錢家營難選煤泥的分選技術(shù)研究

劉莉君，劉炯天,2，袁 闖，張志軍

(1.東北大學資源與土木工程學院，遼寧 沈陽 110004；2.中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇 徐州 221116)

1 選煤廠現(xiàn)狀

錢家營選煤廠原浮選系統(tǒng)采用直接浮選工藝，所用設(shè)備為引自波蘭的12a.APP/22型浮選機，原設(shè)計生產(chǎn)14級精煤。自2002年以來，由于入料性質(zhì)的變化極大，選煤廠陸續(xù)進行過幾次浮選系統(tǒng)改造和藥劑優(yōu)選[1]。2004年，選廠對浮選過程進行了自動化改造，稍后又對浮選系統(tǒng)浮選機內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及加藥方式進行了改造；2006年，選廠進行了整個分選系統(tǒng)的改造，又在選廠浮選系統(tǒng)采用新藥劑，提高了浮選效率，改善了循環(huán)水系統(tǒng)。但隨著浮選系統(tǒng)入料灰分越來越高，粒度越來越細，一些小細節(jié)的改造難以實現(xiàn)精煤質(zhì)量要求。因此，本文綜合考慮之前的改造結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出一些思路和方案。目前仍在實驗室研究階段。

2 煤質(zhì)分析

根據(jù)《中華人民共和國煤炭行業(yè)標準煤粉篩分試驗方法》(MT 58-93)規(guī)定，分別采用篩孔為0.5mm、0.25mm、0.125mm、0.074mm和0.045mm的標準套篩對該煤泥進行粒度分析試驗，試驗結(jié)果見表1。

試樣為開灤集團錢家營選煤廠浮選入料，試驗主要裝置為XFD-63型單槽浮選機，容積1.0L，葉輪直徑55mm，葉輪轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)為1700r/min、1900r/min、2100r/min三個轉(zhuǎn)速，以及XHF-D高速分散器調(diào)速范圍在2800～20000 r/min。其他輔助的儀器設(shè)備如下：量筒、套篩、真空泵、馬弗爐。

浮選藥劑：浮選油、仲辛醇。

表1 粒度篩分數(shù)據(jù)表

通過表1的粒度組成分析可以看出，浮選入料煤泥不是單一粒度并且粒度組成也不均勻。大量試驗表明，礦物浮選回收率是隨粒度的變化而變化的，對于不同的礦物都存在一個最佳浮選粒度范圍，即中間粒度。對煤炭而言，煤泥粒度的可浮性劃分如表2，粒度太粗或太細，浮選回收率均顯著下降。因此，對于煤炭的分選，要考慮浮選過程適宜的分選粒度，同時又要考慮煤炭與脈石的解離程度。將表1中的-0.074mm的樣品混勻取樣，做激光粒度分析得出下面的可浮性對比表2中的各個粒級的產(chǎn)率，可以看出， -0.01mm粒級的產(chǎn)品占到12.00%，這部分煤泥可浮性、選擇性差會極度惡化浮選效果。

表2 不同粒度煤泥可浮性對比[2]

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 不同流程試驗浮選數(shù)據(jù)

本文思路：通過煤密度組成分析，要想得到灰分11%的精煤產(chǎn)品，其產(chǎn)率、可燃體回收率很低；按照可燃體回收率的評價煤可浮性的方法，判斷該煤泥屬于極難選煤泥。因此，要想提高生產(chǎn)效率，達到增長提高生產(chǎn)效益的目的，就需要采用較為復雜的工藝流程。

根據(jù)煤泥的浮沉組成，可以首先考慮、選出一定量的低灰分精煤產(chǎn)品，對中煤進行處理；為了使得易浮的低灰分的煤炭產(chǎn)品盡可能先浮上來，采用分批加藥來控制藥劑量。控制起泡劑的用量分批加入得到試驗數(shù)據(jù)如表3所示，控制捕收劑用量分批加入得到試驗數(shù)據(jù)如表4所示。

表3 分批加藥1浮選試驗結(jié)果表

表4 分批加藥2浮選試驗結(jié)果表

由表3、表4可以看出，加入較少的藥劑量控制精煤產(chǎn)率以達到生產(chǎn)低灰分精煤的要求很難實現(xiàn)，這種方法產(chǎn)生的精煤灰分較高，而且精煤產(chǎn)率很低，與浮沉組成相差較大，說明分選效率很低。因此，暫不采用這種方法。

考慮對原煤泥進行一次粗選，粗選過程中控制精煤產(chǎn)率盡可能高一些，這樣由于尾煤灰分較高，所含礦物多為矸石，利用價值不高，因此可直接拋棄。部分高灰細泥物料的拋棄，可以減少再次分選的細泥夾帶問題；粗選精煤進入球磨機再磨，使其中的煤矸石連生體充分解離，再次分選得到精煤和尾煤的流程。

由表5可以看出，一次粗選要得到灰分15%的精煤，可以達到很高的產(chǎn)率和可燃體回收率，一旦降低精煤灰分，則精煤產(chǎn)率大幅度下降。因此，考慮用磨礦解決存在的細粒夾帶以及煤與脈石礦物連生體的問題。通過對中煤的磨礦分選可以看到，在精煤灰分保持不變的情況下，精煤產(chǎn)率得到了很大提高。

3.2 結(jié)果分析

一次粗選可以達到較高的可燃體回收率，尾煤中則只含有極少量的有用成分，絕大部分為礦泥，可以作為路基材料或其他建筑材料使用。但是一次粗選不能達到選煤廠產(chǎn)品質(zhì)量要求，因此考慮對粗選精煤進行粗處理。因此，對粗選精煤進行了一次精選，精選流程的樣品分析結(jié)果如表6所示。從表6可以看出，中煤和尾煤的產(chǎn)品中都含有一部分較低灰分的煤炭成分未能上浮。減少這一部分含量，則能有效提高煤炭資源的回收利用率。再利用更復雜的流程，可以考慮如何將這一部分回收。

表5 流程試驗試驗結(jié)果

表6 一次精選流程試驗樣品浮沉分析

表7 粗選精煤樣品浮沉分析

從表7可以看出，得到小于1.6密度級的產(chǎn)品灰分為9.38%時的精煤產(chǎn)量是原煤泥的84.44×81.15=68.52%，大于1.6密度級的產(chǎn)品灰分驟然升高，提高了40.52-18.11=22.41%，導致精煤總體灰分的大幅度上升。對+2.0密度級的產(chǎn)品進行粒度分析，可以看出是微細粒的礦粒。因此，要考慮精煤中的這一高灰細泥部分對總體精煤的影響，直接進行一步精選，減少細粒礦泥對精煤的污染問題。

表8中一次精選雖很難完全脫除+2.0密度級的產(chǎn)品，但可以提高精煤品級，進而提高選煤廠效益。同時可以看出，減少1%左右的密度高于2.0的精煤產(chǎn)品可以提高顯著降低精煤灰分，而這一部分是極難處理的微細粒部分。要將這一部分脫除將付出很大的代價，即精煤產(chǎn)品的質(zhì)量降低將近26.33%為中煤產(chǎn)品，選煤廠直接將這一部分合并到尾煤，造成煤炭資源的極大浪費。

表8 精選精煤樣品的浮沉分析

造成精煤產(chǎn)品中有高密度級產(chǎn)品的原因，主要是細粒夾帶。細粒夾帶是指浮選過程中，細粒被泡沫水夾帶進入精礦。細粒夾帶的程度與給料粒度、濃度和水的回收率等過程變量密切相關(guān)。Livshits[3]等的研究表明，隨著顆粒的減小，礦漿濃度的增加，脈石的回收率增加。通過一次精選粗精煤中的細顆粒減少，精選時進入精選的干礦量減少造成精選濃度低，這些因素使得精選得到的精煤產(chǎn)品中的細粒礦泥含量少。一次精選雖然降低了精煤灰分，但是浮出的精煤量顯著降低，導致煤炭資源的浪費。因此，考慮對一次粗選的精煤產(chǎn)品進行磨礦分選，降低灰分的同時達到增產(chǎn)的效果。

另外，解決細粒夾帶的問題，有考慮添加沖洗水、震蕩泡沫、和離心浮選[4-6]一些形式。對粗精煤再磨的分選工藝如加入這些因素，采用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱方法分選可以看出，與直接一次粗選的精礦相比，可燃體回收率有了很大的提高。

4 結(jié) 論

(1)分批加藥的方式控制粗精煤產(chǎn)率，來實現(xiàn)粗選精煤低灰分。試驗結(jié)果表明，控制捕收劑精煤灰分為11.99%，但產(chǎn)率只有15.33%，對于控制起泡劑用量精煤灰分為12.09%，產(chǎn)率也只有41.86%，因此，一次粗選得到較低灰分精煤的很都難實現(xiàn)。

(2)通過精選減少細粒礦泥對精煤的污染，可以得到灰分11.51%的精煤產(chǎn)品，同時精煤產(chǎn)率為68.35%。對精選產(chǎn)生的中煤和尾煤的粗粒部分進行磨礦分選，在保證精煤灰分的前提下，極大的提高精煤產(chǎn)率。

(3)磨礦再選后精煤產(chǎn)率的提高，伴隨著濃縮、篩分、磨礦等工藝成本的增加，現(xiàn)階段精煤價格較高能滿足選煤廠增加效益的目標。但是，流程過于復雜，存在很大的隱患，目前仍處于試驗研究階段，作為工業(yè)改造的方案還有很多問題要解決。

[1] 張小會，李云升，錢家營礦業(yè)公司選煤廠浮選系統(tǒng)的改造實踐[J].選煤技術(shù)，2005(5)：34-36.

[2] 宋波，支玉文，曾德東，張喜紅.煤泥浮選最佳粒度的探討[J].煤炭加工與綜合利用，2001(1)：16-18.

[3] Livshits,A.K. and Bezrodnaya,R.M.,Rate of water and solids pasage into flotation froth products. Tsvem. Metall.1961,11(2): 14-16.

[4] 馬玉聰，周中文.脈石礦物機械浮選過程中控制因素的評述及分析[J].國外選礦快報，1997(3)：14-18.

[5] 康文澤，沈笑，郭德，許占賢.離心力場強化煤泥浮選的研究[J].黑龍江礦業(yè)學院學報，1997,7(1)：26-29.

[6] 程宏志，等.振蕩法提高浮選選擇性的作用機理[J].煤炭學報，2007,32(5)：531-534.