我国是产煤大国也是耗煤大国，作为不可再用能源的煤炭消耗量一半以上都是用于燃烧发电，但是在燃烧过程中，平均每三吨煤燃烧就会产生一吨的粉煤灰。近年来，随着社会经济的快速发展，电力工业行业也出现越来越多的大型发电机组装机运营。具有高挥发成分的褐煤、次烟煤和高硫煤作为燃料应用越来越普遍，而这些煤的燃烧后面一般都会形成高钙粉煤灰。根据在某些地区的统计，高钙粉煤灰的排放量已经远远高于低钙粉煤灰，并且呈愈演愈烈的趋势，严重影响综合回收利用的发展方针。

粉煤灰中的未燃炭含量严重影响其作为建材产品使用时的质量指标，因此，对粉煤灰进行脱炭处理是提高其利用效率的重要手段。同时，由于粉煤灰颗粒的粒度细小、灰质颗粒与炭质颗粒之间的疏水性差异等因素，目前浮选仍然是粉煤灰脱炭的主导方法。我们采用乳化浮选的方法，对高钙粉煤灰进行脱炭处理，以降低其脱炭处理的成本，取得了较好的效果。

1、高钙粉煤灰性质

高钙粉煤灰来自火力发电厂，为了减少大气污染，采用生石灰作为固硫剂，对高硫低阶烟煤进行固硫燃烧，所产生的高钙灰其外观类似于水泥，颜色为褐灰色，用手摸之具有滑感，粒度细、有结块，稍稍用力结块会碎，有少量大颗粒（+1mm）结块炉渣。水分含量6.89%，真密度为2.45g/cm3。

对高钙粉煤灰进行矿物组成分析，其中非晶物质、石英及石膏含量比较高，伊利石及伊/蒙混层含量次之，方解石、长石和赤铁矿含量少。非晶质体主要是未燃烧完全的炭粒、玻璃体和次生褐铁矿。硬石膏含量比较高，硬石膏是高钙粉煤灰的特征相，它主要是由固硫剂CaO和炉内的O2、SO2反应生成的CaSO4。高钙粉煤灰颗粒的形状不规则，主要以表面光滑的球形颗粒和结构疏松的不规则多孔玻璃质颗粒组成。多孔未燃炭多被无机矿物质包裹、罩盖，不利于浮选分离。

由于本高钙粉煤灰灰分含量高达88%，无法测其接触角；以及残炭粒度极细，不能通过显微镜进行分离收集；因此对高钙粉煤灰进行一粗一精浮选收集精炭（灰分为16.54%），通过多次微波清洗，减少药剂影响，烘干、制片，测其接触角。选取实验室气煤和焦肥煤进行测试比较，精炭的接触角平均值为36.2°，气煤的接触角平均值为66.3°，焦肥煤接触角平均值高达109.1°。

高钙粉煤灰钙质矿物含量高，造成浮选矿浆钙离子含量高；其粒度组成细；高温燃烧造成未燃炭表面物理化学性质发生巨大变化，内部多孔，结构疏松，失去大部分脂肪链结构，表面氧化严重，残炭表面罩盖严重；精炭润湿性差；加之高钙粉煤灰矿物组成的自然属性使得浮选脱炭体系泡沫稳定性差。以上因素影响了未燃炭的有效浮选脱除回收。

2、高钙粉煤灰浮选试验研究

（1）高钙粉煤灰常规粗选药剂用量试验

高钙粉煤灰中的残炭表面性质复杂，且由于长期浸泡在水中，表面氧化更为严重，浮选活性比煤泥要低得多。与煤泥浮选相比，高钙粉煤灰中残炭含量相对比较低，起泡剂用量对浮选的效果影响不大；与煤粒相比残炭的孔隙率大，其对捕收剂的吸附会增加。经过大量的试验证明，适当提高矿浆浓度有利于高钙粉煤灰的浮选脱炭。

同一捕收剂用量情况下，当起泡剂用量小于800g/t时，起泡剂用量对浮选效果影响不明显；当起泡剂用量为800g/t时，尾灰烧失量下降显著。当捕收剂用量增加到2500g/t时，起泡剂用量为800g/t时，才能达到尾灰烧失量≤5%的要求。虽然高钙粉煤灰残炭含量只有12%左右，但是由于其物理化学、表面性质等原因，造成分选过程需要消耗比煤泥浮选更多的药剂。综合考虑浮选结果和经济效益，认为较好药剂用量为柴油2500g/t，仲辛醇800g/t。

（2）高钙粉煤灰药剂乳化浮选试验

乳化柴油粒度对浮选的影响：通过药剂的乳化可以降低药剂的消耗量。经过试验可以得出，乳化柴油用量为1000g/t时，尾灰烧失量均降低到5%以下，随着乳化柴油中位径的减小，尾灰烧失量也在减小；残炭灰分呈先降低后增高的趋势，其主要原因为尾灰颗粒细、含有大量微孔、比表面积大、表面能高，容易与极细的乳化油颗粒黏附，与气泡接触；微细粒矿物颗粒质量小，重力可忽略，不易脱落进入泡沫层，造成残炭灰分夹带严重，残炭灰分变高。综合考虑尾灰烧失量和残炭灰分，中位径为14.5nm的乳化柴油浮选效果非常好。

乳化柴油用量对浮选的影响：随着乳化柴油用量的增加，尾灰烧失量减少，可燃体回收率增加，残炭灰分也在相应增加。在乳化柴油用量为800g/t时，尾灰烧失量为4.98%，已经达到了尾灰烧失量要求；在乳化柴油用量大于1000g/t时，浮选效果基本没有变化。权衡残炭最终利用问题，以及浮选成本问题，认为乳化柴油用量为1000g/t时浮选效果非常好。

3、结论

通过对高钙粉煤灰理化性质的考察，以及常规浮选和乳化浮选方法对高钙粉煤灰分选对比试验得出以下结论：

（1）高钙粉煤灰粒度组成极细，表面氧化严重，精炭润湿性差，造成其浮选困难，药剂耗量大；

（2）通过常规浮选试验研究，在柴油用量为2500g/t，仲辛醇用量为800g/t时，尾灰烧失量可以降低到5%以下，但是捕收剂柴油用量过高；

（3）药剂乳化可以显著降低捕收剂柴油用量，当选用中位径为14.5nm的乳化柴油用量为1000g/t，仲辛醇用量为800g/t时，尾灰烧失量降到4.12%，残炭的灰分为45.17%。

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