浮選柱分選高灰微細粒難浮煤泥的試驗研究

王燁敏

(山西工程技術學院，山西 陽泉 045000)

高灰細粒煤泥分選是近年來選煤行業比較關注的熱點問題之一。隨著現代機械化采掘技術的深入應用，細粒煤在原煤中所占的比重呈現出較為明顯的增加趨勢。對于這部分原煤而言，如何有效地進行分選成為了目前一個亟待解決的問題[1-2]. 這部分原煤一般來說，屬于高灰煤泥，可浮性較差，很多學者從浮選工藝和設備的角度進行探索，通過改進浮選工藝來提高精煤產率[3]. 在煤泥浮選工藝中，我國的大多數選煤廠采用的是直接浮選，浮選工藝差別不大，為控制成本或便于管理，單段浮選應用的較多。浮選設備主要有浮選機和浮選柱，兩種設備在現場的應用均非常廣泛[4-5]，本文采用旋流微泡浮選柱分選山東某煤樣探索柱浮選在處理高灰細粒煤泥中的性能。

1 煤樣性質

試驗煤樣為山東東山煤泥，工業分析結果和粒度組成分析見表1，2.

表1 煤泥工業分析結果表

1.1 工業分析

由表1可知，該煤樣的灰分為53.97%，屬于灰分比較高的煤泥。揮發分47.51%，由于煤樣在烘干過程中發生了一定程度的氧化，導致揮發分偏高。

1.2 粒度組成分析

參照MT/T 58—93《煤粉篩分試驗方法》對煤樣進行篩分試驗，選取標準套篩篩孔孔徑分別為0.500 mm、0.250 mm、0.125 mm、0.074 mm、0.045 mm. 試驗結果見表2.

由表2可知，該煤樣主要粒級為-0.045 mm，在煤樣中所占比重達到61.9%，灰分也較高，達到了64.52%. 煤樣綜合灰分為52.17%，入浮煤泥的總體灰分偏高。從煤樣各粒級產率來看，+0.5 mm粒級產率幾乎為零，煤樣的平均粒度偏小，而-0.045 mm粒級含量占很大的比重，因此對于該煤樣的分選必須重視-0.045 mm粒級煤泥的分選效果。

2 煤泥浮選條件初步探索試驗研究

在進行柱浮選之前，首先要對煤泥的浮選條件進行初步的探索，對于煤泥可浮性做出有效的判斷，確定柱浮選采用的合適的浮選條件。結合實驗室條件，采用1.5 L浮選機進行初步探索。

2.1 浮選藥劑制度

試驗選取煤油、仲辛醇作為浮選藥劑，其中煤油為捕收劑，仲辛醇為起泡劑。試驗選擇的固定條件：采用粗選浮選系統(一精煤一尾煤)，礦漿濃度60 g/L，浮選槽容積1.5 L，捕收劑與起泡劑藥比8∶1，葉輪輪速1 800 r/min，充氣量0.25 m3/min，礦漿預攪拌時間3 min，與捕收劑接觸時間2 min，與起泡劑接觸時間10 s，刮泡時間2.5 min. 其試驗結果見表3.

表3 煤泥浮選條件初步探索試驗表

由表3可知：不同的藥劑制度下，該煤樣的浮選精煤灰分變化不大，最低的精煤灰分為11.39%，最高的浮選精煤灰分也僅為13.44%.浮選精煤產率在33%左右，浮選尾煤灰分大約為72%，浮選完善指標較高，約為53%. 鑒于煤泥浮選條件初步探索的試驗結果，為了研究浮選試驗條件對精煤灰分及浮選完善指標的影響規律，進行了正交試驗。

2.2 煤泥浮選條件正交尋優試驗研究

選取捕收劑用量、捕收劑與起泡劑的藥劑用量比(以下簡稱藥比)及浮選礦漿濃度3個影響因素進行正交試驗。各試驗因素選取3個水平，分別為：捕收劑用量1 600 g/t、1 800 g/t、2 000 g/t；藥比4∶1、6∶1、8∶1；浮選礦漿濃度40 g/L、60 g/L、80 g/L. 選取L9(33)正交表設計試驗，該煤泥浮選條件的正交試驗結果見表4.

表4 煤泥浮選條件正交尋優試驗表

由表4 可知：當捕收劑用量為1 800 g/t時的精煤平均灰分比捕收劑用量為1 600 g/t和2 000 g/t時的精煤平均灰分低；當浮選藥劑用量比為8∶1時的精煤平均灰分低于其它兩個水平下的精煤平均灰分；當浮選礦漿濃度為40 g/L時的精煤平均灰分低于濃度為60 g/L和80 g/L下的精煤平均灰分。由此確定各浮選試驗條件滿足浮選精煤灰分要求的大致范圍。最佳浮選工藝參數見表5.

表5 最佳浮選工藝參數表

2.3 煤泥可浮性評定[6]

參照MT/T 259-1991《煤炭可浮性評定方法》，以表5確定的最佳浮選工藝條件得到的浮選試驗結果為依據，對煤粉可浮性進行評定。

浮選精煤產率：γc=31.78%

浮選精煤灰分：Ad，c=11.19%

浮選入料灰分：Ad，f=52.17%

浮選精煤可燃體回收率：Ec=γc(100-Ad，c)/(100-Ad，r)=59.01%

根據浮選精煤可燃體回收率為59.01%，判斷煤泥的可浮性等級為難浮。

2.4 煤泥分步釋放浮選試驗

從表3選取浮選完善指標最佳的一組進行分步釋放浮選試驗，試驗結果見表6. 表6中，J為精煤，W1為尾煤1，W2為尾煤2，W3為尾煤3. 根據表6的分步釋放浮選試驗結果，繪制出分步釋放浮選試驗曲線,見圖1.

煤泥浮選理論指標可通過煤泥分步釋放試驗確定，即理想條件下煤泥浮選可得到的灰分和產率。當灰分要求為9.00%時，理論產率為31.50%；當灰分要求為9.50%時，理論產率為32.50%；當灰分要求為10.00%時，理論產率為33.00%；當灰分要求為10.50%時，理論產率為34.00%；當灰分要求為11.00%時，理論產率為35.00%。由此可知，當精煤灰分為9%～11%時，精煤理論產率增幅不大。而且這僅是理想條件下的試驗結果，該煤泥的可浮性為難浮等級，并且高灰細泥含量很高。因此，實際的一精一尾的流程很難達到分步釋放預測的浮選理論指標。

表6 煤泥分步釋放浮選試驗結果表

1—精煤產率-灰分曲線 2—尾煤產率-灰分曲線 3—分選次數-精煤產率曲線圖1 分步釋放浮選曲線圖

3 煤泥浮選柱分選試驗

根據正交試驗確定的最佳浮選工藝條件確定的藥劑用量和礦漿濃度進行浮選柱分選試驗，通過調節浮選柱循環泵壓力進行浮選柱分選試驗，試驗結果見表7.

表7 最佳浮選條件的浮選柱分選試驗結果表

由表7分析可知：

1) 隨著浮選柱循環泵的壓力提高，精煤產率變化沒有明顯的規律；但是浮選完善指標在壓力最低0.12 MPa時最高，說明在此壓力下浮選效果較好。在此壓力下的精煤灰分也是最低，再增大循環壓力，精煤灰分先升后降，浮選完善指標降低，且尾煤灰分也降低，說明此時尾煤中跑煤嚴重，導致浮選效果惡化[6].

2) 選擇煤泥在浮選柱0.12 MPa時得到的分選指標與相同藥劑和浮選濃度條件下浮選機分選所得的分選指標進行對比，見表8.

表8 相同浮選條件下浮選柱與浮選機分選指標對比表

由表8可知：在相同浮選條件下，浮選柱精煤灰分相比于浮選機精煤灰分低0.54%，浮選完善指標高16.96%，且其他分選指標相當。結合煤泥粒度組成及煤泥可浮性分析可知，對-0.045 mm粒級含量高的難浮煤泥浮選而言，浮選柱在處理難浮細粒級煤泥的分選效果優于浮選機。

4 結 論

1) 對于-0.045 mm為主導粒級的難浮煤泥，在相同的藥劑條件下，浮選機分選可以獲得灰分為11.19%、產率為31.78%的精煤；浮選柱通過調節循環泵壓力實現精煤灰分可調，可獲得灰分為10.65%、產率為 41.72%的優質精煤。浮選柱精煤灰分相比于浮選機精煤灰分低0.54%，浮選完善指標高16.96%，產率提高9.94%，說明對于高灰細粒難浮煤泥采用浮選柱分選可以獲得更好的浮選效果。

2) 對于該種高灰細粒難浮煤泥，采用浮選柱進行分選時，僅調節循環泵壓力，設備調控方便，精煤回收率較高，同時精煤灰分有效降低。因此，在處理該類煤泥時，采用浮選柱分選具有良好的經濟和環保效益。