浮選工藝分選效果受粗粒煤泥的影響分析

宋 璇

(西山煤電屯蘭選煤廠，山西 太原 030200)

0 引言

隨著原煤的含泥量的不斷增多，加大了選煤廠分選的難度，降低了原煤分選系統的分選能力[1-2]。一般情況下，如要保持煤泥浮選系統的最優分選能力，煤泥粒度應處于0.07～0.26 mm之間，而粗煤泥的粒度要超過0.3 mm，分選效果較差[3-4]。對此，對粗煤泥分選的影響因素進行了系統分析，從而研究了粗煤泥分選過程中的分選特性，得到了粗煤泥分選對選煤工藝的影響效果。

1 原煤性質的測試

對選煤廠的煤泥進行粒度篩分測試，得到了該煤泥在不同粒度下的產量，見表1。從篩選結果可以發現，粗煤泥的粒度主要集中在0.5～3 mm之間，占到了總產率的51.21%，粒度較大；同時粒度超過1 mm的煤泥含灰分較多，達到了44.43%，與粒度較大的煤泥相比，粒度較小的煤泥灰分含量較低。

表1 煤泥粒度篩分測試結果統計表

2 頂水量對煤泥的適應效果

為了研究頂水量對粗煤泥的適應效果，在試驗前需要篩出部分粒度較小的煤泥，主要篩出對象為粒度在0.25 mm以下的煤泥。篩分工作完成后，進行不同頂水量下煤泥的分選試驗。低頂水量條件下，流量分別設置為0.25 m3/h、0.35 m3/h以及0.45 m3/h；高頂水量條件下，流量分別設置為0.55 m3/h、0.75 m3/h以及0.95 m3/h。

2.1 低頂水量適應效果評價

在低頂水量條件下，溢流產物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分小幅增加，但灰分含量保持在精煤要求范圍內；底流產物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分保持在40%以上，故分選適應性好。總體上，隨著流量的增大，不同粒度的煤泥產率和所含灰分均有所增加；同時底流產物所夾帶的精煤較多，由此說明低頂水量條件下粗煤泥分選的效果較差，為了提高頂水量對煤泥的適應效果，需要提高頂水量。

2.2 高頂水量適應效果評價

在高頂水量條件下，溢流產物中不同粒度的煤泥灰分要高于低頂水量下煤泥的灰分，同時不同粒度的煤泥產率也得到一定提高；底流產物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分提高，所夾帶精煤較多，可見高頂水量條件下粗煤泥的分選效果要好。

當頂水量為0.95 m3/h時，底流產物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分超過了58%，而粒度在0.25～0.5 mm之間的精煤灰分為50%，不在精煤要求的灰分范圍內，故在煤泥分選前要進行脫泥處理；綜合分析，當頂水量太大時容易污染精煤，不利于煤泥分選。由此認為頂水量宜保持在0.75 m3/h左右。

3 粗煤泥分選的影響因素分析

3.1 入料量的影響

判定煤泥分選設備分選能力最重要的指標為入料量，故對不同入料量條件下煤泥的分選效果進行研究。設置頂水量為0.75 m3/h，入料管深度固定為150 mm，入料量分別為5 m3/h、7 m3/h以及9 m3/h。所得不同粒度的煤泥灰分和產率分別如圖1和圖2所示。

a-溢流產物；b-底流產物圖1 不同粒度的煤泥灰分示意圖

煤泥灰分：從圖1中的(a)顯示，溢流產物中，2種粒度煤泥的灰分均與入料量呈正相關關系，入料量從5 m3/h增大到9 m3/h，粒度在1～3 mm之間的煤泥灰分從10.5%增大到26.2%，增大了2倍以上；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥灰分從14.1%增大到25.8%，增大了不到2倍；由此說明當入料量較大時，分選得到的精煤灰分達不到精煤要求的灰分范圍。從圖1中的(b)顯示，底流產物中，隨著入料量的增大，2種粒度煤泥的灰分先減小后增大，這與溢流產物中灰分的變化趨勢是不同的。入料量從5 m3/h增大到9 m3/h，粒度在1 ～3 mm之間的煤泥灰分先從65%減小到58.8%，然后增大到59.2%；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥灰分先從50.7%減小到41.3%，然后增大到44.5%；總體上，煤泥分選的效果隨著入料量的增大而減弱。

原因分析：入料量越大，分選設備容腔的充實程度就越高，當容腔徹底充實后，入料量繼續增大意味著容腔的排出速率提高，則容腔內煤泥的分選時間就減少，煤泥無法充分分選便得到排出，由此打破了容腔內煤泥的分選環境，引起了容腔內煤泥的混亂狀態，從而使得粗煤泥分選的精度降低。另一方面，反射后煤泥的升流速率隨著入料量的加大而提高，則粒度較大的煤泥進入溢流的可能性提高，從而導致溢流煤泥灰分的增大，造成污染。綜合說明粗煤泥分選時，入料量應控制在較低水平。

煤泥產率：從圖2(a)顯示，溢流產物中，隨著入料量的增大，2種粒度煤泥的產率變化趨勢不同。入料量從5 m3/h增大到9 m3/h，粒度在1～3 mm之間的煤泥產率與入料量呈正相關關系，產率從26.1%增大到43.9%，增大速率較快；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥產率先從23.5%減小到21.8%，而后增大到25.2%；從圖2(b)顯示，底流產物中，隨著入料量的增大，粒度在1～3 mm之間的煤泥產率呈線性關系減小，從18.3%減小到了11.1%；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥產率從3.9%增大到4.2%，然后又減小到3.3%。

a-溢流產物；b-底流產物圖2 不同粒度的煤泥產率示意圖

原因分析：總體上，當入料量較大時，溢流產物中不同粒度煤泥的產率較高，而底流產物中不同粒度煤泥的產率相對較低。這是因為在入料量較大情況下，溢流出口較大，分選煤泥主要由此排出，密度高的產物也存在于溢流產物中，故精煤的污染程度較高；除此之外，容腔內所裝的入料較多時，煤泥不同粒度顆粒間的碰撞擠壓效果顯著，故分選的流動性減弱，不利于粗煤泥的分選。

3.2 中流通道的影響

中流通道設置：煤泥分選設備的中流通道也會對粗煤泥的分選效果造成影響，故設置中流通道分別為0 mm、6 mm和12 mm，如圖3所示。

a-中流通道0 mm；b-中流通道6 mm；c-中流通道12 mm圖3 不同尺寸的中流通道示意圖

試驗結果統計：①溢流產物中，隨著中流通道尺寸的增大，不同粒度煤泥所含的灰分在減小，但均保持在11%以上；不同粒度煤泥的產率也與中流通道尺寸呈負相關關系；②底流產物中，隨著中流通道尺寸的增大，不同粒度煤泥所含的灰分均表現為先增加后減小的趨勢；當中流通道尺寸為6 mm時，粒度在1～3 mm之間的煤泥所含灰分為45.1%，而粒度在0.5～1 mm之間的煤泥所含灰分為40.42%，均達到了尾煤的要求，但該情況下粒度較小的煤泥所含水分含量較低，依舊達不到要求；③在中流通道尺寸增大過程中，溢流產物中煤泥產率的減小值與底流產物中煤泥產率的增加值并不相等，其中的差量在容腔內進行了二次分選。由此認為當中流通道尺寸較大時，分選產生的精煤損失較大；當中流通道尺寸較小時，不容易從中流排出口排出的粗煤泥進入溢流產物中的概率較大，從而降低了精煤的損失。總體認為中流通道的尺寸宜為6 mm。

4 結論

(1)低頂水量條件下粗煤泥分選的效果較差，高頂水量條件下粗煤泥的分選效果要好；在粗煤泥分選前要進行脫泥處理；而且當頂水量太大時容易污染精煤，不利于煤泥分選。由此認為頂水量宜保持在0.75 m3/h左右。

(2)煤泥分選的效果隨著入料量的增大而減弱。這是因為當容腔徹底充實后，入料量繼續增大意味著容腔的排出速率提高，打破了容腔內煤泥的分選環境，引起了容腔內煤泥的混亂狀態，從而使得粗煤泥分選的精度降低。粗煤泥分選時，入料量應控制在較低水平。

(3)當中流通道尺寸較大時，分選產生的精煤損失較大；當中流通道尺寸較小時，不容易從中流排出口排出的粗煤泥進入溢流產物中的概率較大，從而降低了精煤的損失，總體認為中流通道的尺寸宜為6 mm。