浮選尾煤再選的試驗研究

鹿倩倩

(山西西山煤電股份有限公司西曲礦選煤廠，山西 太原 030200)

隨著不可再生能源(煤和石油等)的不斷開采，其儲量在不斷減小，因此，現在國家越來越重視礦產資源的再利用。例如，從金屬礦的尾礦產物中再進行稀有金屬的回收[1-2]。煤炭在能源結構中占有主要的地位，而充分發揮煤體效能的主要方式就是加大煤體的利用率。浮選尾煤具有高黏度、高灰分且粒度較小的特征，當尾煤所含灰分比例較小時，尾煤無法被再次利用，從而造成了資源的浪費和經濟效益的降低，故進行尾煤再選對緩解能源緊缺現狀及提高資源利用率都具有重要的意義[3-4]。筆者通過浮選機進行了浮選尾煤再選的試驗，試驗過程中改變不同控制參數來分析浮選尾煤的再選效果，從而提取最大產率的精煤，達到確定浮選尾煤再選的合理試驗條件。

1 浮選尾煤性質的測試

對某選煤廠的浮選尾煤進行粒度篩分測試，得到了該尾煤在不同粒度下的產量值和灰分值，如表1所示。從篩選結果可以發現，浮選尾煤的灰分為46.44%，小于50%，無法直接利用，需要進行再次浮選；同時，粒度在0.125 mm～0.250 mm尾煤的累計產率和灰分分別為42.01%和25.80%，說明較大粒度尾煤的產率較高，但灰分值較低，而且該粒度范圍內的尾煤是尾煤再選的主體；粒度在0.125 mm以下的尾煤灰分均大于54.54%，說明細粒尾煤的灰分值較高，故在進行浮選尾煤的再選試驗時應該將該部分細粒尾煤除去，以減小對尾煤再選產物的污染。

表1 尾煤粒度篩分測試結果統計表

在除去粒度0.125 mm以下的尾煤后，將篩上物作為尾煤再選的入料，對篩上物進行浮沉試驗，由此得到的不同密度級的產率和灰分如第28頁表2所示。密度級低于1.4 g/mL尾煤的產率為49.19%，密度級在1.4 g/mL～1.6 g/mL尾煤的產率為30.66%，密度級高于1.6 g/mL尾煤的產率為20.15%；從灰分統計結果看，密度級在1.4 g/mL～1.6 g/mL尾煤的產率較高，同時灰分值也在較高水平，在浮選尾煤再選過程中會影響浮選效果，故需要對篩上物進行磨礦。有研究指出，當尾煤密度級過大(>1.8 g/mL)時，在磨礦作用下會轉變為高灰分且粒度較小的煤泥，使得浮選脫灰的效果減弱。綜合分析，進行正式的浮選尾煤再選工作之前，先要進行粗選，獲得粒度較大的煤泥，再通過棒磨機進行磨礦，控制濃度為30%，時間為4 min，所得入料才可以進行再選試驗。該試驗流程如第28頁圖1所示。

2 浮選尾煤再選的試驗過程

本次試驗所用的浮選機為單槽式浮選機，容積為1 L；選擇捕收劑為煤油；再選過程中浮選機的攪拌速率是恒定的，保持在2 000 r/min。試驗主要分為以下幾個過程：

表2 篩上物中不同密度級的產率和灰分統計表

圖1 浮選尾煤工藝流程示意圖

1) 在槽體內裝入1 L的篩上物，恒速攪拌30 s，使篩上物在槽體內分布均勻；

2) 倒入些許煤油，充分攪拌約1.5 min，加入起泡劑，繼續恒速攪拌1.5 min，完成漿液的調制工作；

3) 保持充其量為0.3 m3·(m2·min)-1，繼而進行浮選工作，控制時間為6 min，完成浮選工作。為了保證試驗的準確性，每次試驗均需進行3組。

4) 對浮選尾煤產出的精礦和尾礦進行收集和烘干，然后進行化驗分析。

本次試驗基于公式(1)和公式(2)，對浮選尾煤再選的效率進行測定和評價。

(1)

式中：Ay為再選尾煤篩上物的灰分值；γj為浮選得到的精煤產率；Aj為浮選得到的精煤灰分值；η為浮選完善指標。

(2)

式中：ξ為可燃氣體回收率。

3 浮選結果分析

3.1 不同煤油用量下浮選結果分析

進行不同煤油用量下浮選結果的測試時，控制起泡劑用量為200 g/t，得到的浮選結果見表3所示。從表3中可以發現，浮選精煤和尾煤的灰分均隨著煤油用量的增加而增大。但隨著煤油用量的增加，浮選精煤的產率逐漸提高，說明較高的煤油用量下浮選尾煤再選的效果更好。另一方面，浮選得到的可燃氣體回收率也隨著煤油用量的增加而提高，但浮選完善指標表現為先增大后減小的趨勢，當煤油用量為600 g/mL時，浮選完善指標達到最大值。綜合考慮浮選效果和成本問題，認為浮選所用的煤油用量應該控制到600 g/mL。

表3 不同煤油用量下浮選結果統計表

3.2 不同篩上物濃度下浮選結果分析

進行不同篩上物濃度下浮選結果的測試時，控制起泡劑用量同樣為200 g/t，煤油用量600 g/mL，得到浮選結果見表4所示。從表4中可以發現，隨著煤油用量的增加，浮選精煤產率和灰分均呈現出先增后減的趨勢，在120 g/L下，精煤產率和灰分達到最大值，分別為69.69%和12.79%；同樣，浮選完善指標和可燃氣體回收率2個參數也表現為先增大后減小的特征，當120 g/L煤油用量下，浮選完善指標和可燃氣體回收率2個參數值分別為48.28%和82.36%。正常情況下，煤泥的入料濃度由其中的細粒煤決定，當煤泥中細粒煤含量較大時，入料濃度需要適當減小，以提高浮選精煤產率。本次試驗所用的入料為篩上物，提前除去了粒度較小的高灰分煤，綜合評估，選擇煤油用量為120 g/L。

表4 不同篩上物濃度下浮選結果統計表

3.3 磨礦時間與不同粒度尾煤產率的關系分析

上文提到，在進行正式的浮選尾煤再選工作之前，先要進行粗選，以獲得粒度較大的煤泥，然后再通過棒磨機進行磨礦。其中，粗選可以除去大約35%的高灰分尾煤。對剩余粒度較大的尾煤進行磨礦得到不同粒度尾煤產率隨時間的變化關系如第29頁圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著時間的延長，粒度0.074 mm以下的尾煤產率不斷增加，同時粒度0.250 mm以上的尾煤產率不斷減小，而粒度0.075 mm～0.250 mm尾煤產率表現為先增大后減小的趨勢。故認為磨礦時間應該控制在3 min左右。

圖2 不同粒度尾煤產率隨之間的變化關系示意圖

4 結論

尾煤再選對緩解能源緊缺現狀及提高資源利用率都具有重要的意義。本文進行了浮選尾煤再選的試驗，試驗過程中通過改變煤油用量和篩上物濃度分析浮選尾煤的再選效果。得到主要結論為：

1) 當煤油用量為600 g/mL時，浮選完善指標達到最大值。綜合考慮浮選效果和成本問題，認為浮選所用的煤油用量應該控制到600 g/mL。

2) 隨著煤油用量的增加，浮選完善指標和可燃氣體回收率2個參數表現為先增大后減小的特征，當120 g/L煤油用量下，浮選完善指標和可燃氣體回收率2個參數值分別為48.28%和82.36%。綜合評估，選擇煤油用量為120 g/L。

3) 當磨礦時間為3 min時，粒度在0.125 mm～0.250 mm尾煤產率得到最大值，從而為浮選尾煤再選的精煤產率達到最高點創造了條件。

參考文獻：

[1] 段海霞.汾西礦業集團選煤廠從浮選尾煤中再回收精煤的實踐[J].選煤技術，2010(6)：47-49.

[2] 于躍先,馬力強,張仲玲,等.浮選尾煤再選試驗研究[J]. 煤炭工程，2014(4)：109-111.

[3] 王甲,夏新茹,渾寶炬. 尾煤泥加工提質技術改進與應用[J]. 煤炭技術,2017(4):299-301.

[4] 郝明景. 曙光煤礦選煤廠尾煤壓濾系統的改造[J]. 煤炭加工與綜合利用,2017(3):28-29,34.