浮選柱分選高灰微細(xì)粒難浮煤泥的試驗(yàn)研究

王燁敏

(山西工程技術(shù)學(xué)院，山西 陽泉 045000)

高灰細(xì)粒煤泥分選是近年來選煤行業(yè)比較關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。隨著現(xiàn)代機(jī)械化采掘技術(shù)的深入應(yīng)用，細(xì)粒煤在原煤中所占的比重呈現(xiàn)出較為明顯的增加趨勢。對于這部分原煤而言，如何有效地進(jìn)行分選成為了目前一個(gè)亟待解決的問題[1-2]. 這部分原煤一般來說，屬于高灰煤泥，可浮性較差，很多學(xué)者從浮選工藝和設(shè)備的角度進(jìn)行探索，通過改進(jìn)浮選工藝來提高精煤產(chǎn)率[3]. 在煤泥浮選工藝中，我國的大多數(shù)選煤廠采用的是直接浮選，浮選工藝差別不大，為控制成本或便于管理，單段浮選應(yīng)用的較多。浮選設(shè)備主要有浮選機(jī)和浮選柱，兩種設(shè)備在現(xiàn)場的應(yīng)用均非常廣泛[4-5]，本文采用旋流微泡浮選柱分選山東某煤樣探索柱浮選在處理高灰細(xì)粒煤泥中的性能。

1 煤樣性質(zhì)

試驗(yàn)煤樣為山東東山煤泥，工業(yè)分析結(jié)果和粒度組成分析見表1，2.

表1 煤泥工業(yè)分析結(jié)果表

1.1 工業(yè)分析

由表1可知，該煤樣的灰分為53.97%，屬于灰分比較高的煤泥。揮發(fā)分47.51%，由于煤樣在烘干過程中發(fā)生了一定程度的氧化，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分偏高。

1.2 粒度組成分析

參照MT/T 58—93《煤粉篩分試驗(yàn)方法》對煤樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，選取標(biāo)準(zhǔn)套篩篩孔孔徑分別為0.500 mm、0.250 mm、0.125 mm、0.074 mm、0.045 mm. 試驗(yàn)結(jié)果見表2.

由表2可知，該煤樣主要粒級為-0.045 mm，在煤樣中所占比重達(dá)到61.9%，灰分也較高，達(dá)到了64.52%. 煤樣綜合灰分為52.17%，入浮煤泥的總體灰分偏高。從煤樣各粒級產(chǎn)率來看，+0.5 mm粒級產(chǎn)率幾乎為零，煤樣的平均粒度偏小，而-0.045 mm粒級含量占很大的比重，因此對于該煤樣的分選必須重視-0.045 mm粒級煤泥的分選效果。

2 煤泥浮選條件初步探索試驗(yàn)研究

在進(jìn)行柱浮選之前，首先要對煤泥的浮選條件進(jìn)行初步的探索，對于煤泥可浮性做出有效的判斷，確定柱浮選采用的合適的浮選條件。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件，采用1.5 L浮選機(jī)進(jìn)行初步探索。

2.1 浮選藥劑制度

試驗(yàn)選取煤油、仲辛醇作為浮選藥劑，其中煤油為捕收劑，仲辛醇為起泡劑。試驗(yàn)選擇的固定條件：采用粗選浮選系統(tǒng)(一精煤一尾煤)，礦漿濃度60 g/L，浮選槽容積1.5 L，捕收劑與起泡劑藥比8∶1，葉輪輪速1 800 r/min，充氣量0.25 m3/min，礦漿預(yù)攪拌時(shí)間3 min，與捕收劑接觸時(shí)間2 min，與起泡劑接觸時(shí)間10 s，刮泡時(shí)間2.5 min. 其試驗(yàn)結(jié)果見表3.

表3 煤泥浮選條件初步探索試驗(yàn)表

由表3可知：不同的藥劑制度下，該煤樣的浮選精煤灰分變化不大，最低的精煤灰分為11.39%，最高的浮選精煤灰分也僅為13.44%.浮選精煤產(chǎn)率在33%左右，浮選尾煤灰分大約為72%，浮選完善指標(biāo)較高，約為53%. 鑒于煤泥浮選條件初步探索的試驗(yàn)結(jié)果，為了研究浮選試驗(yàn)條件對精煤灰分及浮選完善指標(biāo)的影響規(guī)律，進(jìn)行了正交試驗(yàn)。

2.2 煤泥浮選條件正交尋優(yōu)試驗(yàn)研究

選取捕收劑用量、捕收劑與起泡劑的藥劑用量比(以下簡稱藥比)及浮選礦漿濃度3個(gè)影響因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。各試驗(yàn)因素選取3個(gè)水平，分別為：捕收劑用量1 600 g/t、1 800 g/t、2 000 g/t；藥比4∶1、6∶1、8∶1；浮選礦漿濃度40 g/L、60 g/L、80 g/L. 選取L9(33)正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，該煤泥浮選條件的正交試驗(yàn)結(jié)果見表4.

表4 煤泥浮選條件正交尋優(yōu)試驗(yàn)表

由表4 可知：當(dāng)捕收劑用量為1 800 g/t時(shí)的精煤平均灰分比捕收劑用量為1 600 g/t和2 000 g/t時(shí)的精煤平均灰分低；當(dāng)浮選藥劑用量比為8∶1時(shí)的精煤平均灰分低于其它兩個(gè)水平下的精煤平均灰分；當(dāng)浮選礦漿濃度為40 g/L時(shí)的精煤平均灰分低于濃度為60 g/L和80 g/L下的精煤平均灰分。由此確定各浮選試驗(yàn)條件滿足浮選精煤灰分要求的大致范圍。最佳浮選工藝參數(shù)見表5.

表5 最佳浮選工藝參數(shù)表

2.3 煤泥可浮性評定[6]

參照MT/T 259-1991《煤炭可浮性評定方法》，以表5確定的最佳浮選工藝條件得到的浮選試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，對煤粉可浮性進(jìn)行評定。

浮選精煤產(chǎn)率：γc=31.78%

浮選精煤灰分：Ad，c=11.19%

浮選入料灰分：Ad，f=52.17%

浮選精煤可燃體回收率：Ec=γc(100-Ad，c)/(100-Ad，r)=59.01%

根據(jù)浮選精煤可燃體回收率為59.01%，判斷煤泥的可浮性等級為難浮。

2.4 煤泥分步釋放浮選試驗(yàn)

從表3選取浮選完善指標(biāo)最佳的一組進(jìn)行分步釋放浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6. 表6中，J為精煤，W1為尾煤1，W2為尾煤2，W3為尾煤3. 根據(jù)表6的分步釋放浮選試驗(yàn)結(jié)果，繪制出分步釋放浮選試驗(yàn)曲線,見圖1.

煤泥浮選理論指標(biāo)可通過煤泥分步釋放試驗(yàn)確定，即理想條件下煤泥浮選可得到的灰分和產(chǎn)率。當(dāng)灰分要求為9.00%時(shí)，理論產(chǎn)率為31.50%；當(dāng)灰分要求為9.50%時(shí)，理論產(chǎn)率為32.50%；當(dāng)灰分要求為10.00%時(shí)，理論產(chǎn)率為33.00%；當(dāng)灰分要求為10.50%時(shí)，理論產(chǎn)率為34.00%；當(dāng)灰分要求為11.00%時(shí)，理論產(chǎn)率為35.00%。由此可知，當(dāng)精煤灰分為9%～11%時(shí)，精煤理論產(chǎn)率增幅不大。而且這僅是理想條件下的試驗(yàn)結(jié)果，該煤泥的可浮性為難浮等級，并且高灰細(xì)泥含量很高。因此，實(shí)際的一精一尾的流程很難達(dá)到分步釋放預(yù)測的浮選理論指標(biāo)。

表6 煤泥分步釋放浮選試驗(yàn)結(jié)果表

1—精煤產(chǎn)率-灰分曲線 2—尾煤產(chǎn)率-灰分曲線 3—分選次數(shù)-精煤產(chǎn)率曲線圖1 分步釋放浮選曲線圖

3 煤泥浮選柱分選試驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)確定的最佳浮選工藝條件確定的藥劑用量和礦漿濃度進(jìn)行浮選柱分選試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)浮選柱循環(huán)泵壓力進(jìn)行浮選柱分選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7.

表7 最佳浮選條件的浮選柱分選試驗(yàn)結(jié)果表

由表7分析可知：

1) 隨著浮選柱循環(huán)泵的壓力提高，精煤產(chǎn)率變化沒有明顯的規(guī)律；但是浮選完善指標(biāo)在壓力最低0.12 MPa時(shí)最高，說明在此壓力下浮選效果較好。在此壓力下的精煤灰分也是最低，再增大循環(huán)壓力，精煤灰分先升后降，浮選完善指標(biāo)降低，且尾煤灰分也降低，說明此時(shí)尾煤中跑煤嚴(yán)重，導(dǎo)致浮選效果惡化[6].

2) 選擇煤泥在浮選柱0.12 MPa時(shí)得到的分選指標(biāo)與相同藥劑和浮選濃度條件下浮選機(jī)分選所得的分選指標(biāo)進(jìn)行對比，見表8.

表8 相同浮選條件下浮選柱與浮選機(jī)分選指標(biāo)對比表

由表8可知：在相同浮選條件下，浮選柱精煤灰分相比于浮選機(jī)精煤灰分低0.54%，浮選完善指標(biāo)高16.96%，且其他分選指標(biāo)相當(dāng)。結(jié)合煤泥粒度組成及煤泥可浮性分析可知，對-0.045 mm粒級含量高的難浮煤泥浮選而言，浮選柱在處理難浮細(xì)粒級煤泥的分選效果優(yōu)于浮選機(jī)。

4 結(jié) 論

1) 對于-0.045 mm為主導(dǎo)粒級的難浮煤泥，在相同的藥劑條件下，浮選機(jī)分選可以獲得灰分為11.19%、產(chǎn)率為31.78%的精煤；浮選柱通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵壓力實(shí)現(xiàn)精煤灰分可調(diào)，可獲得灰分為10.65%、產(chǎn)率為 41.72%的優(yōu)質(zhì)精煤。浮選柱精煤灰分相比于浮選機(jī)精煤灰分低0.54%，浮選完善指標(biāo)高16.96%，產(chǎn)率提高9.94%，說明對于高灰細(xì)粒難浮煤泥采用浮選柱分選可以獲得更好的浮選效果。

2) 對于該種高灰細(xì)粒難浮煤泥，采用浮選柱進(jìn)行分選時(shí)，僅調(diào)節(jié)循環(huán)泵壓力，設(shè)備調(diào)控方便，精煤回收率較高，同時(shí)精煤灰分有效降低。因此，在處理該類煤泥時(shí)，采用浮選柱分選具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。