PAD型重力流態式礦漿預處理器的研究與應用

王微微，劉雨苗，陳立龍

(唐山森普工程設計有限公司，河北 唐山 064000)

PAD型重力流態式礦漿預處理器的研究與應用

王微微，劉雨苗，陳立龍

(唐山森普工程設計有限公司，河北 唐山 064000)

闡述了PAD型重力流態式礦漿預處理器的結構、工作原理、技術特點，并介紹了其在山西臨汾新絳礦區一座選煤廠的應用情況。在入選原煤煤質不變及浮選產品指標基本相同的條件下，重力流態式礦漿預處理器比葉輪攪拌式礦漿預處理器浮選完善指標提高1.43百分點，噸原煤浮選藥劑費用降低48.53%，每年節電約2.5萬kW·h，可有效地降低選煤廠生產成本。

浮選；礦漿預處理；PAD型重力流態式礦漿預處理器；葉輪攪拌式礦漿預處理器；浮選完善指標；藥劑用量

浮選法是目前細粒和極細粒煤泥分選應用最多、最有效的一種分選方法。在浮選生產中，浮選入料不僅需要有合適、穩定的入料濃度，并且需要與浮選藥劑有一定的接觸時間，因此浮選作業前一般需要設置調漿設備，即礦漿預處理設備。目前，選煤廠普遍應用的礦漿預處理設備主要有攪拌桶、礦漿準備器、管道預處理器和礦漿預處理器等等[1]。攪拌桶是新中國成立后我國選煤廠使用最廣泛的一種設備，它通過葉輪轉動來混合煤漿和藥劑，混合時間短，效果差，目前已很少使用；礦漿準備器于上世紀80年代開始應用于我國選煤廠，其分散效果好，但工作可靠性差，藥劑乳化噴嘴易堵塞；近年來推廣的管道預處理器占地少，不需要動力消耗，但其混合均勻程度取決于它的結構參數和煤漿流速，并且由于混合時間有限，混合效果也不理想；礦漿預處理器工藝效果差，動力消耗高，浮選藥劑耗量高，混合效果差。基于上述設備存在的問題，迫切需要一種霧化效果好，浮選藥劑能與煤漿充分混合的設備，為此研發了PAD型重力流態式礦漿預處理器。

1 PAD型重力流態式礦漿預處理器

目前在選煤生產中普遍應用的葉輪攪拌式礦漿預處理器(圖1)主要由進料口、稀釋水入口、桶體、錐形循環筒、葉輪定子混合器、進氣管、加藥嘴和排料口組成[1]。其工作原理為：葉輪定子組呈傘形分為上下兩層，工作時上層葉輪吸入浮選劑和空氣，形成氣溶膠;下層葉輪具有大流量特征,從底部吸進入浮煤漿,并促進礦粒循環與懸浮，并同時完成預礦化。與葉輪攪拌式礦漿預處理器不同，PAD重力流態式礦漿預處理器是利用礦漿自身的重力和流體流變特性來實現礦漿預處理過程的技術。PAD型重力流態式礦漿預處理器是基于重力流態式礦漿預處理技術，結合煤泥浮選預處理工藝要求設計的，現有PAD-1500、PAD-2000、PAD-2500、PAD-3000和PAD-3500五種規格產品投入使用，與我國煤用浮選機相匹配。

圖1 葉輪機械攪拌式礦漿預處理器結構示意圖

1.1 結構

PAD型重力流態式礦漿預處理器由高壓氣流引射霧化裝置和浮選藥劑流態混合裝置組成。其中：浮選藥劑高壓氣流引射霧化裝置作用是使浮選藥劑分散，由加藥管路1和霧化器2組成；流態混合裝置則用于混合礦漿，由礦漿入料口3、箱體4、礦漿均分器5、流態混合單元6、出料口7和支腿8組成。

PAD型重力流態式礦漿預處理器結構簡圖如圖2所示[2]。

1.2 工作原理

工作時，壓縮空氣進入浮選藥劑霧化器2中，經噴嘴高速噴出，在噴射室內產生負壓，形成抽吸作用，將加藥管路1中的浮選藥劑快速吸入、分散、霧化，使霧狀浮選藥劑彌散在箱體內；礦漿從入料口3給入到箱體4內，首先進入礦漿均分器5，通過二次溢流，沿圓周均勻分配到最上層流態混合單元6；之后，礦漿在自身重力的作用下，從上至下沿各層流態混合單元向下運動，在運動過程中與霧狀浮選藥劑接觸混合，并且在運動過程中，受流態混合單元紊流堰的作用，不斷地上下起伏翻滾，提高了礦漿的紊流程度；由于各層流態混合單元橫截面為圓形，當礦漿沿流態混合單元從中心向周邊運動時，流態混合單元上的礦漿流層隨之變薄，當礦漿沿流態混合單元從周邊向中心運動時，流態混合單元上的煤漿流層隨之逐漸變厚，如此往復，礦漿在運動中不斷地擴散、聚合[4]，從而形成了大量二次流和渦流，礦漿相互不斷碰撞、摩擦，提高了礦漿紊流程度，強化了混合效果[5]；最后，礦漿到達處理器底部，從出料口7流出，進入浮選機分選。

1—加藥管路；2—浮選藥劑霧化器；3—礦漿入料口；4—箱體；5—礦漿均分器；6—流態混合單元；7—出料口；8—支腿；

1.3 技術特點

PAD型重力流態式煤漿預處理器技術特點為：

(1)壓縮空氣噴射引流式霧化器結構簡單，霧化效果好，浮選劑霧化后，霧滴粒度均勻、直徑小，具有明顯的降耗效果[3]，一般可節省浮選劑用量20%左右。

(2)流態混合單元上設有紊流堰，礦漿沿流態混合單元向下運動的過程中，受紊流堰的作用，紊流程度提高，強化了混合效果。

(3)設備自身沒有運轉部件，無噪聲，故障率低，可靠性好，維護工作量小。

(4)采用重力流態式礦漿跌落混合技術，不需動力。藥劑高壓氣流引射霧化分散所需壓縮空氣量很小，功耗極低[6]。

2 實際應用

2.1 入浮煤泥性質

試驗煤樣為山西臨汾新絳礦區一選煤廠浮選入料。試驗參照GB/T477—2008《煤炭篩分試驗方法》[7]、GB/T4757—2013《煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法》[8]和MT/T144—1997《選煤試驗室分步釋放浮選試驗方法》[9]進行。浮選入料的篩分試驗與分步釋放浮選試驗結果列于表1、表2，浮選速度試驗結果列于表3。試驗煤漿濃度為80 g/L，輕柴油用量為1.0 kg/t，仲辛醇用量為0.1 kg/t。

表1 浮選入料篩分試驗結果

表2 浮選入料分步釋放浮選試驗結果

由表1可見，浮選入料的主導粒級為<0.045 mm粒級，且灰分較其他各粒級高很多。這部分物料比表面積大，吸附藥劑的能力強，浮選選擇性差。

圖3為根據表3數據繪制的可浮性曲線圖，計算可得，當浮選精煤灰分為11.0%時，精煤產率為68.28%，可燃體回收率為75.68%，依據MT/T 259—1991《煤炭可浮性評定方法》[10]可判定該浮選入料可浮性等級為“中等可浮”。

表3 浮選入料浮選速度試驗結果

最開始的15 s刮出的精煤灰分為9.89%，接下來的15 s刮出的精煤灰分為11.27%，兩者僅相差1.38個百分點，說明該浮選入料的浮選速度快，選擇性差。這主要是由于浮選入料中含有大量的高灰細泥造成的，與篩分試驗的結果是吻合的。

β—精煤產率-灰分曲線；ν—尾煤產率-灰分曲線；τ—浮選時間-精煤產率曲線

2.2 PAD型重力流態式礦漿預處理器與葉輪攪拌式礦漿預處理器效果對比

2.2.1 單機檢測

表4列出了山西臨汾新絳礦區兩座使用PAD型重力流態式、葉輪攪拌式礦漿預處理器的浮選單機檢查結果對比。

表4 PAD型重力流態式、葉輪攪拌式礦漿處理器浮選單機檢查指標Table 4 Performances of PAD the gravity-flow and impeller agitated pulp preprocessors

注：浮選精煤灰分要求10.50%～11.00%

從表4可知：使用PAD型重力流態式礦漿預處理器的選煤廠在表征浮選總體技術指標的浮選完善指標高4.06個百分點的情況下，捕收劑和起泡劑用量僅為使用葉輪攪拌式預處理器選煤廠的60%。

2.2.2 生產統計數據

在入選相同原煤的情況下，兩座選煤廠的浮選技術經濟指標、生產數據統計結果見表5。

表5 PAD型重力流態式、葉輪攪拌式礦漿處理器浮選經濟技術指標

注：浮選精煤灰分要求10.50%～11.00%。

從表5可知：與使用葉輪攪拌式預處理器的選煤廠相比，使用PAD型重力流態式礦漿預處理器的選煤廠在浮選完善指標提高1.43百分點的情況下，噸原煤浮選藥劑費用降低48.53%，節省浮選藥劑效果明顯，可有效降低選煤廠的生產成本。

3 效果分析

3.1 節能效果

生產實踐表明，PAD-2000型重力流態式礦漿預處理器投入使用后，在入選原煤煤質沒有變化，浮選指標基本相同的情況下，比采用葉輪攪拌式礦漿預處理器時的噸原煤浮選藥劑費用降低48.53%，降耗效果明顯，該廠每年洗選原煤60萬t，則每年可節約浮選藥劑成本19.80萬元。此外，葉輪攪拌式礦漿預處理器的配套電動機功率為5.5 kW，而PAD型煤漿預處理器無配套電機，每年還可節電約2.5萬kW·h。

3.2 降耗效果

PAD-2000型重力流態式礦漿預處理器投入使用后，在浮選指標基本相同的情況下，噸原煤捕收劑、起泡劑用量僅為葉輪攪拌式預處理器60%，降耗效果明顯。另外，PAD型重力流態式礦漿預處理器本身沒有運動部件，不需供電運行，不需注油潤滑，幾乎沒有維護工作量。

4 結語

山西臨汾新絳礦區選煤廠PAD-2000型重力流態式礦漿預處理器的生產實踐表明：使用PAD-2000型重力流態式礦漿預處理器后,浮選生產所需的捕收劑、起泡劑用量僅為葉輪攪拌式預處理器的60%，浮選藥劑用量大大減少，每年還可節約浮選藥劑成本19.80萬元,從而大大降低了選煤生產成本，提高了選煤廠的經濟效益。此外,PAD系列煤漿預處理器結構簡單,本身無動力消耗, 每年可節電2.5萬kW·h,生產管理費用低廉。目前，PAD系列煤漿預處理器已在通化八寶、靈石興慶、棗莊付村等十余座選煤廠得到推廣與應用。

[1] 謝廣元.選礦學[M].徐州:中國礦業大學出版社，2001:491-494.

[2] 樸正武，江明東，宋永平，等.PAD-2000型重力流態式礦漿預處理器應用效果分析[J].選煤技術，2015(3):40-42.

[3] 周 偉，朱金波，肖 敏，等.浮選過程煤漿預處理技術的研究[J].選煤技術,2014(4):89-92.

[4] 吳大為.浮游選煤技術[M].徐州:中國礦業大學出版社，2004:121-129.

[5] 張 碩.可調式跌水網格混合器的混合性能研究[J].中國給水排水,2009，25(11):93-103.

[6] 張立華，周國亮，朱金波，等.煤漿預處理器的綜合評述[J].選煤技術,2011(5):65-70.

[7] GB/T 477—2008 煤炭篩分試驗方法[S].

[8] GB/T 4757—2013 煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法 [S].

[9] MT/T 144—1997 選煤試驗室分步釋放浮選試驗方法 [S].

[10] MT/T 259—1991煤炭可浮性評定方法[S].

Research and application of the PAD gravity-flow type flotation pulp preprocessor

WANG Wei-wei, LIU Yu-miao, CHEN Li-long

(Tangshan Shenzhou Engineering Design Co., Ltd., Tangshan 064000, Hebei, China)

An introduction is made in the paper of the structure, working principle and technical features of the PAD gravity-flow type flotation pulp preprocessor as well as the result of its application at a coal preparation plant in Xinjiang Mining Area, Linfeng, Shanci Province. Under the conditions of treating a raw coal with the same property and basically identical product indices, as compared with the impeller-agitated type of pulp processor, the use of the gravity-flow version can lead to an increase of flotation perfection index by 1.43 percentage points, a drop of the cost of agents per ton of raw coal treated by 48.53 percentage points and a save of power by 25 000 kW·h per year, effectively reducing, as a result, the operating cost of the plant.

flotation; feed pulp preprocessing; PAD gravity-flow type pulp preprocessor; impeller agitated type pulp preprocessor; flotation perfection index; consumption of flotation reagent

1001-3571(2016)04-0022-04

TD943

A

2016-07-31

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.006

王微微(1979—),女，山東省棗莊市人，工程師，從事選煤工藝和設備的研究工作。

E-mail：www@tssenpu.cn Tel：18833335480

王微微，劉雨苗，陳立龍. PAD型重力流態式礦漿預處理器的研究與應用[J]. 選煤技術,2016(4):22-25.