XF煤泥浮選促進劑提高精煤產率的研究

張敬波

（山西省霍州煤電集團辛置選煤廠煤質科，山西 霍州 031400）

在選煤工藝中，浮選劑是影響浮選精煤產率的重要因素，因此選擇高效廉價的浮選劑可以有效地提高精煤產率，降低浮選成本，從而為企業創造良好的經濟效益。中國礦業大學利用棉籽油為主要原料開發了一款XF高效煤泥浮選促進劑，霍州煤電集團辛置選煤廠決定采用XF高效煤泥浮選促進劑，旨在原有浮選劑基礎上添加少量XF后，改善浮選劑性能，改善煤泥浮選效果，提高浮選精煤產率。

1 辛置煤礦選煤廠基本情況

辛置煤礦選煤廠屬于礦井型選煤廠，位于臨汾盆地北沿，霍州南端，西臨108國道。該選煤廠始建于1958年，經多次技術改造，現設計能力為3.35Mt/a，由一車間、二車間兩個相互獨立生產系統組成。其中一車間設計能力0.75Mt/a，選煤工藝采用脫泥有壓三產品重介旋流器分選—煤泥浮選—浮選精煤、尾煤全壓濾的聯合流程。二車間設計能力2.60Mt/a，選煤工藝采用動篩預排矸(淺槽重介排矸正在改造)—不脫泥無壓三產品重介旋流器分選—煤泥重介二產品—煤泥浮選—浮選精煤加壓、壓濾并聯回收—尾煤粗細煤泥兩次回收的聯合流程。

2 二車間浮選工藝

二車間浮選流程為一次浮選流程，即從浮選機第一室給入，各室選出精礦都作為最終精煤，末室尾礦為尾煤，不進行再選。優點：該流程結構簡單，操作方便，處理量大，適用于分選可浮性好或精煤質量要求不太嚴格的煤泥。缺點：煤質變化時，產品質量波動大，浮選難選煤時精煤灰分與尾煤灰分不易控制。

二車間浮選主要工藝參數及要求指標：浮入濃度80～100g/L；尾礦濃度＜40g/L；精礦灰分10.50%～12.00% ；尾礦灰分＞45.00%；浮選抽出率80.0%；浮選入料量550～650m3/h；浮精產率9.0～10.0%；浮精產量45～65t/h。二車間浮選入料的來源（如下圖1所示）。

圖1 二車間浮選工藝流程圖

從工藝上講，二車間浮選入料主要有三部分來源。一是精煤脫介篩篩下水經過磁選回收，再經分級旋流器分級，溢流（細粒度＜0.5mm）進入浮選；二是精煤脫介弧形篩篩下水經過分流，分流出的物料進入分濃縮旋流器組分選，溢流與精煤脫介篩篩下水混合，經磁選機回收，再經分級旋流器分級，溢流（細粒度＜0.5mm）進入浮選。三是末精煤回收弧形篩篩下水和末精煤離心機的濾液。

影響浮選入料濃度及粒度的因素有以下幾點：（1）煤泥重介旋流器的溢流量及溢流濃度；（2）精煤磁選機尾礦的帶介量（要求：≤0.04kg/m3）；（3）磁尾旋流器的溢流濃度及粒度（要求：濃度≤120g/l，粒度＜0.5mm）；（4）加壓過濾機濾液稀釋閥門開啟度（一般情況下開1/3）；（5）加壓過濾機濾液濃度（要求：≤20g/l）；（6）循環水稀釋閥門開啟度（一般情況下不開），循環水濃度（要求：≤20g/l），原煤中細顆粒（＜0.5mm）含量。

3 XF促進劑用于中等可浮煤泥的工業性浮選試驗

試驗在山西省霍州煤電集團辛置選煤煤廠進行。該廠煤泥總體上為中等可浮性煤泥。

3.1 實驗室試驗

取該選煤廠原礦濃縮機的底流為實驗室的原料，收集本局生產的捕收劑和起泡劑做為浮選劑。根據辛置選煤廠對浮選劑量的使用經驗，確定下面的添加比例。單位總用量0.8kg/（t干煤泥），捕收劑與起泡劑的用量比例為3.5∶1，浮選促進劑XF相對于浮選劑的百分數分別為0.5%、0.75%、1.0%。通過實驗得到精煤產率和精煤灰分數據如表1所示。

表1 實驗室試驗結果

通過表1數據可知，確定捕收劑與起泡劑用量不變時，添加一定量的浮選促進劑XF都可以提高精煤產率和精煤灰分。

表2為添加浮選促進劑XF后降低浮選劑用量與表1中2號試驗對比結果。添加促進劑1%后，浮選劑單位用量由原來的0.8kg/（t干煤泥）降低到0.64kg/（t干煤泥），降低了20%。在精煤灰分接近的情況下，精煤產率提高了2.19%。

表2 添加促進劑對比結果

3.2 工業試驗結果

得到實驗室的試驗結果后，繼而在該選煤廠二車間30號浮選機進行了工業性試驗。浮選機為河南省滎陽市礦山機械制造廠生產的XJM-S20型浮選機。設定以下試驗條件：（1）捕收劑、起泡劑分別為0.62kg/（t干煤泥）、0.18kg/（t干煤泥），不添加任何促進劑。（2）捕收劑、起泡劑分別為0.495kg/（t干煤泥）、0.18kg/（t干煤泥），XF促進劑：0.0038kg/（t干煤泥）。XF占總浮選劑量的0.5%。工業試驗結果見表3所示。

通過表3的數據得知，在浮選工藝當中降低捕收劑用量在20.16%時，精煤產率提高了1.49%，浮選完善指標提高了1.46%，浮選精煤的灰分較接近，而且泡沫流動性變好，有力地說明了XF煤泥浮選促進劑能有效地提高精煤產率。當前辛置選煤廠已全面使用XF煤泥浮選促進劑達1年之久，為企業創造了很好的經濟效益。

表3 工業試驗結果表

4 XF促進劑作用機理的分析

浮選劑種類和藥劑制度是影響精煤產率最重要的因素之一。在實踐作業過程當中，捕收劑和起泡劑無法均勻分布，并對煤粒進行有效的均勻包裹。將浮選劑有效地均勻分散開來，就可以增加煤粒、微細油滴兩者之間的接觸概率，提高結存精煤產率。XF促進劑的加入，可以與浮選劑進行混合，從而產生協同效應提高浮選劑的分散性。

XF促進劑屬于高分子有機化合物，其分子結構當中存在著大量的醚鍵和羥基，醚鍵和羥基的存在都可與煤粒表面的氫原子共同形成氫鍵，因氫鍵的存在造成XF促進劑與煤粒表面發生化學吸附作用，從而進一步降低捕收劑在煤粒表面的吸附張力，使捕收劑更易在煤粒表面鋪展并降低油膜厚度，有利于節油和提高精煤產率。

5 總結

通過XF煤泥浮選促進劑在辛置選煤廠的應用研究表明，XF煤泥浮選促進劑的添加能夠明顯改善浮選效果。XF促進劑的加入增加了煤粒表面對捕收劑的吸附效果，促使浮選劑可以均勻分散開來成為微滴均勻地吸附在煤粒表面；極性基團和非極性基團的耦合作用進一步促進了氣泡與煤粒之間的粘附。總之，XF煤泥浮選促進劑能對煤泥的浮選起到提高精煤產率的效果，同時XF屬于環保產品，無毒無味，對設備無腐蝕，可以為企業創造很好的經濟效益。