高剪切調漿技術對煤泥浮選效果的影響研究

王凱敏

（山西陵川崇安關嶺山煤業有限公司，山西 晉城 048300）

煤泥浮選是根據煤泥中各種成分之間表面物理化學性質差異進行分選的一種選煤手段。煤泥調漿是通過一定轉速的攪拌使煤泥及藥劑在礦漿中均勻分散、混合、碰擦、有效吸附的過程，分選之前的礦漿調漿攪拌環節可以把分散相的液滴細化，得到均勻的分散質，有效地增加藥劑與煤泥顆粒的有效吸附。煤泥調漿過程既包括了固-液相的均勻混合，還要使固-液間發生吸附。適當增加攪拌強度有利于提高藥劑油滴與煤泥的碰撞概率，但過大的剪切作用會降低油滴在煤泥顆粒上的有效吸附。

本文試驗煤樣為山西陵川崇安關嶺山煤業有限公司提供的煤泥浮選入料，通過一系列的調漿、浮選試驗可以初步得出：以一定的轉速對煤泥進行調漿，在不影響精煤灰分的情況下可以較明顯地提高精煤產率和可燃體回收率。

1 煤樣分析

試驗煤樣來自山西陵川崇安關嶺山煤業有限公司選煤廠浮選入料，煤樣小篩分試驗根據《煤炭篩分試驗方法》（GB/T477-2008）的規定進行，篩孔孔徑分別為0.5 mm、0.25 mm、0.125 mm、0.074 mm 和0.045 mm，根據需要可增減孔徑。煤樣粒度分析試驗結果如表1 所示。

從表1數據可知，＞0.500 mm粒級含量為0.72%，＜0.045 mm 粒級含量5.95%。這兩個粒級屬于不能進行有效分選的粒級，含量較小，對煤泥的浮選效果影響不大。0.500～0.250 mm、0.125～0.074 mm、0.125～0.074 mm 的產率分別為14.95%、54.26%、19.21%，屬于主導粒級。因此本試驗煤樣粒度組成適宜浮選。

2 試驗部分

2.1 藥劑用量試驗

按照《煤粉（泥）實驗室單元浮選試驗方法》（GB/T4757-2013）進行捕收劑和起泡劑用量試驗。基于現場應用情況，本試驗中捕收劑選用輕柴油，起泡劑選用異辛醇（純度98%），礦漿濃度定為100 g/L。從試驗數據可知，對于本試驗煤樣，精煤產率、煤灰分均隨著捕收劑和起泡劑用量的增加而增加；可燃體回收率、浮選完善指標均隨著捕收劑和起泡劑用量的增加呈現出先增加后略下降的趨勢。根據試驗，確定本煤樣的最佳藥劑條件：捕收劑（輕柴油）1200 g/t、起泡劑（異辛醇）120 g/t。

表1 煤樣粒度組成

2.2 分步釋放試驗

參照《選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法》（MT/T144-1997）進行分步釋放試驗。試驗條件：礦漿濃度100 g/L，輕柴油1200 g/t、異辛醇120 g/t。從試驗數據可知，當要求煤灰分為8.70%時，精煤理論產率可達到86.03%。經過兩次浮選后煤灰分可降為5.63%，并且產率可達到27.64%，說明本試驗煤樣可以在灰分指標條件下進一步提高精煤產率。

2.3 浮選速度試驗

對本試驗煤樣進行15 s、15 s、30 s、30 s、60 s五個時間段的浮選速度試驗。試驗條件為：礦漿濃度100 g/L，輕柴油1200 g/t、異辛醇120 g/t。從浮選速度試驗數據可知，浮選精煤的灰分隨著浮選時間的增加而呈上升趨勢，浮選精煤產率隨著浮選時間的增加而呈下降趨勢。這說明本試驗煤樣浮選速度較快，可浮性好，浮選精煤在3 min 可全部浮出。

2.4 調漿轉速試驗

按照《煤粉（泥）實驗室單元浮選試驗方法》（GB/T4757-2013）進行調漿轉速試驗。試驗條件：礦漿濃度100 g/L，輕柴油1200 g/t，異辛醇120 g/t。試驗數據如表2 所示。

從表2 數據可知，在515～2580 r/min 轉速范圍內精煤產率、精煤灰分、可燃體回收率均呈先下降再上升后又略微下降趨勢。當調漿轉速為1950 r/min時，精煤產率高達87.12%，增加了14.25%；精煤灰分為8.38%，僅增加0.41%；此時可燃體回收率高達91.72%，增加了11.91%。綜合以上參數，確定最佳調漿轉速為1950 r/min。

2.5 調漿后分步釋放試驗

參照《選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法》（MT/T144-1997）進行調漿再分步釋放試驗。試驗條件為：調漿轉速1950 r/min，礦漿濃度100 g/L，輕柴油1200 g/t、異辛醇120 g/t。試驗數據如表3 所示。

表3 調漿后分步釋放試驗數據

從試驗數據可以看出，本煤樣經過1950 r/min調漿后只需進行一次精選，精煤灰分即可降到5.35%。這驗證了針對本煤樣，以適當的轉速調漿可以提高煤泥的浮選速率，增加浮選精煤產率，提高煤泥可浮性設想。

2.6 調漿后浮選速度試驗

確定對煤樣進行1950 r/min 調漿，再進行浮選速度試驗。試驗條件：浮選速度時間為15 s、15 s、30 s、30 s、60 s 五段，礦漿濃度100 g/L，輕柴油1200 g/t、異辛醇120 g/t。調漿后浮選速度試驗結果如表4 所示。

表4 調漿后浮選速度試驗結果

經1950 r/min 調漿前后浮選完善指標對比數據如表5 所示。

表5 調漿前后浮選完善指標對比數據

通過表5 數據可知，在幾乎整個浮選過程中，經1950 r/min 調漿后再進行浮選速度試驗的浮選完善指標高于未經調漿的浮選速度試驗的浮選完善指標。說明對于本試驗煤樣，以適當的轉速進行高剪切調漿可以顯著提高煤泥的浮選速率，有效縮短浮選時間，從而實現節省功耗、提高效率的目的。經適當轉速調漿后的煤泥不適宜長時間浮選，長時間浮選反而會降低可燃體回收率。

3 結語

通過對關嶺山煤業公司提供的浮選入料煤樣的試驗，以適宜的轉速對煤泥進行高剪切調漿可以顯著提高浮選速率，有效縮短浮選時間，增加了精煤產率。高剪切調漿技術不僅可以節省功耗，提高效率，還為企業創造了較好的經濟效益，該高剪切調漿技術可為其它煤礦煤泥浮選提供技術參考效果。