不同條件對細粒精煤脫水效果的影響研究

王旺楠

（山西焦煤西山煤電西曲礦選煤廠，山西 古交 030200）

引 言

我國是世界上最大的煤炭使用國，煤炭儲量大，煤種齊全。但隨著開采機械化的推廣，以及原煤品質的逐年惡化，煤炭的洗選難度逐年增加。目前，我國仍是以濕法選煤為主，細粒精煤的脫水也成為選煤廠難以避免的工藝流程。而對于煉焦煤選煤廠，由于煤中的水分對煉焦過程百害無利，因此客戶往往對精煤水分有著更加嚴格的要求，出口精煤水分一般不得超過8%。因此，研究如何更好的實現細粒精煤脫水，對于改善選煤廠經營效益具有重要現實意義。

1 樣品及藥劑準備

本文所用樣品為淮南某煉焦煤選煤廠的細粒精煤產品，該廠主要入洗1／3焦煤。對試驗樣品進行粒度分析，樣品粒度組成如表1所示。

表1 樣品粒度組成表

如表1所示，該樣品中－0.074mm粒級含量較高，達到了52.56%，其中0.074mm～0.045mm粒級占比最高，為39.28%，由此推測該粒級對于本樣品的脫水效果將產生重要影響［1］。此外，樣品各粒級的灰分分布相對平均，隨粒級減小呈現小幅度的增大趨勢，但總精煤灰分僅為4.17%，可以滿足低灰精煤的試驗要求。

試驗主要使用了三種不同離子類型的疏水藥劑進行脫水試驗，并用強酸強堿進行溶液pH值調整［2］。主要試驗藥劑如表2所示。

表2 主要試驗藥劑

試驗前，用去離子水將將3種疏水改性助劑配制成質量分數1%的溶液備用。

2 試驗分析

以盤式真空過濾機為主要試驗儀器，對不同藥劑條件下的礦漿進行抽濾試驗，并以抽濾時間和濾餅水分的高低作為脫水效果的評價標準。過濾壓力0.05MPa，試驗礦漿質量濃度200g／L。

2.1 藥劑種類及用量對細粒精煤脫水效果的影響

分別使用三種離子類型的助劑進行脫水試驗，使用去離子水配制200g／L礦漿，攪拌均勻后后礦漿pH值為7.2。分別改變不同助劑的使用濃度，記錄其脫水時間及濾餅水分，如第76頁圖1、圖2所示。

如圖1所示，對于不同類型的助劑，當用量改變后對于過濾時間的影響規律有所差異。其中，陰離子型和陽離子型助劑在用量改變時，對過濾時間的影響規律基本一致，即過濾時間隨著藥劑用量的增加先縮短再延長，當藥劑用量為60g／t時，過濾時間最短。同時，在相同藥劑用量條件下，陽離子助劑作用下的過濾時間均少于陰離子助劑。不論藥劑用量多少，過濾時間均少于不使用助劑時的過濾時間。而對于非離子助劑，當其用量增加時，過濾時間逐漸縮短，當藥劑用量達到40g／t后，過濾時間基本保持穩定［3］。當藥劑用量一致時，在三種類型的助劑中，非離子助劑作用下的礦漿過濾時間最長。這主要是由于，煤分子表面一般帶有負電荷，因此陽離子助劑容易與煤顆粒表面作用，使之發生凝聚及絮凝反應，使較細的顆粒聚團沉降，從而在減少顆粒表面吸附水量的同時，減輕了過濾介質堵塞的問題，進而改善過濾效果。因此，當以過濾時間為過濾效果評價指標時，陽離子助劑的助濾效果最好，最佳使用量為60g／t，過濾時間最短為39s。

如圖2所示，當助劑用量逐漸增多后，三種助劑對濾餅水分的影響規律基本一致。當藥劑用量小于60g／t時，隨著助劑用量的逐漸增多，濾餅水分逐漸降低；當助劑用量大于60g／t后，濾餅水分又逐漸升高，但仍始終低于不使用助劑時的濾餅水分［4］。同時注意到，當使用陽離子助劑時，在各個藥劑用量下，其濾餅水分均是三種助劑中最低的，當助劑用量為60g／t時，濾餅水分達到最低，為27.9%。相對于其它兩種助劑，陽離子助劑在使用過量時，濾餅水分的上升幅度相對較小。

綜上所述，當以過濾時間和濾餅水分作為考察指標時，陽離子助劑的助濾效果最好，最佳使用量為60g／t，并且當用量過大時，對于助濾效果的影響相對較小。

圖1 不同助劑在不同用量時對過濾時間的影響

圖2 不同助劑在不同用量時對濾餅水分的影響

2.2 礦漿pH值對細粒精煤脫水效果的影響

根據試驗結果，選用陽離子助劑進行不同pH條件下的脫水試驗，助劑使用濃度為60g／t，礦漿濃度恒為200g／t，仍以過濾時間和濾餅水分為脫水效果的評價指標。試驗結果，如圖3所示。

圖3 不同pH時細粒精煤脫水效果變化

如圖3所示，隨著礦漿pH值不斷增大，過濾時間先縮短再延長，濾餅水分先降低再升高。當pH在7～8時，過濾時間最短［5－6］；當pH 為6時，濾餅水分最低。根據兩條曲線的走勢可以看出，在綜合考慮過濾時間和濾餅水分的情況下，礦漿pH為6～7時，具有最佳的過濾效果。據此推斷，該煤樣的等電點大致在pH為6～7，此時煤顆粒表面的雙電層厚度最薄，顆粒間排斥力最小，最容易與疏水藥劑相吸附，從而達到使表面疏水，改善其過濾性能的效果。綜上所述，在該煤樣的脫水過程中，應將礦漿pH值控制在6～7的偏酸性范圍內，即可得到最佳的過濾效果。

3 結語

采用真空抽濾脫水的方式，以某1／3焦煤的細粒精煤為試驗樣品進行脫水試驗，對其脫水工藝進行優化，并得到以下結論：

1）在不同離子類型的助劑中，陽離子助劑具有最佳的助濾效果，最佳使用量為60g／t；

2）在使用陽離子助劑進行真空脫水時，控制礦漿pH值在6～7的偏酸性范圍內時可得到最佳的脫水效果。