12克每吨）综合分最高。但这只是静态最优，浮选是动态过程，时间和搅拌速度还没考虑进去。

　　五、动态浮选试验补上

　　正交试验都是固定时间8分钟，但实际浮选是时间依赖的。

　　取最优药剂组合，做时间梯度试验：2、4、6、8、10、12、15分钟，每分钟取一次矿浆测上清液浊度和碳含量。

　　画一条碳去除率随时间变化的曲线，你会看到前4分钟直线上升，4到8分钟变缓，8分钟之后基本平了。这个拐点就是最优浮选时间，不是越长越好。

　　同时测搅拌速度的影响：200、300、400、500、600转每分钟。预期400转最优，太慢气泡和颗粒碰不上，太快气泡打碎了而且把已经附着的颗粒又冲下来。

　　把时间和搅拌速度的最优值锁定，和正交的药剂最优值组合，才是真正的全局最优。

　　六、温度和pH的耦合试验

　　北方最关心冬季效果，所以温度必须做。

　　取矿浆分成四份，分别在5度、15度、25度、35度下做最优药剂组合的浮选。5度时油酸接近凝固，白度只有78，碳去除65%。这时候把油酸换成油酸钠，同样条件再做一遍，白度回到84，碳去除88%。这就是为什么北方必须用油酸钠的试验依据。

　　pH的影响更大。调矿浆pH到3、4、5、6、7五个点，固定其他条件。pH4到5时白度最高88，pH3时双氧水分解太慢白度只有80，pH6时双氧水几分钟就分解完了白度82。所以pH必须控在4到5之间，用硫酸调，别用盐酸，氯离子对后续建材应用有影响。

　　七、改性捕收剂的对比试验

　　前面正交用的是普通油酸，现在把改性油酸加进来做对比。

　　保持其他条件不变，分别用普通油酸、PEG接枝油酸、纳米乳液油酸做三组平行试验。

　　预期PEG接枝油酸组：白度89，碳去除93%，滤饼含水率18%，石膏表面残留油酸80毫克每公斤。

　　纳米乳液组：白度88，碳去除91%，含水率17%，残留60毫克每公斤，但药剂成本高15%。

　　普通油酸组：白度86，碳去除88%，含水率22%，残留300毫克每公斤。

　　数据摆出来，改性值不值一目了然。