提高浮選精煤回收率的研究

張李輝

山西焦煤西山煤電東曲選煤廠 山西 古交 030200

近年來，隨著煤炭開采量的增大，煉焦煤種越來越稀缺，原煤中的煤泥含量逐漸增加，尤其是污染浮選精礦最為嚴重的高灰細泥含量的增加，給浮選環(huán)節(jié)造成很大壓力。這部分難以脫除的高灰細泥不僅會污染精煤灰分，使精煤灰分升高，還會制約浮選精煤產(chǎn)率，同時增加浮選藥劑消耗量。隨著選煤技術(shù)的發(fā)展，本著“吃干榨凈”的原則，對浮選系統(tǒng)和粗煤泥回收系統(tǒng)進一步完善，進一步提高精煤回收率，以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 礦井原煤現(xiàn)狀

1.1 原煤粒度變化

隨著煤田地質(zhì)條件的惡化，采煤工作面距離地面越來越遠，導(dǎo)致毛煤運輸過程中轉(zhuǎn)載點增多，工作面回采率提高；綜合采煤、井下破碎、轉(zhuǎn)載這一系列的過程，使進入選煤廠原煤中的次生煤泥含量不斷增加。另外，隨著煤炭價格的升高，以及優(yōu)質(zhì)焦煤的數(shù)量急劇減少，使得各選煤廠需要最大限度的提高精煤的回收率，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源合理利用，以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。原煤中細粒級含量的不斷增加，煤質(zhì)的不斷變化使得重介選煤成為主流的選煤方法，而介質(zhì)系統(tǒng)循環(huán)又會造成次生煤泥量的增加。重介旋流器分選粒度下限通常為0.5 mm，浮選是回收-0.5 mm精煤最有效、最廣泛的選煤方法，浮選入料量占原煤入洗量20%～30%，因此煤泥浮選效果好壞成為制約最終精煤產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 影響浮選效率的因素

2.1 入浮煤泥的物性

入浮煤泥物性是影響浮選效果的根本因素，包括粒度、灰分、入料濃度和可浮性等。

（1）浮選入料的粒度特性和灰分特性是決定浮選工藝、設(shè)備選型、粗煤泥回收系統(tǒng)的重要因素。它是提高浮選精煤產(chǎn)率最重要一環(huán)，也是現(xiàn)階段各選煤廠改造浮選系統(tǒng)、煤泥水處理系統(tǒng)的重要依據(jù)。通過統(tǒng)計浮選入料（精煤磁尾）小浮沉試驗數(shù)據(jù)可知，粒度〈0.125 mm的累計產(chǎn)率在28.78%，產(chǎn)率累計灰分38.75%，其中〈0.045 mm粒度級的灰分高達56.99%，產(chǎn)率8.56%。說明該廠浮選入料中高灰細泥含量較高。+0.5 mm粒度級的占比在7.92%，說明跑粗現(xiàn)象嚴重，這部分粗顆粒如果直接進入浮選系統(tǒng)，就會導(dǎo)致尾礦跑粗，尾礦灰分偏低，浮選精煤產(chǎn)率下降；+0.25 mm平均灰分為8.51%，該廠重介旋流器分選下限為0.25 mm。

實驗室和實際生產(chǎn)表明，浮選入料粒度范圍越大，浮精的回收率會隨著粒度的增大而降低，只有在適宜的粒度范圍才能有最大的回收率，0.5～0.075 mm范圍回收率最高，粒度過粗或過細浮選精煤回收率都會下降。另外，原料中高灰細泥含量也是制約浮精灰分的關(guān)鍵，一般情況下，當入料中細泥（粒度-0.0750 mm）含量多時[1]，浮選精礦灰分也會增加。但粗粒（粒度+0.5 mm）的含量多時則會造成跑粗，使尾礦灰分降低，對于矸石易泥化的原煤，在洗選過程中應(yīng)盡量縮短煤與水接觸的時間，以減小煤泥水中高灰細泥含量和降低煤粒的氧化程度，為提高浮選效率和提高浮選精煤回收率創(chuàng)造良好條件。

（2）浮選入料濃度

適宜的入料濃度是提高浮選效率的必要條件，浮選的最佳入料濃度在80 g/L～120 g/L，針對不同可浮性的入料，在逐步提高浮選入料濃度的過程中，浮選機干煤泥處理量增加，單機小時處理量提高，浮選時間長，精煤產(chǎn)率、精煤和尾煤的灰分也相應(yīng)升高。但過高的濃度會導(dǎo)致精煤產(chǎn)率下降，選擇性降低，精煤灰分增高，尾煤灰分下降。在進行粗選作業(yè)時適合選擇高濃度入料。

選擇低濃度時礦漿的通過量變大，可燃體的抽出率提高，但單位時間內(nèi)干煤泥處理量小。低濃度對消除高灰細泥的污染、選擇性的提高、降低精煤灰分有利。實際生產(chǎn)中可根據(jù)浮選入料煤的細泥含量、灰分、可浮性的難易程度等，利用循環(huán)水調(diào)節(jié)適宜的浮選入料濃度。

2.1.3 浮選入料的可浮性

影響入料煤可浮性有多種因素，總體包括煤的變質(zhì)程度，煤巖組成，氧化程度、粒度特性，灰分特性等。浮選是根據(jù)礦物表面性質(zhì)的不同而實現(xiàn)礦物分離的方法。浮選藥劑可以改善煤炭表面性質(zhì)，增加煤炭可浮性，并提高浮選選擇性和浮選速度，對浮選效率影響很大[2]。

當浮選入料煤中夾帶的高灰細泥含量過多時，細泥會因靜電吸引而黏附在煤粒表面，致使煤粒表面疏水性降低，而當細泥吸附在氣泡上時，會使起泡劑失去選擇性，嚴重惡化浮選過程。對于難浮煤、細泥含量大、氧化煤可以在浮選過程中加入調(diào)整劑來改善可浮性效果。

2.2 浮選工藝流程

浮選工藝流程按照浮選入料的來源，可分為濃縮浮選，直接浮選、半直接浮選和濃縮分級浮選。四種浮選流程各有優(yōu)缺點。

2.2.1 濃縮浮選

濃縮浮選是將礦漿濃縮沉降后底流進入浮選系統(tǒng)的一種流程，浮選入料來自于濃縮機底流，濃度達到300～400g/L,浮機處理量增加，浮精產(chǎn)率高，浮選入料穩(wěn)定性強。此流程適用于高灰細泥含量低的入料煤，當細泥含量高時，由于重力原因，細泥雜質(zhì)會漂浮在上層液面進入濃縮池溢流成為循環(huán)水，循環(huán)一定時間后使循環(huán)水濃度升高，會達到100～200g/L，嚴重影響重介、浮選等各環(huán)節(jié)的分選效果和系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

2.2.2 直接浮選

直接浮選的特點是煤泥水不進入濃縮池，經(jīng)過緩沖桶（浮選入料桶）直接進入浮選，直接浮選降低了煤泥與水的接觸時間，可以很好的改善和維持物料煤表面的疏水性，從而改善煤泥的可浮性；但直接浮選在濃度低時，濃度調(diào)節(jié)受到制約。

2.2.3 半直接浮選

半直接浮選流程的特點是介于濃縮浮選和直接浮選之間的一種流程，它兼顧了浮選入料的穩(wěn)定性，也可以根據(jù)生產(chǎn)情況隨意調(diào)節(jié)浮選入料濃度。該流程主要用于濃縮浮選流程的老選煤廠的改造。

2.2.4 濃縮分級浮選

針對細泥對浮選精煤污染的問題，濃縮分級浮選的流程逐漸得到應(yīng)用。濃縮分級浮選可使不同粒級的煤泥得到合理有效的處理。煤泥水在進入浮選機之前，先經(jīng)過旋流器組進行濃縮分級，旋流器的底流，粒度+0.125 mm進入浮選機，溢流（粒度-0.125 mm）進入高效濃縮機，濃縮機底流進入浮選柱進行浮選，溢流進入循環(huán)水。浮選尾礦進入濃縮池（沉淀池）后，濃縮池（沉淀池）底流進行壓濾脫水，尾礦濃縮池（沉淀池）溢流作為循環(huán)水。這種流程按照粒度分級充分發(fā)揮浮選機和浮選柱在處理不同粒度級的優(yōu)勢特點，浮選入料的濃度可以通過調(diào)節(jié)旋流器組調(diào)節(jié)底流的濃度，也可以通過調(diào)節(jié)高效濃縮機底流的液固比來實現(xiàn)對浮選入料濃度的調(diào)節(jié)。

2.3 浮選藥劑的選擇以及加藥制度對浮選的影響

浮選之所以能夠被廣泛的應(yīng)用于礦物加工，重要的原因在于它能夠通過浮選藥劑靈活、有效的控制浮選過程，從而按照要求將有用礦物與無用礦石分離。浮選過程中加入藥劑的種類和數(shù)量、加藥地點和加藥方式統(tǒng)稱為藥劑制度。浮選效果的好壞，浮選藥劑以及加藥制度是重要的影響因素。在保持充氣量、轉(zhuǎn)速、入料濃度不變的情況下，僅改變藥耗和藥比的條件下進行的試驗。

通過試驗可以看出藥劑不同，精煤回收產(chǎn)率和灰分都有所不同，所以在藥劑選擇方面要通過煤質(zhì)分析試驗來選擇適合的藥劑提高精煤回收率。

使用浮選藥劑改善煤泥的可浮性，可以提高其浮選效率、提高浮選精煤回收率。煤泥可浮性的大小主要取決于兩個因素：一是煤泥的組成和結(jié)構(gòu)，決定了其親水性或可浮性大小，但是僅利用煤泥本身的天然可浮性的差異難以達到分選的目的；另一種方法就是人為干預(yù)、改變浮選礦物的表面性質(zhì)，如加入捕收劑，從而提高微粒表面疏水性，使煤粒能夠更加牢固的附著在氣泡表面，從而達到高效分選，提高浮選精煤回收率的目的。

3 粗煤泥回收系統(tǒng)

粗煤泥回收為浮選過程創(chuàng)造有利條件，是提高精煤回收率的重要組成部分，由于重介旋流器的最低有效分選下限根據(jù)對產(chǎn)品指標要求的不同，一般為0.25 mm左右，但實際生產(chǎn)中重介旋流器對粒度在0.25 mm左右的細粒并不能全部分選。另一方面，弧形篩、脫介篩經(jīng)過長時間使用，篩孔會被磨損，使篩孔孔徑增大，或者有跑粗現(xiàn)象的發(fā)生，如果這部分大顆粒物料隨著煤泥水進入到浮選系統(tǒng)，由于浮選對粗顆粒的選擇性差，浮選速度慢，往往在浮選機的后兩室才能浮起，大顆粒的增加，勢必會造成粗顆粒進入到尾煤，使尾礦灰分降低，浮精產(chǎn)率下降，造成精煤損失。所以科學(xué)有效的粗煤泥回收系統(tǒng)，也是減小浮選機負荷，提高浮選效率，提高浮選精煤回收率的必要條件。