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炉渣是化肥厂造气过程中产生的副产品,将炉渣的碳灰分离是炉渣获得综合利用前提条件。炉渣中含有约22.65%的碳,它是以无定型碳的形式存在。其灰渣的矿物组成主要是:莫来石类、石英以及钾长石等。对碳以及灰渣矿物的接触角进行检测分析可以得到:碳的接触角随着捕收剂浓度的增加而增大,而灰渣矿物则相反。因此随着捕收剂浓度的增大,碳和灰渣矿物的可浮性差别会越来越大。浮选体系过程分析结果表明:水介质中捕收剂与碳界面之间的力为引力,与脉石矿物界面之间的作用力为斥力,因此捕收剂能够附着在焦炭表面,使二者的疏水性差别更明显。气泡携带矿粒上浮的条件是气泡临界直径(D)与矿粒(d)满足的关系式为D>d.((δ固-δ液)/δ液)1/3。矿粒要牢固的粘着于气泡的条件是:sinθ>gk3δ液/6γ液气d2+d/4γ液气(2γ液气/R-hgδ液),由此可见,在其他条件如矿浆浓度、气泡粒径等相同的情况下,浮选需要有一个合适的粒度范围。本浮选实验中,最佳磨矿粒度d80为0.2mm。通过对煤油和轻柴油两种捕收剂以及松醇油、正丁醇和仲辛醇等起泡剂的最佳用量和最佳配合的研究,确定了从炉渣中浮选碳的最佳药剂为轻柴油和仲辛醇。浮选的最佳工艺条件为:粗选中加入轻柴油为180g/t炉渣,仲辛醇为200g/t炉渣,每次浮选时间为5min,浮选矿浆浓度为25%,充气量为0.35m3/m2·min,牛顿分离效率为52.6%:精选中加入轻柴油为24g/t炉渣,仲辛醇为48g/t炉渣,每次浮选时间为3min,实现精矿品位为83.53%,精矿回收率达到63.5%。根据实验室数据确定最佳工业浮选方案为“一粗,一扫,一精”。其中的磨矿设备选用了格子型长筒球磨机:浮选机选用XJM-4型浮选机。山西丰喜公司项目进行技术经济分析,其净现值NPV=3668.22>>0;投资收益率为136.1%,免税收益率为192.0%,因此确定本项目是可行的。