本发明涉及煤气化飞灰浮选，尤其涉及一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置及方法。
背景技术：
1、煤气化飞灰是煤气化过程中产生的典型固体废弃物，由无机灰和未燃烧碳组成，并具有丰富的表面孔隙。在中国，煤气化飞灰年产量约3300万吨，目前大部分通过堆存和填埋处理，不仅占用了大量土地资源，还导致了严重的环境问题。然而，煤气化飞灰中的未燃碳和无机灰可以分别用作制备高性能碳基吸附剂和建筑材料的基础原材料。有效地将未燃碳和灰分进行分离有助于煤气化飞灰的高效利用，并将带来巨大的经济和环境效益。
2、煤气化飞灰主要以微细粒级为主，使用重选法难以进行分选。多个研究表明，浮选是针对细粒颗粒分选的最有效、最经济的方法。浮选是利用矿物组分间疏水性的差异，通过气泡携带疏水矿物上浮、亲水矿物下沉的方式实现矿物分离的一种方法。然而，煤气化飞灰表面存在丰富孔隙，表面孔隙对药剂的吸附导致浮选法的药剂消耗量极高。同时煤气化飞灰的粒级过细导致气泡矿化效率低，使浮选精矿产率难以提升。因此，亟需一种新型浮选方法来实现煤气化飞灰的高效浮选。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置及方法，用以解决现有煤气化飞灰浮选精矿产率低、药剂量消耗高的问题。
2、一方面，本发明提供了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，包括co2气体存储罐、co2气体溶解装置、纳米气泡真空生成装置和浮选设备，所述co2气体存储罐与co2气体溶解装置连通，所述co2气体溶解装置与所述纳米气泡真空生成装置连通，所述纳米气泡真空生成装置与所述浮选设备连通。
3、进一步地，纳米气泡真空生成装置包括第一空腔、第二空腔和第三空腔。
4、进一步地，所述第一空腔、所述第二空腔和所述第三空腔依次连通。
5、进一步地，所述第一空腔、所述第二空腔和所述第三空腔自上而下依次设置。
6、进一步地，所述第一空腔设有第二进浆口。
7、进一步地，还包括第一蠕动泵，所述第一蠕动泵设于所述纳米气泡真空生成装置和所述co2气体溶解装置之间。
8、进一步地，还包括第二蠕动泵，所述第二蠕动泵设于所述纳米气泡真空生成装置和所述浮选设备之间。
9、进一步地，在所述co2气体存储罐和所述co2气体溶解装置连通的管道上设有第一电磁控制阀、气体流量计、压力表。
10、进一步地，所述浮选设备为浮选机或浮选柱。
11、另一方面，本发明提供了一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选方法，采用上述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置进行浮选。
12、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
13、(1)本发明通过抽真空在纳米气泡真空生成装置的第二空腔中形成负压，负压使气化飞灰表面原位析出co2纳米气泡，特别是在表面孔隙处。负压法直接在颗粒表面形成表面纳米气泡，表面纳米气泡通过毛细桥接作用使煤气化飞灰颗粒间絮团，提高煤气化飞灰颗粒的表观粒径，从而提高煤气化飞灰与浮选气泡间的碰撞概率；并通过表面纳米气泡在煤气化飞灰与浮选气泡间的桥接作用，提高煤气化飞灰与浮选气泡间的黏附效率；同时，在co2纳米气泡表面和煤气化飞灰表面会形成hco3-离子，在浮选气泡-煤气化飞灰颗粒间碰撞黏附过程中，该hco3-离子将破坏液膜内水分子结构，诱发浮选气泡-煤气化飞灰间液膜的破裂，提高矿化效率。最终在以上三重作用下显著提高了煤气化飞灰的浮选效果。
14、(2)本发明通过co2溶解装置底部的气体分布器将co2气体分割成大量co2微泡，通过co2微泡较大的比表面积实现co2在浮选矿浆中的快速溶解。
15、(3)本发明中纳米气泡真空生成装置自上而下为第一空腔、第二空腔和第三空腔，真空泵的功率需确保抽真空所需时间与第二空腔中煤气化飞灰矿浆自流入第三空腔所需时间之和小于煤气化飞灰矿浆来料达到第一空腔设定液位值所需时间，第一蠕动泵的功率需保证将第三空腔中煤气化飞灰矿浆全部抽出所需时间小于煤气化飞灰矿浆来料达到第一空腔设定液位值所需时间，使抽真空过程稳定、连续，不需中断矿浆的输送。
16、(4)本发明通过在纳米气泡真空生成装置的第二空腔对煤气化飞灰矿浆抽真空处理，煤气化飞灰表面丰富的孔隙被co2纳米气泡填充，避免了孔隙对浮选药剂的吸附，大幅降低了浮选药剂消耗量。
17、(5)本发明抽真空处理与调浆的一体化设置，使煤气化飞灰矿浆在第二空腔抽真空处理后，立即被输送至第三空腔，在第三空腔内完成浮选药剂添加与矿浆搅拌，减少了抽真空与调浆两个作业之间的矿浆输送距离及时间，最大程度减少调浆前co2纳米气泡的溶解和矿浆输送过程对co2纳米气泡的破坏。
18、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，包括co2气体存储罐(100)、co2气体溶解装置(200)、纳米气泡真空生成装置(300)和浮选设备(400)，所述co2气体存储罐(100)与co2气体溶解装置(200)连通，所述co2气体溶解装置(200)与所述纳米气泡真空生成装置(300)连通，所述纳米气泡真空生成装置(300)与所述浮选设备(400)连通。
2.根据权利要求1所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，纳米气泡真空生成装置(300)包括第一空腔(301)、第二空腔(302)和第三空腔(303)。
3.根据权利要求2所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，所述第一空腔(301)、所述第二空腔(302)和所述第三空腔(303)依次连通。
4.根据权利要求2所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，所述第一空腔(301)、所述第二空腔(302)和所述第三空腔(303)自上而下依次设置。
5.根据权利要求2所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，所述第一空腔(301)设有第二进浆口(304)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，还包括第一蠕动泵(500)，所述第一蠕动泵(500)设于所述纳米气泡真空生成装置(300)和所述co2气体溶解装置(200)之间。
7.根据权利要求1-5任一项所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，还包括第二蠕动泵(600)，所述第二蠕动泵(600)设于所述纳米气泡真空生成装置(300)和所述浮选设备(400)之间。
8.根据权利要求1-5任一项所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，在所述co2气体存储罐(100)和所述co2气体溶解装置(200)连通的管道上设有第一电磁控制阀(101)、气体流量计(102)、压力表(103)。
9.根据权利要求1-5任一项所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置，其特征在于，所述浮选设备(400)为浮选机或浮选柱。
10.一种浮选方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的基于抽真空法析出纳米气泡的煤气化飞灰浮选装置进行浮选。
