煤泥三產品浮選工藝研究

李志紅，董連平，楊宏麗，高建川，2，劉愛榮，樊民強

(1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.西山煤電集團 屯蘭選煤廠,山西 古交 030200)

煤泥三產品浮選工藝研究

李志紅1，董連平1，楊宏麗1，高建川1，2，劉愛榮1，樊民強1

(1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.西山煤電集團 屯蘭選煤廠,山西 古交 030200)

針對屯蘭選煤廠浮選精煤質量與回收率不可兼得的現象，提出了煤泥三產品浮選工藝，并通過理論分析和試驗研究驗證了三產品煤泥浮選的可行性與適用性。采用三產品煤泥浮選工藝，不僅可以解決高灰細泥對精煤的污染以及尾煤存在低灰粗顆粒的浮選問題，實現選煤廠精煤產率最大化的目標，同時可以改善產品結構，提高資源的利用效率。三產品浮選工藝有利于控制產品指標，實現精煤產率最大化，可為同類型選煤廠煤泥浮選工藝的設計提供參考。

煤泥；三產品浮選；最大精煤產率；實現形式

我國煉焦煤選煤廠多采用一段浮選工藝，生產精煤和尾煤兩個產品。但在實際生產中，確保精煤灰分則尾煤灰分偏低，保證精煤回收率則浮精灰分偏高的現象十分普遍，難以實現浮選精煤質量與回收率兼得的目的[1]。一些選煤廠為了保證總精煤灰分符合要求，采用重介精煤為浮選精煤“背灰”的方式[2]，但難以實現精煤產率最大化。另外，一些選煤廠采用“粗選-精(掃)選”工藝以獲得低灰精煤，如白龍選煤廠入選原煤種類復雜，煤泥灰分高，采用“粗選-精選”工藝，可保證精煤灰分的合格[3]。沁新能源公司選煤廠煤泥采用“粗選-掃選-精選”工藝，浮選機的前2室泡沫直接作為精煤，后2室作為掃選段，其泡沫產品經過再選，可保證浮選精煤灰分低于8%。除此之外，一些選煤廠采用分級浮選工藝[4-5]，即粗粒用浮選機分選、細粒用浮選柱分選，可明顯提高煤泥浮選效率。但以上工藝在生產中主要關注浮選精煤的質量，對浮選尾煤關注較少，存在尾煤灰分偏低，資源沒有得到充分、合理地應用的問題。為此，提出了煤泥三產品浮選工藝，即煤泥浮選出精煤、中煤和高灰尾煤三個產品，并通過浮選實例解析三產品浮選的可行性與適用性，為選煤廠煤泥浮選工藝設計提供一定參考作用。

1 三產品浮選工藝的可行性

1.1 三產品浮選工藝的理論可行性

屯蘭選煤廠采用煤泥一次浮選工藝，得到產率為75%、灰分為11.21%的精煤，尾煤灰分為65.16%，其產品粒度組成見表1。

表1 浮選產品粒度組成

從表1可以看出：浮選精煤中<0.074 mm粒級部分產率達到50%以上，其灰分為14%，遠高于其余幾個粒級的平均灰分8.21%，精煤灰分提高約3個百分點，嚴重影響精煤。另一方面，浮選尾煤>0.25 mm粗顆粒占到11%左右，其平均灰分低于15%，應作為浮選精煤回收。該浮選過程存在細泥污染精煤和尾煤“跑粗”損失的問題。

對上述煤泥進行三產品浮選，可顯著改善其浮選效果。優化一次浮選(即粗選)的藥劑制度，理論上可使>0.074 mm粒級全部進入粗選精煤，從而直接排出高灰尾煤，其灰分為75.54%。對粗選過程的測算結果見表2。

表2 浮選粗選結果

從表2可以看出：粗選精煤包含表1中全粒級精煤和>0.074 mm粒級尾煤。就煉焦煤而言，粗選精煤灰分偏高，需對其進行再選即精選。精選的目的是降低精煤中<0.074 mm粒級的灰分而不損失粗粒精煤。理論上講，對于一次浮選精煤中的<0.074 mm粒級可以通過精選將其分成灰分為12%和40.50%兩個部分，并使其分別進入浮選精煤和中煤，對應產率分別為36.12%和2.75%；同樣，對一次浮選的>0.074 mm粒級尾煤，可通過精選使其中的>0.25 mm粒級(γ=2.75%,Ad=13.82%)進入最終精煤，同時使0.074～0.25 mm粒級進入中煤。煤泥三產品分選的理論模擬結果見表3。

表3 粗選-掃選-精選三產品分配模擬結果

從表3可以看出：采用三產品浮選工藝，可以在精煤回收率不降低的條件下使精煤灰分降低近1個百分點，尾煤灰分提高，并達到直接排棄的標準，同時，產出的中煤產品產率為5.29%。

1.2 三產品浮選工藝的實際可行性

為驗證三產品浮選工藝的實際分選效果，在實驗室條件下以煤油為捕收劑、仲辛醇為起泡劑，對上述煤泥進行三產品浮選試驗，結果見表4。

表4 實驗室三產品浮選試驗結果

從表4可以看出：煤泥經過三產品浮選，能夠在保持較高精煤產率的前提下，同時得到低灰精煤與高灰尾煤，中煤則作為電煤銷售。實際生產中，應結合重選精煤灰分并遵從等λ原則確定浮選精煤的灰分；浮選尾煤灰分應與重選矸石灰分相當，達到直接排棄的標準；與傳統的兩產品浮選尾煤相比，三產品浮選中煤的灰分更接近于電煤灰分，且高灰細泥含量低，濾餅容易碎散。因此，三產品浮選的產品結構更有利于資源的充分應用。

1.3 三產品浮選工藝的適用性

表5為一組高灰細泥干擾下的煤泥常規浮選試驗結果。由表5可以看出，調整藥劑制度，可以在一定程度上改善浮選產品的質量。但受高灰細泥的影響，浮選過程的選擇性較差[6-8]，導致精煤灰分居高不下，同時尾煤灰分過低。

表5 高灰細泥干擾下的浮選試驗結果

采用常規浮選藥劑和自制高效浮選藥劑分別對煤泥進行三產品浮選試驗，結果見表6。從表6可以看出，采用常規浮選藥劑煤油和仲辛醇時，經過三產品浮選可以得到灰分較低的精煤，但尾煤灰分偏低，僅為45.05%，表明煤油對該煤泥的捕收能力相對較弱；采用自制高效藥劑時，可在粗選過程得到灰分為71.58%的高灰尾煤，調整精選次數可以得到不同質量的精煤產品。因此煤泥三產品浮選工藝可以解決高灰細泥對精煤的污染以及尾煤存在低灰粗顆粒的浮選問題[9]，使產品結構更為合理，資源充分回收，同時可以實現分級利用。

表6 不同藥劑作用下的煤泥三產品浮選試驗結果

2 三產品浮選工藝的實現形式

就工業生產而言，三產品浮選工藝有利于控制產品指標、實現精煤產率最大化。具體實施中，可以采用兩種方式，其原則流程分別如圖1和圖2所示。

我國煉焦煤選煤廠廣泛采用XJM-S和XJX-T系列浮選機，選擇5室串聯。通常浮選精煤灰分逐室呈現升高的趨勢[10]，實際操作中，將前3室的泡沫精礦直接作為精煤產品，后2室則通過添加藥劑的方式，盡可能提高泡沫精煤的產率，使其進入另一臺浮選機(精選機)再選，精選機的泡沫精礦與粗選浮選機的前三室精煤合并作為總的浮選精煤產品，粗選機的尾礦作為浮選尾煤產品，精選機的尾礦作為中煤產品(圖1)，三個產品分別摻入相應的重介產品。

從圖2中可以看出，粗選-精選流程相對比較簡單，粗選浮選機產出尾煤產品，所有泡沫精礦進入另一臺浮選機進行精選，得到精煤和中煤兩個產品。

圖1 粗選-掃選-精選原則流程

圖2 粗-精選流程圖

工業實施煤泥三產品浮選工藝時，需解決3個方面的問題，即增加精選浮選機，增加泡沫產品再選時的輸送設施，研發高效捕收劑并優化添加制度。

3 結 論

煤泥三產品浮選工藝可有效解決屯蘭選煤廠高灰細泥對精煤的污染以及尾煤存在低灰粗顆粒的浮選問題，從而改善產品質量，提高資源再利用率。通過理論分析和試驗研究驗證了三產品煤泥浮選的可行性與適用性，得出以下幾點結論：

(1)對高灰細泥含量高或粗?；厥绽щy的煤泥，采用三產品浮選工藝，能夠在保持較高精煤產率的前提下得到低灰精煤和高灰尾煤。

(2)煤泥三產品浮選工藝中，浮選精煤與重選精煤遵從等λ原則，有利于實現精煤產率的最大化；尾煤可直接排棄，減少了無效運輸和燃燒帶來的粉塵二次污染問題；中煤灰分接近于電煤灰分，且高灰細泥含量更低，濾餅易碎散，對電煤產品品質幾乎沒有不利影響。

(3)工業具體實施中，三產品浮選工藝有利于控制產品質量，實現精煤產率最大化。一般采用兩種方式，即粗選-掃選-精選流程和粗選-精選流程。

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A study on the 3-product coal slime flotation process

LI Zhi-hong1, DONG Lian-ping1, YANG Hong-li1, GAO Jian-chuan1,2, LIU Ai-rong1, FAN Min-qiang1

(1. College of Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China; 2. Tunlan Coal Washery, Xishan Coal & Electricity (Group) Co., Ltd., Gujiao, Shanxi 030200, China)

Tunlan Coal Washery is facing the trouble of being unable to lay equal stress on both quality and yield of flotation concentrate at the same time. A 3-product flotation process is therefore proposed, and the feasibility and necessity of the use of the proposed process are verified through both theoretical analysis and experimental study. With the use of the process, there can be seen not only elimination of contamination of concentrate by high-ash fine slime, loss of low-ash coarse coal particles in tailings, increase of concentrate yield to a maximum, but also optimization of product mix, and enhancement of coal resources utilization efficiency. Moreover, the product specifications are rendered easier to control. The study made in the paper may serve as a reference for design of slime flotation process.

coal slime; 3-product flotation process; maximum yield of concentrate; mode of process realization

1001-3571(2016)06-0001-03

TD943

A

2016-11-04

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.001

李志紅(1970—)，女，山西省太原市人，副教授，主要從事煤炭分選方面的教學、科研工作。

E-mail：lizhihong9123@163.com Tel：13835101290

李志紅，董連平，楊宏麗，等. 煤泥三產品浮選工藝研究[J]. 選煤技術，2016(6)：1-3，9.