旋流微泡浮選柱提高精煤回收率的試驗研究＊

李 彪 謝廣元 張秀峰 郭 柱

（1.中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇省徐州市，221116；2.大地工程開發(fā)（集團）有限公司天津分公司，天津市河西區(qū)，300201）

旋流微泡浮選柱提高精煤回收率的試驗研究＊

李 彪1謝廣元1張秀峰2郭 柱1

（1.中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇省徐州市，221116；2.大地工程開發(fā)（集團）有限公司天津分公司，天津市河西區(qū)，300201）

針對煤炭試樣細粒級含量高的特性，依據(jù)浮選機試驗確定的最優(yōu)試驗工藝條件，利用旋流微泡浮選柱進行了提高精煤回收率的試驗，取得了精煤灰分7.78%、產(chǎn)率70.78%的良好分選指標。比較柱浮選和常規(guī)浮選試驗，結(jié)果表明，在精煤灰分相接近的情況下，柱浮選的精煤產(chǎn)率要高9.32%。

浮選柱 浮選機 精煤產(chǎn)率 回收率

關(guān)于煤泥浮選的探究一直都是我國選煤工作者研究的重點，雖然與浮選相關(guān)的生產(chǎn)工藝、設備及管理已日益完善，但煤泥浮選仍是一個有極大發(fā)展空間的棘手問題。特別是在當前大力倡導低碳經(jīng)濟和綠色環(huán)保生產(chǎn)的背景下，因綜采技術(shù)的高度機械化致使原煤中細粒粉煤（－0.5mm）所占比例平均高達20%～30%，這一普遍現(xiàn)象無疑給浮選提出了更高的要求——在保證質(zhì)量的前提下，最大化浮選精煤回收率。

考慮方便生產(chǎn)管理和降低生產(chǎn)成本，目前國內(nèi)的浮選工藝主流上采用的是單段浮選、多段浮選及其他聯(lián)合浮選工藝，但大多只停留在實驗室研究階段，工業(yè)應用還有待進一步論證。因此，提高浮選精煤回收率的重任主要依賴于先進的浮選設備。目前，浮選設備主要分為浮選機和浮選柱兩大類。山東新汶礦業(yè)集團協(xié)莊礦選煤廠為提高浮選效率，委托中國礦業(yè)大學選煤設計研究所進行浮選探究，筆者結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實踐及實驗室研究結(jié)果擬采用由中國礦業(yè)大學研發(fā)的FCMC旋流微泡浮選柱進行本次試驗研究。

1 煤樣性質(zhì)

協(xié)莊礦選煤廠目前入洗的原料煤主要來自11＃煤層，11＃煤層泥質(zhì)灰分高致使浮選入料中－200網(wǎng)目細泥的含量和灰分均高。2011年4月協(xié)莊礦選煤廠的浮選入料粒度組成見表1。

表1 煤粉篩分試驗結(jié)果%

分析表1可知，煤粉樣的主導粒級是－0.045mm，占煤粉樣的48.76%，其灰分為45.95%；次主導粒級為0.25～0.125mm，占煤粉樣的16.71%，灰分為8.31%；－0.125mm粒級含量為65.97%，表明入浮平均粒度偏細。煤粉各粒級的灰分（＋0.5mm粒度級除外）整體上隨粒度的減小而增加且增幅顯著，說明煤粉易碎不利于煤泥水的處理。因此，對協(xié)莊礦選煤廠而言，提高浮選精煤回收率的關(guān)鍵在于改善浮選入料細粒級中精煤的選擇性。

2 浮選機試驗

為了評價煤泥的可浮性質(zhì)及確定出合適的試驗工藝條件，以便對后期浮選柱試驗進行指導，試驗初期先在XFDII型1.5L浮選機上進行了初步探索試驗。

2.1 浮選藥劑用量探索試驗

在試驗經(jīng)驗工藝條件（捕收劑為煤油，起泡劑為仲辛醇，藥比為5∶1，入浮濃度為60g／L）下進行了浮選藥劑用量探索試驗，浮選藥劑用量探索試驗結(jié)果見表2。由表2可知，隨著捕收劑和起泡劑用量的增加，精煤產(chǎn)率呈先增加而后減少的趨勢；精煤灰分呈先升高再降低的趨勢。說明浮選藥劑用量對選別指標影響較大。因此，綜合考慮浮選完善指標最優(yōu)，確定的后續(xù)正交優(yōu)化試驗藥劑用量為捕收劑用量688g／t，起泡劑用量138g／t。

表2 浮選藥劑用量探索試驗結(jié)果%

2.2 浮選工藝條件正交優(yōu)化試驗

根據(jù)浮選探索試驗結(jié)果，為尋找濃度、捕收劑用量和藥比對浮選效果的影響，安排了三因素三水平正交試驗，正交試驗安排表見表3。

表3 正交試驗安排表

表4 浮選工藝條件正交優(yōu)化試驗結(jié)果表%

上列各試驗點的浮選試驗結(jié)果見表4，由表4可知，各組試驗精煤灰分指標均小于8%，但精煤產(chǎn)率波動較大極不利于浮選生產(chǎn)。比較浮選完善指標，浮選完善指標以61.00%和60.90%為最好，但第7組試驗的入浮濃度為40g／L過低，與選煤廠實際的浮選入料濃度有極大差距，故確定第9組試驗條件為最優(yōu)試驗條件，用于指導浮選機煤泥分布釋放試驗及進行浮選柱對比試驗。

2.3 煤泥分布釋放試驗

煤泥分布釋放浮選試驗結(jié)果見表5。分析表5可以看出，該煤泥可浮性良好，所需藥劑量較少，浮選速度快，精煤灰分低。當精煤灰分為8%時，精煤標準產(chǎn)率超過60%。

表5 浮選分步釋放試驗結(jié)果表%

3 浮選柱試驗

3.1 浮選柱提高精煤產(chǎn)率的原理

旋流微泡浮選柱由浮選段、旋流段和氣泡發(fā)生器三部分組成。整個浮選柱為一體柱，集浮選與旋流力場中的重選于一體，可對中礦進行掃選，提高了精煤回收率；同時采用了外置自吸式微泡發(fā)生器，高效節(jié)能；還在柱內(nèi)加入了穩(wěn)流板，有利于提高尾礦灰分和降低柱體高度。旋流微泡浮選柱提高精煤產(chǎn)率的作用體現(xiàn)在柱體旋流段的工作，它使通過的氣泡在柱體斷面上的擴散加速，更重要的是對經(jīng)過分離段的分選的中礦及循環(huán)中礦具有再選作用。在旋流力場作用下，兩部分中礦按密度發(fā)生分離，低密度物料匯集旋流分離段中部并向上進入柱分離精選段，再次經(jīng)歷柱分離的精選過程。

3.2 給料壓力試驗

按照浮選工藝條件正交優(yōu)化試驗確定的最佳條件（捕收劑0.92kg／t，起泡劑0.13kg／t，濃度80 g／L）做浮選柱分選試驗，通過調(diào)節(jié)浮選柱循環(huán)泵壓力，分選出3種精煤產(chǎn)品，試驗結(jié)果見表6。分析可知，在浮選機正交優(yōu)化工藝試驗條件下，隨著給料壓力的增大，浮選柱精煤產(chǎn)率和灰分均逐步增加，浮選柱精煤灰分由7.42%增加至7.78%，而產(chǎn)率由63.96%提高到70.74%。綜合考慮浮選完善指標，給料壓力選用0.16MPa的指標較好，此時精煤灰分為7.58%，精煤產(chǎn)率為70.12%。

表6 煤泥浮選柱試驗結(jié)果表%

3.3 浮選柱與浮選機對比

在相同的藥劑制度下，通過浮選機分選獲得的精煤的灰分指標為7.90%，產(chǎn)率為61.42%，且浮選機的分選效果波動大；而浮選柱在給料壓力調(diào)控簡便的情況下，獲得的精煤產(chǎn)品灰分最高7.78%，也要比浮選機最優(yōu)結(jié)果好，并且產(chǎn)品質(zhì)量指標穩(wěn)定，此時精煤產(chǎn)率也比浮選機的61.42%要高9.32%，優(yōu)勢明顯。結(jié)合煤質(zhì)特點及精煤產(chǎn)品篩分組成結(jié)果可知，這一結(jié)果主要是得益于旋流微泡浮選柱在細粒級（－0.125mm）的分選優(yōu)勢。

4 結(jié)論

（1）通過浮選機分選，可獲得灰分7.90%、產(chǎn)率61.42%的精煤；而浮選柱僅通過調(diào)控循環(huán)泵壓力即可獲得灰分7.78%、產(chǎn)率為70.74%的精煤，不僅灰分比浮選機低0.12%，而且回收率比浮選機高9.32%。此外，浮選柱各壓力條件下的精、尾煤灰分及產(chǎn)率均明顯比相同藥劑條件下的浮選機試驗結(jié)果要好，并且浮選完善指標均較浮選機最優(yōu)的61.00%有顯著提高。

（2）利用旋流微泡浮選柱對煤泥進行降灰回收，可以保證產(chǎn)品的灰分要求及其穩(wěn)定性，同時實現(xiàn)了精煤泥的高效回收利用，設備調(diào)控簡便，因而具有良好的環(huán)保與經(jīng)濟意義。

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Experimental study on improving recovery of clean coal by cyclonic microbubble flotation column

Li Biao1，Xie Guangyuan1，Zhang Xiufeng2，Guo Zhu1

（1.School of Chemical Engineering and Technology，China University of Mining ＆Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，China；2.Dadi Engineering Development Group Tianjin Branch，Hexi，Tianjin 300201，China）

According to the characteristic of the coal sample with high content in fine fraction，the experiment on improving recovery of clean coal was taken by using a cyclonic microbubble flotation column on basis of flotation optimum technological conditions which were determined by routine flotation test，and a good separation index was obtained，the ash content of clean coal was 7.78%and the recovery was 70.78%.Comparison between column flotation and conventional flotation results，at approximately same concentrate ash，its yield by column flotation was 9.32 percent point higher.

flotation column，flotation cell，clean coal yield，Recovery

TD943

A

國家自然科學基金（50974120）；中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助（2010QNB08）

李彪（1989－），男，湖南長沙人，碩士，主要研究方向：細粒煤分選及潔凈煤技術(shù)。

（責任編輯 張毅玲）