超聲波對(duì)粗粒高灰煤泥浮選效果的影響研究

柳開芳，葉 艷，令狐丹，馬祥串

(六盤水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤水 553000)

我國南方的貴州省是煤炭資源的大省，其煤炭儲(chǔ)存量約是南方12個(gè)省的煤炭量(市、自治區(qū))[1-2]。2012年，貴州煤炭開采量為1.8億t，占全國煤炭產(chǎn)量的4%，位居全國第四，預(yù)計(jì)2015年末煤炭產(chǎn)量將達(dá)到2.5億噸。然而，貴州省煤炭入洗率非常低，在2010年末原煤入洗量僅為2765.8萬噸，僅占原煤入洗率的17.3%。根據(jù)《貴州省“十二五”能源發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》的要求，2015年末貴州省的原煤入洗率要達(dá)到70%[3]。然而，隨著采煤機(jī)械化程度的提高以及煤炭資源稟賦的惡化，高灰細(xì)粒煤泥浮選提質(zhì)將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。主要問題表現(xiàn)如下：細(xì)粒級(jí)比例增加、高灰細(xì)泥量陡增，從而使得浮選精煤灰分居高不下，難以達(dá)標(biāo)；選煤廠為保證最終精煤灰分，只能以犧牲精煤產(chǎn)率為代價(jià)，這將有損選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益[4-5]。與此同時(shí)，隨著進(jìn)口優(yōu)質(zhì)煤炭的大量涌入，國內(nèi)煤炭產(chǎn)能過剩，煤炭經(jīng)濟(jì)效益日益低迷，加之我國對(duì)洗煤廠生產(chǎn)過程中的環(huán)保設(shè)施要求越來越嚴(yán)格，進(jìn)而使得目前洗煤廠經(jīng)濟(jì)效益雪上加霜。因此，尋找更優(yōu)的分選提質(zhì)手段，強(qiáng)化高灰細(xì)粒煤泥的分選效率，降低分選成本勢(shì)在必行。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本文采用的浮選煤泥來自貴州省六盤水市某選煤廠，全粒度級(jí)煤泥的工業(yè)分下如表 1所示。由表 1可知，原煤的煤泥灰分高達(dá)43.05%，揮發(fā)分很低，為14.78%，屬于焦煤煤種。煤泥全粒度級(jí)篩分試驗(yàn)結(jié)果如表 2所示。由表 2可知，原煤煤泥中的0.50～0.20 mm含量高達(dá)49.26%，為煤泥的主導(dǎo)粒度級(jí)，同時(shí)此粒度級(jí)的灰分高達(dá)45.74%，略高于原煤煤泥灰分。因此，粗粒粒度級(jí)煤泥的浮選效果直接影響到原煤泥的整體浮選實(shí)驗(yàn)效果，故本文采用超聲波對(duì)粗粒度級(jí)的煤泥進(jìn)行處理，以改善其浮選效果。

表1 高灰煤泥工業(yè)分析(空氣干燥基，%)

表2 高灰煤泥篩分試驗(yàn)(空氣干燥基，%)

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 超聲波處理

本文采用的超聲波頻率為60 MHz，水溫為20 ℃，功率為100 kW，超聲波預(yù)處理時(shí)間分別為0 min，4 min，8 min,12 min和16 min。實(shí)驗(yàn)過程把實(shí)驗(yàn)煤樣平均分成2份，分別放于500 mL的燒杯中，然后進(jìn)行超聲波預(yù)處理。

1.2.2 浮選實(shí)驗(yàn)

本采用的浮選機(jī)為XDF型號(hào)的浮選機(jī)，浮選槽為0.5 L，充氣量為40 L/h，浮選礦漿濃度為60 g/L。浮選前礦漿預(yù)潤濕2.0 min，然后加入捕收劑量為0.4 kg/t后攪拌2 min，再加入起泡劑100 g/t，攪拌10 s后打開氣閥進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)刮泡時(shí)間為2 min。

圖1 超聲波預(yù)處理后煤泥浮選效果

2 浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

超聲波預(yù)處理后的浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。隨著超聲波預(yù)處理時(shí)間由0 min增加到8 min，浮選精煤的產(chǎn)率由51.20%增加到57.29%，浮選精煤灰分由13.27%降低到12.30%。此后，隨著超聲波處理時(shí)間的進(jìn)一步增加，浮選精煤的灰分略微降低到最低12.11%，而精煤產(chǎn)率降低較大，降低到51.98%。整個(gè)超聲波處理過程中，浮選可燃體回收率變化不大，基本維持在80.0%左右。在超聲波處理時(shí)間為8 min時(shí)，精煤的可燃體回收率達(dá)到最大值為83.44%。

3 結(jié)論

超聲波預(yù)處理可以顯著改善粗粒煤泥的浮選效果。超聲波處理時(shí)間為8 min時(shí)，精煤的可燃體回收率達(dá)到最大值為83.44%，精煤產(chǎn)率為57.29%，灰分為12.30%。當(dāng)超聲波處理時(shí)間增加到12 min時(shí)，雖然得到的浮選精煤灰分最低為12.11%，但精煤產(chǎn)率僅為51.37%。因此，超聲波對(duì)粗粒煤泥浮選效果作用最佳的時(shí)間為8 min。