旋流微泡浮選柱提高精煤回收率的試驗(yàn)研究＊

李 彪 謝廣元 張秀峰 郭 柱

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇省徐州市，221116；2.大地工程開(kāi)發(fā)（集團(tuán)）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(yàn)研究＊

李 彪1謝廣元1張秀峰2郭 柱1

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇省徐州市，221116；2.大地工程開(kāi)發(fā)（集團(tuán)）有限公司天津分公司，天津市河西區(qū)，300201）

針對(duì)煤炭試樣細(xì)粒級(jí)含量高的特性，依據(jù)浮選機(jī)試驗(yàn)確定的最優(yōu)試驗(yàn)工藝條件，利用旋流微泡浮選柱進(jìn)行了提高精煤回收率的試驗(yàn)，取得了精煤灰分7.78%、產(chǎn)率70.78%的良好分選指標(biāo)。比較柱浮選和常規(guī)浮選試驗(yàn)，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(jī) 精煤產(chǎn)率 回收率

關(guān)于煤泥浮選的探究一直都是我國(guó)選煤工作者研究的重點(diǎn)，雖然與浮選相關(guān)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備及管理已日益完善，但煤泥浮選仍是一個(gè)有極大發(fā)展空間的棘手問(wèn)題。特別是在當(dāng)前大力倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)和綠色環(huán)保生產(chǎn)的背景下，因綜采技術(shù)的高度機(jī)械化致使原煤中細(xì)粒粉煤（－0.5mm）所占比例平均高達(dá)20%～30%，這一普遍現(xiàn)象無(wú)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(guó)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(shí)驗(yàn)室研究階段，工業(yè)應(yīng)用還有待進(jìn)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(jìn)的浮選設(shè)備。目前，浮選設(shè)備主要分為浮選機(jī)和浮選柱兩大類。山東新汶礦業(yè)集團(tuán)協(xié)莊礦選煤廠為提高浮選效率，委托中國(guó)礦業(yè)大學(xué)選煤設(shè)計(jì)研究所進(jìn)行浮選探究，筆者結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果擬采用由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研發(fā)的FCMC旋流微泡浮選柱進(jìn)行本次試驗(yàn)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(lái)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(xì)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(jiàn)表1。

表1 煤粉篩分試驗(yàn)結(jié)果%

分析表1可知，煤粉樣的主導(dǎo)粒級(jí)是－0.045mm，占煤粉樣的48.76%，其灰分為45.95%；次主導(dǎo)粒級(jí)為0.25～0.125mm，占煤粉樣的16.71%，灰分為8.31%；－0.125mm粒級(jí)含量為65.97%，表明入浮平均粒度偏細(xì)。煤粉各粒級(jí)的灰分（＋0.5mm粒度級(jí)除外）整體上隨粒度的減小而增加且增幅顯著，說(shuō)明煤粉易碎不利于煤泥水的處理。因此，對(duì)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(xì)粒級(jí)中精煤的選擇性。

2 浮選機(jī)試驗(yàn)

為了評(píng)價(jià)煤泥的可浮性質(zhì)及確定出合適的試驗(yàn)工藝條件，以便對(duì)后期浮選柱試驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)，試驗(yàn)初期先在XFDII型1.5L浮選機(jī)上進(jìn)行了初步探索試驗(yàn)。

2.1 浮選藥劑用量探索試驗(yàn)

在試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行了浮選藥劑用量探索試驗(yàn)，浮選藥劑用量探索試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(shì)；精煤灰分呈先升高再降低的趨勢(shì)。說(shuō)明浮選藥劑用量對(duì)選別指標(biāo)影響較大。因此，綜合考慮浮選完善指標(biāo)最優(yōu)，確定的后續(xù)正交優(yōu)化試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果%

2.2 浮選工藝條件正交優(yōu)化試驗(yàn)

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

表3 正交試驗(yàn)安排表

表4 浮選工藝條件正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果表%

上列各試驗(yàn)點(diǎn)的浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，由表4可知，各組試驗(yàn)精煤灰分指標(biāo)均小于8%，但精煤產(chǎn)率波動(dòng)較大極不利于浮選生產(chǎn)。比較浮選完善指標(biāo)，浮選完善指標(biāo)以61.00%和60.90%為最好，但第7組試驗(yàn)的入浮濃度為40g／L過(guò)低，與選煤廠實(shí)際的浮選入料濃度有極大差距，故確定第9組試驗(yàn)條件為最優(yōu)試驗(yàn)條件，用于指導(dǎo)浮選機(jī)煤泥分布釋放試驗(yàn)及進(jìn)行浮選柱對(duì)比試驗(yàn)。

2.3 煤泥分布釋放試驗(yàn)

煤泥分布釋放浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)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(dāng)精煤灰分為8%時(shí)，精煤標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)率超過(guò)60%。

表5 浮選分步釋放試驗(yàn)結(jié)果表%

3 浮選柱試驗(yàn)

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(gè)浮選柱為一體柱，集浮選與旋流力場(chǎng)中的重選于一體，可對(duì)中礦進(jìn)行掃選，提高了精煤回收率；同時(shí)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(guò)的氣泡在柱體斷面上的擴(kuò)散加速，更重要的是對(duì)經(jīng)過(guò)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(chǎng)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(jìn)入柱分離精選段，再次經(jīng)歷柱分離的精選過(guò)程。

3.2 給料壓力試驗(yàn)

按照浮選工藝條件正交優(yōu)化試驗(yàn)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(yàn)，通過(guò)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(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。分析可知，在浮選機(jī)正交優(yōu)化工藝試驗(yàn)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(biāo)，給料壓力選用0.16MPa的指標(biāo)較好，此時(shí)精煤灰分為7.58%，精煤產(chǎn)率為70.12%。

表6 煤泥浮選柱試驗(yàn)結(jié)果表%

3.3 浮選柱與浮選機(jī)對(duì)比

在相同的藥劑制度下，通過(guò)浮選機(jī)分選獲得的精煤的灰分指標(biāo)為7.90%，產(chǎn)率為61.42%，且浮選機(jī)的分選效果波動(dòng)大；而浮選柱在給料壓力調(diào)控簡(jiǎn)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(jī)最優(yōu)結(jié)果好，并且產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定，此時(shí)精煤產(chǎn)率也比浮選機(jī)的61.42%要高9.32%，優(yōu)勢(shì)明顯。結(jié)合煤質(zhì)特點(diǎn)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(xì)粒級(jí)（－0.125mm）的分選優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)浮選機(jī)分選，可獲得灰分7.90%、產(chǎn)率61.42%的精煤；而浮選柱僅通過(guò)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(jī)低0.12%，而且回收率比浮選機(jī)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(jī)試驗(yàn)結(jié)果要好，并且浮選完善指標(biāo)均較浮選機(jī)最優(yōu)的61.00%有顯著提高。

（2）利用旋流微泡浮選柱對(duì)煤泥進(jìn)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(shí)實(shí)現(xiàn)了精煤泥的高效回收利用，設(shè)備調(diào)控簡(jiǎn)便，因而具有良好的環(huán)保與經(jīng)濟(jì)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(guó)家自然科學(xué)基金（50974120）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助（2010QNB08）

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

（責(zé)任編輯 張毅玲）