李雅莊礦4#煤層極難選煤深度物理加工技術(shù)研究

楊 斌

（霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司煤質(zhì)加工部，山西 霍州 031400）

李雅莊煤礦4#煤層中+0.5mm部分屬于極難選煤，低密度級(jí)含量少及內(nèi)在灰分高，中間密度級(jí)含量大且灰分礦物嵌布細(xì)而密致。-0.5mm煤泥的可選性稍好，但中等灰分的成分含量多，常規(guī)浮選過程不能得到較高產(chǎn)率的低灰精煤。對(duì)4#煤層采用常規(guī)的選煤工藝，欲得到灰分10%左右的精煤十分困難，產(chǎn)率不超過30%，當(dāng)前4#煤層已封閉。論文對(duì)極難選煤進(jìn)行深度物理加工研究，保持精煤灰分在10%左右的條件下提高精煤的產(chǎn)率試驗(yàn)研究用的煤樣是2010年8月采取的試驗(yàn)煤樣共200kg。

1 4#煤層試驗(yàn)樣的浮沉組成

對(duì)試驗(yàn)樣+0.5mm部分進(jìn)行多次浮沉試驗(yàn)，確定了合適的分割密度和相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)大樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明：

（1）試驗(yàn)樣的總灰分（19.44%）遠(yuǎn)低于生產(chǎn)大樣的總灰分（30.60%）。因?yàn)樵囼?yàn)樣+1.8g/cm3密度級(jí)的含量和灰分（6.56%和58.80%）遠(yuǎn)低于生產(chǎn)大樣的對(duì)應(yīng)值（22.04%和72.28%）。試驗(yàn)樣中未混入開采過程中破碎的頂?shù)装鍘r石。

（2）試驗(yàn)樣中低密度級(jí)的內(nèi)在灰分含量高，用1.4g/cm3密度分割，浮煤灰分遠(yuǎn)高于10.00%；用1.36g/cm3分割，浮煤灰分仍高達(dá)11.38%?？梢娫囼?yàn)樣代表的煤炭更難選。

為了使預(yù)測(cè)的分選效果接近實(shí)際，把生產(chǎn)大樣中+0.5mm粒級(jí)中的+1.8g/cm3密度級(jí)按比例置換到試驗(yàn)樣中，得“調(diào)整后試驗(yàn)樣”?！罢{(diào)整后試驗(yàn)樣”的總灰分提高到28.41%，保持低密度級(jí)的含量和灰分，但預(yù)測(cè)的精煤產(chǎn)率將降低。

2 原煤的分割密度及深加工試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容

分選指標(biāo)相當(dāng)于理論的分選結(jié)果，即：-1.36g/cm3密度級(jí)相當(dāng)于重介旋流器的精煤；+1.36～1.50g/cm3密度級(jí)，重介旋流器底流，即洗混煤；-1.50g/cm3密度級(jí)，跳汰精煤；+1.50～1.80g/cm3密度級(jí)，跳汰中煤；+1.80g/cm3密度級(jí)，跳汰矸石。

要實(shí)現(xiàn)4#煤入選，提高精煤的產(chǎn)率，必須實(shí)現(xiàn)下面的試驗(yàn)研究：（1）實(shí)現(xiàn)代表洗混煤主要成分是+1.36g/cm3～1.50g/cm3密度級(jí)的深度加工試驗(yàn)；（2）對(duì)-0.5mm煤泥進(jìn)行常規(guī)的浮選試驗(yàn)，得到灰分接近于目前生產(chǎn)情況的浮選精煤和尾煤。（3）對(duì)浮選尾煤進(jìn)行深加工試驗(yàn)研究。

3 +1.36～1.50g/cm3密度級(jí)（+0.5nm）深加工試驗(yàn)

先后進(jìn)行了+1.36～1.80g/cm3密度級(jí)、+1.38～1.80g/cm3密度級(jí)、+1.36～1.50g/cm3密度級(jí)的中煤試驗(yàn)。確定+1.36～l.50g/cm3這個(gè)密度級(jí)范圍作為深加工的中煤進(jìn)行深入試驗(yàn)。不同磨礦細(xì)度的試驗(yàn)結(jié)果表明，在較粗的磨礦細(xì)度下，平均粒度為23.81μm，認(rèn)定為較佳的磨礦細(xì)度。

超細(xì)磨后中煤的分選采用選擇性聚團(tuán)—浮選方法，即把一種選擇性團(tuán)聚捕集劑放入被高剪切攪拌的超細(xì)煤的煤漿中，使低灰的煤粒相互團(tuán)聚成較粗的團(tuán)粒，然后用浮選法分離。分離得到的泡沫進(jìn)行再浮選稱為第一次精選，依次類推，可進(jìn)行多次精選。經(jīng)過對(duì)分選條件的系列試驗(yàn)，確定了較好的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 +1.36～1.50g/cm3密度級(jí)中煤深加工試驗(yàn)最佳結(jié)果

4 常規(guī)浮選尾煤深加工試驗(yàn)

用試驗(yàn)的浮選尾煤作試驗(yàn)原料。首先進(jìn)行磨礦細(xì)度的試驗(yàn)，確定4.50μm為最佳細(xì)度。同時(shí)CaO 2kg/t做為黃鐵礦抑制劑。進(jìn)而確定最佳的試驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

表2 常規(guī)浮選尾煤深加工最佳結(jié)果

5 常規(guī)選煤與副產(chǎn)品深加工相結(jié)合的綜合效果

以調(diào)整后試驗(yàn)樣為入選原煤，假設(shè)分選效率100%，引入副產(chǎn)品深加工工藝后，產(chǎn)物平衡如表3數(shù)據(jù)所示。

根據(jù)李雅莊選煤廠2011年8月的綜合資料，推算出重力分選的效率指標(biāo)如下：

（1）+0.5mm跳汰精煤的數(shù)量效率為75%；

（2）+0.5mm重介精煤的數(shù)量效率為85%；

（3）跳汰矸石的灰分與入選原煤中+0.5mm粒級(jí)中+1.8cm3密度級(jí)灰分接近，+1.8cm3密度級(jí)矸石的排矸率為85%。

利用上述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以推算出全廠的實(shí)際選煤效果。因?yàn)橹忻汉头诌x尾煤深加工后精煤灰分的不同水平，所以全廠的實(shí)際選煤結(jié)果也有多種方案。為便于對(duì)比，選取總精煤灰分接近的方案。對(duì)調(diào)整后試驗(yàn)樣作為入選原煤的實(shí)際選煤效果如表3所示。

表3 常規(guī)選煤與深加工工藝結(jié)合的產(chǎn)物平衡

6 總結(jié)

（1）對(duì)常規(guī)選煤工藝得出的副產(chǎn)品進(jìn)行深加工是提高全廠精煤產(chǎn)率的有效途徑。選煤副產(chǎn)品通常是指中煤和尾煤泥。通過對(duì)4#煤層試驗(yàn)，確定中間旋流器的底流產(chǎn)物和保持常規(guī)浮選精煤灰分在10%以下時(shí)的浮選尾煤作為副產(chǎn)品進(jìn)行深加工是合適的。

（2）對(duì)相當(dāng)于重介旋流器底流產(chǎn)物的試樣進(jìn)行深加工的結(jié)果較好：精煤灰分為9.24%～10.59%，產(chǎn)率為61.32%～76.69%，可見降灰潛力很大，而且精煤產(chǎn)率很高。跳汰和重介兩個(gè)作業(yè)的操作含量配合后，重介旋流器底流約占入選原煤的18%以上，對(duì)其進(jìn)行深加工后可增加總精煤產(chǎn)率11個(gè)百分點(diǎn)以上，是大幅度提高產(chǎn)率的主要措施。

（3）常規(guī)浮選尾煤的灰分稍高，深加工后也取得較好的結(jié)果：精煤灰分為7.34%～10.98%，精煤產(chǎn)率為35.02%～54.28%，降灰潛力也很大，精煤產(chǎn)率不低。尾煤中含有一定量的黃鐵礦，在深加工過程中附帶采取抑制黃鐵礦的措施，全硫的脫除率高達(dá)87.1%～77.6%，額外回收的精煤的硫分在0.46%～0.51%，符合要求。常規(guī)浮選尾煤量占入選原煤的9%，對(duì)其進(jìn)行深加工后可增加總精煤回收率3%以上。

該礦4#煤層極難選煤深度物理加工技術(shù)的研究結(jié)果經(jīng)濟(jì)效益顯著，為實(shí)現(xiàn)4#煤層重新開采奠定了基礎(chǔ)。