【摘要】：資源供需矛盾的日益加劇使得礦物加工對資源綜合利用,甚至對其全元素利用的需求更加迫切,礦物加工產物的高值化研究已成為學科發(fā)展關注的焦點。煤炭洗選是潔凈煤技術的源頭,而篩分、浮沉是選煤過程應用最廣泛的工藝之一。在篩分、浮沉得到的分級產物中,礦物質成分和各種微量含量往往具有較大的差異。因此研究礦物質及微量元素在洗選過程中的分布規(guī)律對有效富集煤中礦物質及微量元素,推動煤炭高效利用具有重要的理論意義和應用價值。本文以平朔礦區(qū)弱黏煤為研究對象,在分析原煤基本性質的基礎上,通過篩分、浮沉試驗獲得各粒度級和各密度級產物,且對各級產物進行高溫灼燒制得灰化產物,采用X射線衍射法對各級產物及其灰分中礦物質進行定性定量分析,化學分析法測定鎵元素含量,ICP-OES測定鋰元素含量,通過礦物質與微量元素關系分析了二者的相關性,并且通過逐級化學提取法對煤中鎵、鋰兩種元素的賦存狀態(tài)進行了初步研究。最后對安太堡選煤廠工藝流程中的礦物質及鎵、鋰元素的遷移規(guī)律以及鎵、鋰元素與礦物質之間的親和性關系進行了深入討論。結果如下:(1)粒度分級礦物質、鎵、鋰分布規(guī)律表明:隨著粒度的增加,礦物質及鎵、鋰元素含量總體呈現降低的趨勢。灰化前礦物質高嶺石含量在各粒度級中變化較為明顯,在-0.045mm粒度級中,高嶺石含量最高,達到21.22%;鎵元素含量在各粒度級中變化不大,基本在7.8-15.9μg/g的范圍內;鋰元素含量為456-536μg/g,且隨著粒度級的增大有略微降低的趨勢,降低幅度不明顯,最大最小值差為80μg/g�；一蟮V物質硬石膏在各粒級中差異最明顯,在-0.045mm粒度級中,硬石膏達到17.23%;鎵元素含量均高于30μg/g,其中小粒度級的煤灰中鎵元素富集的量最大,富集比為3.36;鋰元素含量為330-500μg/g,隨著粒度級的增大先增加后降低,降低幅度為170μg/g;在0.045-0.074mm粒度級含量達到最高,含量為501.4μg/g。(2)密度分級礦物質、鎵、鋰分布規(guī)律表明:隨著密度的增加,礦物質及鎵、鋰元素總體呈現增加的趨勢�；一案髅芏燃壷懈邘X石的含量最高,+2.0g/cm~3密度級中,達到53.11%;鎵元素呈現輕微的遞增趨勢,范圍為9-14μg/g;鋰元素含量為147-1987μg/g,隨著密度級的增加有明顯的升高趨勢,最大最小值差為1800μg/g�；一蟾髅芏燃壍V物質硬石膏、紅柱石、石英在+2.0g/cm~3含量最高,分別為43.12%、14.03%、8.25%;鎵元素含量為5-11μg/g,隨著密度級的增大而逐漸增大;鋰元素含量為50-2300μg/g,隨著密度級的增大逐漸增加,最大最小值差為2250μg/g。(3)分級產物灰化前后礦物質、鎵、鋰之間的相關性分析結果表明:分級產物灰化前高嶺石與鎵、鋰元素的相關性最強,相關性系數分別為0.961和0.947。分級產物灰化后石英、紅柱石、硬石膏與鎵元素的相關性較強,分別為0.891、0.704、0.797。石英、赤鐵礦、紅柱石與鋰元素的相關性較強,分別為0.921、0.965和0.678。另外,在粒度級試驗樣品中,鎵、鋰富集因子范圍分別為0.4-0.85和0.62-0.98。在密度級試驗樣品中,鎵、鋰富集因子范圍分別為0.5-0.85和0.62-0.94。說明分級產物中的鎵、鋰元素在灰化的過程中,一部分以氣體的形式逸出,絕大多數以固態(tài)的形式富集到灰分中。(4)逐級化學提取法中兩種元素的富集狀態(tài)規(guī)律表明:鎵元素在腐殖酸結合態(tài)、有機態(tài)、殘渣態(tài)中含量較大,分別為24%、21%和17%。因殘渣態(tài)主要由硅酸鹽礦物質組成,而黏土礦物質存在大量硅酸鹽礦物質,說明平朔煤中鎵元素主要賦存于有機物及黏土礦物中。鋰元素在殘渣態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)中占絕大部分,含量分別為30%和42%。說明平朔煤中鋰元素在提取過程中更多地進入碳酸鹽晶格和硅酸鹽晶格中,主要賦存于碳酸鹽和粘土礦物質中。(5)礦物質及鎵、鋰元素在選煤生產工藝過程中的分布規(guī)律表明:隨著矸石化程度的提高,產物中礦物質、鎵、鋰元素的含量也在不斷提高。但是從元素富集率來看,精煤中的富集效果最好,隨著矸石程度變大,富集效果反而變差。整體來看,無論從含量以及富集程度,末煤的三種產物都較塊煤的三種產物的效果顯著。產物灰化前鎵元素、鋰元素與高嶺石的相關性較強。產物灰化后的煤灰中鎵、鋰元素主要與石英的相關性較強;其它的礦物質相對較弱,說明鎵、鋰元素與硅鋁氧化物的親和性較好。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD94;TQ533

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本文編號：2706986