浮選法精選細粒級煤泥技術探討

王會楊帥強

一、引言

選煤廠煤泥來源于兩方面：一是入選原煤，即在開采、運輸過程中產生的原生煤泥；二是在選煤過程中，由于各種破碎作用產生的一些次生煤泥。采用重力選煤法，煤泥不能得到有效精選。如果這部分數量相當可觀的煤泥能有效地精選回收與利用，那么對有效利用能源、保護環境都是非常重要的。浮選，是目前公認的用于細粒煤泥脫硫降灰經濟、有效的分選技術和方法之一，也是選煤廠取得最佳經濟效益、社會效益和環境效益的有效技術途徑。影響煤高效浮選的因素很多，主要有浮選原料煤、浮選藥劑及藥劑制度、浮選設備、浮選流程等。本文主要對浮選的基本原理及影響煤泥高效浮選的因素進行探討。

二、浮選的基本原理及浮選工藝

浮選過程就是將一定濃度的煤漿與定量的浮選藥劑在攪拌桶中進行充分攪拌，然后進入浮選機，由于浮選機攪拌、充氣，在煤漿中形成大量氣泡，疏水的煤粒與氣泡碰撞并黏附在氣泡上，上浮至礦漿液面，形成礦化泡沫層，由刮泡器刮出為精煤；不能黏附到氣泡上的矸石則留在水中，作為尾煤排出機體，從而達到分選的目的。

浮選是一個復雜的物理化學和流體力學的過程，在這個過程中起主導作用的是煤和矸石表面潤濕性的差異。煤和矸石的表面潤濕性之所以有差別主要是因為煤和矸石表面的結構不同，煤主要由有機質和無機質兩部分組成，煤表面以非極性疏水表面為主，又存在不同程度的極性表面，煤的非極性表面對水分子的吸附力小于水分子之間的內聚力，固水滴在煤表面不易展開，潤濕程度較小，疏水性較強，因此煤粒與水中的氣泡碰撞接觸時，氣泡容易克服水化層的阻擋，并排開水化層與煤粒表面黏附在一起。而矸石表面呈極性，水滴在矸石表面能迅速地展開，表明矸石表明親水性強。

目前應用最廣泛的浮選工藝是泡沫浮選法，向煤泥中加入各種浮選藥劑并攪拌調和，使之與煤泥細粒作用，以擴大不同煤泥顆粒間的可浮性差別。調好的礦漿送入浮選槽，攪拌充氣。礦漿中的礦粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的煤泥選擇性地黏附于氣泡并攜帶上升成為氣—液—固三相組成的礦化泡沫層，經機械刮取或從礦漿面溢出，再脫水、干燥成精煤產品。不能浮起的礦物隨礦漿從浮選槽底部作為尾礦產品排出。

三、影響煤泥高效浮選的主要因素分析

1.浮選原料煤

煤泥浮選原料由粒度粗細不等、密度大小不同的煤和矸石及連生體組成，其可浮性與煤化程度、煤巖成分、氧化程度以及礦物質的浸染等有關。研究表明：相同工藝條件下，中等煤化程度的煤（焦煤、肥煤、瘦煤）的可浮性最好，年輕的和年老的煤浮選效果很差；同一種煤，由于煤巖成分的不同，可浮性不同，鏡煤的可浮性最好，絲炭最差，亮煤和暗煤居中。煤被氧化后，煤表面親水性增加，可浮性變差，因此煤泥氧化程度越大對浮選越不利。

另外，的可浮性與煤泥的粒度有關。煤泥粒度要求為0.5mm以下。煤泥的最佳浮選粒級是在0.074—0.25mm，而對于0.25—2mm的粗粒煤泥，由于其粒度大，可浮性不好，在浮選過程中不能有效分選［１］，造成精煤損失，因此有效分選出粗粒煤泥的精煤非常關鍵。推薦對煤泥粒度進行小篩分實驗，在0.25—0.5ram比重較大且灰分偏高的情況下，推薦采用TBS分選粗粒煤泥，有效回收粗煤泥，解決“跑粗”，同時，對于＜0.25ram的細粒級，可采用對其有效地浮選柱分選，達到提高浮選精煤產率的目的［２］。

2.浮選藥劑及藥劑制度

煤泥浮選只靠煤和矸石表明的自然差別是不夠的，為了擴大煤和矸石表面性質的差異，必須向礦漿中加入一定量的浮選藥劑，以增強煤粒表明的疏水性。浮選藥劑主要由起泡劑、捕收劑、抑制劑、調整劑四部分組成。煤泥浮選中，一般采用煤油、輕柴油做捕收劑，仲辛醇作起泡劑，石灰或碳酸鈉做抑制劑，水玻璃、醇做調整劑。不同的浮選藥劑對煤泥的浮選效果不同，要根據煤泥的性質，選用不同的浮選藥劑，做浮選對比試驗。在滿足用戶要求的情況下，應選擇性能價格比最優的藥劑。

藥劑制度主要指藥劑的種類和用量，加藥方式和加藥點，以及藥劑的乳化，等等。藥劑用量要適量，過量的藥劑不僅造成浪費，而且使精煤質量降低，如果浮選藥劑量不足，就會使浮選速度和精煤回收率降低。適宜的用藥量要根據浮選原料性質、藥劑性質和加藥方式等通過實驗來確定。加藥方式有一次添加和分次添加兩種。一次添加是將藥劑添加到攪拌桶中，這樣可以提高浮選速度，操作方便，但選擇性差。藥劑性質不活潑、不易失效和不易分散，當煤漿中細泥較少時，可采用一次加藥。分次加藥可使浮選機各槽中煤漿的藥劑濃度比較均勻，有利于提高選擇性和降低用藥量，但分次加藥量和加藥點也應通過實驗確定。

3.浮選流程

合理的浮選流程是保證獲得理想的技術經濟指標的首要條件，常見的浮選工藝流程有下列四種。

（1）一次浮選流程

一次浮選流程是煤泥經浮選分成精煤（泡沫）和尾煤兩種產品最簡單的流程。該流程的最大優點是結構簡單，生產操作方便，處理量大。適合于低灰易選煤泥對精煤質量要求不太高的較難選煤。

（2）中煤再選流程

圖2所示為中煤再選流程，該流程前四室的產品為最終精煤產品，后兩室的泡沫產品為中煤，返回到第二室再選，末一室排出的最后為尾煤。該流程的特點是結構簡單，由于中煤再選，精煤、尾煤質量指標容易保證，適用于細粒含量多的較難選煤，但只有當中煤基本上不以連生體形式存在時，再選才有效。

（3）精煤再選流程

該流程如圖3所示，該流程可以全部精煤再選也可部分精煤再選，該流程的特點是流程復雜，適用于難選煤或對精煤質量要求比較高的浮煤。

（4）三產品流程

上述幾種浮選產品流程都是選出最終產品，這對要求出低灰精煤、高灰尾煤，往往不容易保證，而三產品流程就可以實現，如圖4，因此它適合含連生體多而精煤灰分有要求比較低的難選煤。該流程的缺點是要多設中煤過濾系統。

四、結語

在煤泥浮選工藝設計中，原煤性質是最先應考慮的影響因素，還有浮選工藝的設計和改進，也要對浮選藥劑及藥劑制度、浮選設備、浮選流程等進行分析探究，以上因素應協調考慮，這對實現煤泥高效、經濟浮選具有重要意義。

參考文獻：

［1］李普迎，沈麗娟，于偉.淺析粗煤泥分選［0L］.中國科技論文在線，［009—11-05］，http：//www.paper.educn/indexphp/default/releasepaper/content/20091l-150.

［2］孫青，謝華煤泥高效浮選技術研究［J］.煤礦現代化，2011，（6）:41-43.