Nội dung bài báo giới thiệu một cách tổng quan kết quả một số
công trình nghiên cứu điển hình về cơ chế ảnh hưởng của các yếu
tố như: đặc điểm kết cấu và thành phần hóa học của than, đặc điểm
bề mặt phân chia pha, hình dạng và kích thước hạt, quá trình nhiệt
phân than ở nhiệt độ thấp, độ nhám bề mặt của than đến tính chất
hóa lý bề mặt than, hay ảnh hưởng đến tính nổi và hiệu quả tuyển
nổi mùn than. Bài báo cũng đi sâu giới thiệu tổng quan về một số
giải pháp nhằm nâng cao tính nổi và hiệu quả tuyển nổi mùn than.
6 trang |
Chia sẻ: thuyduongbt11 | Ngày: 16/06/2022 | Lượt xem: 230 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tổng quan về cơ chế ảnh hưởng của các yếu tố và giải pháp nâng cao tính nổi của mùn than, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 252
Tổng quan về cơ chế ảnh hưởng của các yếu tố và giải pháp
nâng cao tính nổi của mùn than
Lưu Quang Thủy1
1Phòng Tổ chức cán bộ, Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh
* Email: thuycnqn@gmail.com
Mobile: 0912272046
Tóm tắt
Từ khóa:
Mùn than; Tính nổi; Tuyển nổi;
Yếu tố ảnh hưởng.
Nội dung bài báo giới thiệu một cách tổng quan kết quả một số
công trình nghiên cứu điển hình về cơ chế ảnh hưởng của các yếu
tố như: đặc điểm kết cấu và thành phần hóa học của than, đặc điểm
bề mặt phân chia pha, hình dạng và kích thước hạt, quá trình nhiệt
phân than ở nhiệt độ thấp, độ nhám bề mặt của than đến tính chất
hóa lý bề mặt than, hay ảnh hưởng đến tính nổi và hiệu quả tuyển
nổi mùn than. Bài báo cũng đi sâu giới thiệu tổng quan về một số
giải pháp nhằm nâng cao tính nổi và hiệu quả tuyển nổi mùn than.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Tuyển nổi mùn than có công nghệ đơn giản,
dễ quản lý và được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam
và trên Thế giới [1]. Ngoài ra trong những năm gần
đây, cùng với quá trình cơ giới hóa ngành than
cũng như khai thác ngày càng xuống sâu làm cho
chất lượng than nguyên khai ngày càng giảm, tỷ lệ
mùn than trong than nguyên khai có chiều hướng
gia tăng. Mùn than đưa tuyển nổi có cấp hạt rộng,
độ tro cao, tính chất bề mặt không ổn định; quá
trình thành tạo, kết cấu và thành phần hóa học của
các loại than cũng không giống nhau đã ảnh hưởng
đến tính dính ướt của than cũng như gặp nhiều khó
khăn trong quá trình tuyển nổi mùn than[4,5], chất
lượng than sạch sau tuyển nổi không đáp ứng được
yêu cầu, tiêu hao thuốc tuyển nổi tăng, độ tro đá
thải thấp. Để khắc phục những tồn tại đó và yêu
cầu nâng cao hiệu quả tuyển nổi mùn than đã có
nhiều tác giả đi sâu nghiên cứu về cơ chế ảnh
hưởng của các yếu tố đến tính nổi của than cũng
như các giải pháp nhằm cải thiện hiệu quả tuyển
nổi mùn than. Do đó giới thiệu tổng quan về kết
quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tính
nổi của than và các giải pháp xử lý, điều chỉnh bùn
than nhằm nâng cao tính nổi và hiệu quả tuyển nổi
mùn than là cơ sở quan trọng cho các nhà quản lý,
nhà máy, phân xưởng tuyển trong việc hoàn thiện
và nâng cao hiệu quả làm việc của dây chuyền
tuyển nổi mùn than.
2. TỔNG QUAN VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN
CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ TUYỂN NỔI
MÙN THAN
Với mục đích cải thiện tính nổi của mùn
than, đặc biệt là loại mùn than có giá trị thấp, hiện
nay các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước chủ
yếu nghiên cứu về: các giải pháp xử lý, điều chỉnh
bùn than trước khi đem tuyển nổi; sử dụng các loại
thuốc tuyển nổi thế hệ mới và cơ chế, mức độ hấp
phụ thuốc tuyển lên bề mặt hạt khoáng, dưới đây là
kết quả của một số nghiên cứu điển hình.
Thứ nhất là xử lý, điều chỉnh bùn than trước
khi tuyển nổi [6]: Tác giả ZengChangLong đã lợi
dụng sóng siêu âm để xử lý, điều chỉnh bùn than
trước tuyển nổi, không những có thể làm tăng thu
hoạch than sạch, mà còn cơ bản giữ ổn định được
độ tro than sạch. TangWenZhe phát hiện khi sử
dụng vi sóng có tác dụng làm sạch lớp khoáng vật
thuộc họ Sét bám dính trên bề mặt có dạng lõm của
hạt than, tạo ra bề mặt mới có tính kỵ nước tốt hơn;
sử dụng vi sóng để xử lý bùn than trước tuyển nổi
có tác dụng nâng cao độ hoàn thiện tuyển nổi và
mức độ khử lưu huỳnh trong than. Prasad K và
nhóm nghiên cứu đã tiến hành thêm một bước
nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý, điều
chỉnh bùn than bằng sóng siêu âm đến hiệu quả
tuyển nổi, kết quả minh chứng ở thời gian xử lý
nhất định thì có thể làm tăng thu hoạch than sạch
và tăng tốc độ tuyển nổi, tuy nhiên nếu kéo dài thời
gian xử lý bùn than bằng sóng siêu âm sẽ làm giảm
thu hoạch sản phẩm than sạch (nguyên nhân là sau
khi được làm sạch bề mặt bằng sóng siêu âm các
hạt than liên kết với nhau tạo ra tổ hợp hạt ảnh
hưởng tới hiệu quả tuyển nổi). Atesok G và nhóm
nghiên cứu phát hiện khi nghiền than đầu có cho
thêm nhựa đường sau đó đưa tuyển nổi không
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 253
những làm tăng thu hoạch sản phẩm than sạch mà
còn làm giảm độ tro của sản phẩm này, ngoài ra tác
giả còn sử dụng một số hợp chất hóa học có hoạt
tính bề mặt như axit, dầu trong quá trình xử lý bùn
than trước khi tuyển cũng cải thiện được tính nổi
của mùn than. Jena M S và nhóm nhiên cứu đã cho
thêm etanot và butanol vào quá trình xử lý bùn
than trước khi tuyển nổi, kết quả cả etanot và
butanol đều có tác dụng cải thiện tính nổi của bùn
than, tuy nhiên mức độ cải thiện tính nổi của
butanol tốt hơn so với ethanol. LiYongJun đã
thông qua sấy than đầu trước khi tuyển nổi đã làm
giảm đáng kể các phân tử nước liên kết và các gốc
chứa ôxy trong hạt than, kết quả tính nổi của than
sau khi sấy được tăng lên đáng kể. Các tác giả
XuNing, HuZhiPo, đều có các công trình nghiên
cứu về việc sử dụng bức xạ vi sóng để xử lý mùn
than trước khi tuyển nổi, các tác giả đã lợi dụng sự
gia tăng nhiệt của vi sóng để nghiên cứu quy luật
làm giảm ảnh hưởng của các gốc có cực đến tính
nổi của than, tác giả còn nghiên cứu sâu hơn về cơ
chế tác dụng điều chỉnh, khống chế các gốc có cực
trong than của bức xạ vi sóng, kết quả nghiên cứu
chứng minh việc điều chỉnh nhiệt độ của bùn than
bằng phương pháp bức xạ vi sóng có hiệu quả hơn
nhiều so với phương pháp điều chỉnh nhiệt độ
thông thường trong việc làm sạch, làm giảm các
gốc có cực trong than. TS. Lưu Quang Thủy [3] và
RenRuiChen [4,5] cùng có những nghiên cứu về sử
dụng xiclon thủy lực để khử mùn (slam) của than
trước khi đưa tuyển nổi, kết quả nghiên cứu biểu
thị không chỉ làm giảm độ tro bùn than đưa tuyển
nổi, mà còn làm giảm ảnh hưởng của cấp hạt mịn
đến quá trình tuyển nổi mùn than cấp hạt thô hơn.
Thứ hai là sử dụng thêm các chất hoạt tính
bề mặt [6]: trong quá trình cải thiện bề mặt kỵ nước
của than thường sử dụng các chất hoạt tính bề mặt
có phân tử không đối xứng, khi hấp phụ lên bề mặt
hạt, bộ phận ưa nước của chất hoạt tính bề mặt sẽ
liên kết với các gốc có cực trên bề mặt hạt than, còn
phần kỵ nước của thuốc sẽ quay về phía pha lỏng,
do đó làm tăng diện tích kị nước trên bề mặt hạt
than và có lợi cho việc hấp phụ dầu không cực lên
bề mặt hạt than. ZhangXue thông qua quá trình mô
phỏng động lực học phân tử để nghiên cứu sự thay
đổi về chi phí gốc ethoxy (C2H5O-) của chất hoạt
tính bề mặt trong quá trình hấp phụ lên bề mặt than
nâu làm ảnh hưởng đến tính dính ướt của bề mặt.
Kết quả biểu hiện, khi tăng chi phí gốc ethoxy của
chất hoạt tính bề mặt thì không những làm cho lớp
hấp phụ của chất hoạt tính bề mặt trên bề mặt than
nâu trở lên chắc hơn, mà còn có lợi cho việc hấp
phụ các chất chất hoạt tính bề mặt dạng không cực
lên bề mặt than nâu. Khi tăng chi phí gốc ethoxy
(C2H5O-) sẽ làm tăng diện tích liên kết giữa gốc
ethoxy với các gốc có cực chứa ôxy trên bề mặt
than nâu và cũng làm giảm khả năng tương tác với
nước của hạt than, hay chính là thêm một bước làm
giảm diện tích ưa nước trên bề mặt than nâu khi
tăng chi phí gốc ethoxy của chất hoạt tính bề mặt.
Thứ ba là nghiên cứu sản xuất thuốc tuyển
nổi mới, quá tình phối hợp giữa thuốc tuyển nổi và
thuốc nhũ hóa [2,6]: PuWenChen khi sử dụng dầu
diesel sinh học làm thuốc tập hợp thay thế dầu
diesel phổ thông, khi tuyển nổi với yêu cầu độ tro
sản phẩm than sạch như nhau thì khi sử dụng dầu
diesel sinh học cho thu hoạch sản phẩm than sạch
cao hơn so với dầu diesel phổ thông. Jia R và
nhóm nghiên cứu sử dụng Tetrahydrofurfuryl
(THF) làm thuốc tập hợp, tác giả đã tiến hành các
thí nghiệp so sánh giữa loại thuốc tập hợp (THF)
với thuốc tập hợp thông thường là Dodecane, tác
giả cho rằng thuốc tập hợp (THF) có thể kết hợp
với gốc có cực chứa ôxy trên bề mặt hạt than và kết
cấu vòng benzen tạo thành các liên kết hydro, kết
quả thí nghiệm hiển thị trước khi cho thuốc tập hợp
Dodecane vào bùn than, ta cho một lượng rất nhỏ
thuốc tập hợp THF vào trước sẽ làm tăng đáng kể
tính nổi của bùn than. TS. Phạm Văn Luận và
nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu từ thuốc tập hợp,
thuốc tạo bọt thông thường cùng với các chất phụ
gia khác tạo ra hỗn hợp thuốc tuyển nổi có hiệu
quả với bùn than của Công ty Tuyển than Hòn Gai-
Vinacomin (thuốc tuyển A2, H2 và H29), ở cùng chi
phí thuốc tuyển và nồng độ pha rắn của bùn tuyển
nổi, thì hiệu quả tuyển của các loại thuốc tuyển
nhập khẩu và ba hỗn hợp thuốc điều chế được
không khác nhau nhiều. Thậm chí kết quả tuyển
của thuốc mới điều chế còn có một số chỉ tiêu
tuyển cao hơn.
3. CƠ CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU
TỐ ĐẾN TÍNH NỔI MÙN THAN
3.1. Kết cấu hóa học và thành phần hóa học
của than
Cấu trúc và thành phần hóa học của than
quyết định tính chất hóa lý trên bề mặt than và
trạng thái tồn tại trong môi trường nước. Trong quá
trình tuyển nổi, cấu trúc và thành phần hóa học của
than là yếu tố quan trọng quyết định tính nổi, loại
và chi phí thuốc tuyển trong tuyển nổi mùn than.
Than được tạo thành bởi các cao phân tử hữu cơ và
các khoáng vật vô cơ, trong đó thành phần hữu cơ
là thành phần chính, chủ yếu và có ích của than.
Tính dính ướt cao hay thấp ảnh hưởng trực tiếp đến
tính nổi tốt hay xấu của than và chủ yếu phụ thuộc
vào tính chất của thành phần hưu cơ trong than.
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 254
Thành phần hữu cơ trong than chủ yếu là
các vòng hydrocacbon thơm được ngưng tụ, trong
cấu trúc của nó chứa hydrocacbon aliphatic và các
nhánh nhóm chức khác nhau, như nhóm chứa oxy
–OH, >C =O, –COOH; nhóm chứa Nitơ –NH2;
nhóm chứa lưu huỳnh –SR cùng nhau tạo thành
cấu trúc liên kết chéo[9]. Các vòng hydrocacbon
thơm của than về cơ bản có tính kỵ nước. Trong
dung dịch nước, các vòng hydrocacbon này bị hấp
phụ bởi ion định thế, khiến nó cũng có một mức độ
ưa nước nhất định. Còn các nhóm chức khác có
tính ưa, kỵ nước không giống nhau, cụ thể: nhóm
chức có chứa ôxy, nitơ cơ bản có tính ưa nước,
nhóm chức chứa lưu huỳnh và hydrocacbon
aliphatic có tính kỵ nước[9]. Từ đó ta thấy, tính dính
ướt của than chịu ảnh hưởng bởi tỷ lệ giữa các
nhóm chức khác nhau trên bề mặt của nó (tỷ lệ
giữa nhóm có tính kỵ nước và nhóm có tính ưa
nước). Về mặt lý thuyết than là bề mặt có tính kỵ
nước tự nhiên yếu.
Tính kỵ nước bề mặt của than có quan hệ
mật thiết với kết cấu và thành phần các nguyên tố
có trong than. Thành phần các chất hữu cơ trong
than bao gồm cacbon, hydro, ôxy, nitơ, lưu huỳnh
và một lượng nhỏ nguyên tố phốt pho. Thành phần
các nguyên tố này chịu ảnh hưởng lớn bởi mức độ
biến chất của than (than hóa, phong hóa), thường
tính kỵ nước tự nhiên của than tỷ lệ thuận với độ
than hóa và tỷ lệ nghịch với độ phong hóa của
than. Than được hình thành qua hai giai đoạn: giai
đoạn than bùn hóa (giai đoạn biến chất thấp), giai
đoạn này chủ yếu tạo thành than bùn và than nâu;
giai đoạn than hóa (giai đoạn biến chất cao), giai
đoạn này chủ yếu tạo thành than Bitum, than
antraxit và graphit, trong đó than nâu và than bitum
có tính nổi tương đối tốt còn than bùn và than
antraxit có tính nổi kém hơn một chút.
Các tác giả LiShaozhang, ZhuShuquan khi
nghiên cứu về mối quan hệ giữa thành phần các
nguyên tố trong than với tính dính ướt của than đã
chỉ ra hàm lượng các nguyên tố H, O, N, nước và
tro trong than tỷ lệ nghịch với tính kỵ nước của
than, trong đó nguyên tố ôxy có ảnh hưởng lớn
nhất đến tính kỵ nước của than, còn các nguyên tố
N, tro, H, S lần lượt ảnh hưởng giảm dần đến tính
kỵ nước của than. Ôxy ảnh hướng mạnh đến tính
kỵ nước của than là do trong than nó tồn tại ở dạng
các gốc định chức mang cực như –OH, >C = O, –
COOH, –CH3 đều có khả năng tương tác tốt với
các lưỡng cực nước.
3.2. Đặc điểm bề mặt tiếp xúc hai pha
Quá trình tuyển nổi than được thực hiện
trong môi trường nước, do đó để giảm năng lượng
tự do của hệ thống (theo định luật thứ II của nhiệt
động học) các lưỡng cực nước luôn có xu hướng
hấp phụ lên bề mặt hạt than tạo thành lớp hydrat
trên bề mặt. Chiều dày và kết cấu của của lớp
hydrat này phụ thuộc vào kết cấu hóa học và tính
chất vật lý của bề mặt hạt than. Cơ bản kết cấu của
than gồm hai bộ phận là bộ phận kỵ nước gồm chủ
yếu là các vòng hydrocacbon thơm, còn bộ phận ưa
nước chủ yếu là các nhóm định chức chứa ôxy. Hai
bộ phận này kết hợp với nước tạo thành lớp hydrat
có chiều dày và kết cấu không giống nhau, được
mô tả ở hình 1:
Hình 1. Cấu trúc lớp hydrat trên bề mặt than
Bộ phận ưa nước trên bề mặt hạt than chứa
các nhóm có cực nên rất dễ dàng định hướng và
liên kết với các lưỡng cực nước tạo thành lớp
hydrat. Ngoài ra trên bề mặt hạt than chứa các
nhóm chức có tính axit yếu, thì trong môi trường
nước bị phân ly, thể hiện ở phương trình (1) và (2)
[9] và làm cho tính trung hòa về điện trên bề mặt hạt
than bị phá hủy; cùng thời điểm đó, các ion trong
môi trường như: OH
-
, H3+O được hấp phụ lên
bề mặt hạt than bằng các mối liên kết ion, hóa trị
và làm cho thành phần, điện tích trên bề mặt bị
thay đổi tạo thành lớp điện tích kép. Chiều dày và
tính bền vững của lớp điện tích kép tỷ lệ thuận với
mật độ các nhóm chức có cực trên bề mặt hạt than
cũng như tính chất của môi trường (độ pH môi
trường).
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 255
Bộ phận kỵ nước của bề mặt hạt than không
chứa nhóm có cực, nên khi tiếp xúc với nước
chúng không thể hiện các liên kết hydro, liên kết
ion với các lưỡng cực nước và chỉ liên kết với các
lưỡng cực nước bằng liên kết phân tử nên lớp
hydrat tạo ra trên bề mặt này có chiều dày rất mỏng
và liên kết không bền rất dễ bị phá hủy trong quá
trình tuyển nổi.
Lớp hydrat trên bề mặt hạt than có ảnh
hưởng rất lớn khả năng va chạm, bám dính của
bóng khí lên bề mặt hạt khoáng, lớp hydrat càng
mỏng thì hạt khoáng càng dễ bám dính lên bóng
khí. Như vậy lớp hydrat trên bề mặt than có ảnh
hưởng trực tiếp đến tính dính ướt của than.
3.3. Hình dạng và kích thước hạt
Để xác định hình dạng hạt, sử dụng kính
hiển vi và phương pháp hình chữ nhật tối thiểu để
đo chiều dài và chiều rộng của hạt, từ đó xác định
được tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng ER.
Thông thường ER càng nhỏ thì hạt càng gần với
dạng hình cầu và có tính nổi càng tốt, ngược lại
ER càng lớn thì hạt càng có dạng dài và có tính
nổi càng kém[10,11].
Cùng một loại mẫu than, tính nổi của than
cũng bị ảnh hưởng rất lớn bởi kích thước hạt. Khi
kích thước hạt nhỏ hơn, diện tích bề mặt riêng của
hạt tăng lên và kích thước các khe nứt trên bề mặt hạt
than cũng giảm theo kích thước hạt, mặc khác mức
độ hòa tan của hạt cũng tăng lên khi khích thước hạt
giảm và làm giảm điện tích bề mặt. Nói chung khi
kích thước hạt giảm thì làm tăng tính nổi của than,
tuy nhiên khi kích thước hạt quá nhỏ (dạng slam) sẽ
ảnh hưởng xấu đến tính nổi của than.
3.4. Quá trình nhiệt phân than ở nhiệt độ thấp
Quá trình nhiệt phân than ở nhiệt độ thấp
được chia thành 3 giai đoạn[8]: giai đoạn thứ nhất là
giai đoạn sấy khô, nhiệt độ tăng từ 30- 150oC, ở
giai đoạn này nước cùng với các chất khí trong khe
nứt được tách khỏi bề mặt hạt than, trong giai đoạn
này gần như không xẩy ra các phản ứng hóa học;
giai đoạn thứ hai là giai đoạn nhiệt phân, nhiệt độ
tăng từ 150- 700oC, trong giai đoạn này xẩy ra quá
trình giảm trọng lượng của than, cụ thể ở nhiệt độ
là 440oC thì các ankan nhẹ như mêtan, nhựa than
đá và một số chất như cacbonđioxit, hydro bị bốc
hơi, ở nhiệt độ 650oC xây ra sự phá vỡ các mối liên
kết trong nhóm chức hydroxyl; giai đoạn thứ ba là
giai đoạn kết tụ, nhiệt độ được giữ ở 700oC trong
khoảng thời gian nhất định, trong giai đoạn này cấu
trúc của than được kết tụ lại một cách sít chặt hơn,
tỷ lệ hydro và cacbon trong vòng hydrocacbon
thơm bị thay đổi (tỷ lệ hydro giảm còn tỷ lệ cacbon
tăng lên).
Như vậy sau quá trình nhiệt phân đã làm
thay đổi tính chất bề mặt của than, đặt biệt làm cho
các nhóm chức có tính ưa nước trên bề mặt hạt
than giảm và làm tăng tính kị nước của than. Quá
trình nhiệt phân không những ảnh hưởng đến tính
chất bề mặt mà còn có thể làm thay đổi độ nhám bề
mặt của than, nguyên nhân là do dưới tác dụng của
quá trình tăng nhiệt làm cho những khe nứt trong
kết cấu của than bị co hẹp lại do sự giãn nở hoặc
những khe nứt, lỗ mới được tạo ra.
3.5. Độ nhám bề mặt
3.5.1. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến góc
dính ướt
Từ kết quả đo góc tiếp xúc trên bề mặt hạt
than trong môi trường nước có bóng khí (góc dính
ướt) đối với than có độ nhám bề mặt khác nhau,
xác định được mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt
và góc dính ướt của than, thể hiện cụ thể trong hình
2[7]. Từ hình 2 ta thấy, khi độ nhám bề mặt bằng
2,98 μm thì góc dính ướt bằng 64,2o; sau khi làm
bóng bề mặt, độ nhám bề mặt giảm xuống còn 2,4
μm và 0,84 μm thì góc dính ướt của than lần lượt là
70,4o và 77,0o; nếu tiếp tục sử dụng quá trình mài
làm bóng bề mặt hạt than đến độ nhám bề mặt đạt
0,34 μm thì góc dính ướt của than tăng mạnh đạt
91,7o. Từ đó ta thấy nếu giảm độ nhám bề mặt thì
làm tăng góc dính ướt của than, hay độ nhám bề
mặt tỷ lệ nghịch với tính nổi của than.
Hình 2. Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và góc
dính ướt của than
3.5.2. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến thời
gian hấp phụ hạt lên bóng khí
Thời gian hấp phụ phản ánh quá trình bám
dính hạt than lên bề mặt bóng khí khó hay dễ, thời
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH
* HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 256
gian hấp phụ càng ngắn thì quá trình bám dính
càng dễ xẩy ra, khi đó có thể nói tính nổi của than
càng tốt. Thông qua dụng cụ đo thời gian hấp phụ,
đã thí nghiệm xác định thời gian hấp phụ với 4
mẫu than có độ nhám bề mặt khác nhau, kết quả
thể hiện trên hình 3[7].
Hình 3. Mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt và thời
gian hấp phụ của than
Từ hình 3 ta thấy khi độ nhám bề mặt bằng
2,98 μm thì thời gian hấp phụ đến 2000ms hạt
khoáng vẫn chưa bám dính vào bóng khí; thời gian
hấp phụ để hạt bám vào bóng khí đối với hạt có độ
nhám bề mặt là 2,4 μm và 0,84 μm lần lượt là
1700ms và 1000ms; đối với hạt có độ nhám bề mặt
đạt 0,34 μm thì thời gian hấp phụ để hạt bám dính
vào bóng khí là rất nhỏ khoảng 1ms. Như vậy, độ
nhám bề mặt càng nhỏ thì thời gian hấp phụ hạt lên
bề mặt bóng khí càng nhỏ.
3.5.3. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến lực
bám dính giữa hạt than và giọt nước
Nghiên cứu đã sử dụng hệ thống dụng cụ đo
lực bám dính để đo lực bám dính của giọt nước lên
bề mặt hạt than có độ nhám khác nhau, kết quả
được thể hiện trên hình 4[7]. Từ hình vẽ thấy cùng
với độ nhám bề mặt giảm thì lực bám dính giữa
giọt nước và than cũng giảm, điều đó có thể được
giải thích khi độ nhám bề mặt lớn thì tính ưa nước
của than lớn, khi nước tiếp xúc với bề mặt than
hình thành ranh giới phân chia ba pha lớn (nước
chảy lan ra) dẫn đến lực bám dính lớn, còn khi độ
nhám bề mặt nhỏ tức là bề mặt ở dạng trơn bóng,
có tính ưa nước kém, khi tiếp xúc với nước tao ra
ranh giới bề mặt phân chia pha nhỏ dẫn đến lực
bám dính nhỏ. Từ đó ta thấy khi độ nhám bề mặt
giảm thì tính kỵ nước của bề mặt tăng hay tính nổi
của than càng tốt.
Hình 4. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến lực bám
dính
Để giảm ảnh hưởng tiêu cực của độ nhám bề
mặt than trong quá trình tuyển nổi, có thể sử dụng
phương pháp xử lý điều chỉnh bùn than trước khi
đưa tuyển nổi bằng thiết bị khuấy có cường độ
mạnh (tốc độ khuấy lớn). Ở tốc độ khuấy cao tạo ra
dòng chảy rối trong bùn than, dưới tác dụng của
dòng chảy rối hạt than được va chạm, cọ sát, va
đập với nhau và với nước làm giảm độ nhám bề
mặt than, lúc đó tính nổi của than được cải thiện
đáng kể.
4. KẾT LUẬN
1) Độ nhám bề mặt ảnh hưởng đến thời gian
hấp phụ hạt lên bề mặt bóng khí, góc dính ướt và
lực bám dính giữa bề mặt than và nước. Độ nhám
bề mặt hạt than càng