跳汰重選輕礦物煤泥分選及對(duì)浮選試驗(yàn)的影響研究

郭鮮平

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司 望云煤礦分公司，山西 晉城 048400）

我國(guó)是煤炭能源消耗大國(guó)，煤炭占據(jù)我國(guó)能源榜的主導(dǎo)地位[1-3]。煤炭在我國(guó)開采利用歷史悠久，在煤炭開采利用的過程中，伴生著大量的工業(yè)固體廢棄物煤矸石[3-4]。矸石大量堆放，占用浪費(fèi)了大量的土地資源，且矸石風(fēng)化后，其粉塵隨著風(fēng)及雨水流入到周圍的空氣、土壤及河流中，使得周圍生態(tài)環(huán)境惡化，矸石自燃引發(fā)火災(zāi)的現(xiàn)象也是層出不窮。矸石的夾生，使得煤的發(fā)熱量降低，利用率下降，且造成嚴(yán)重的水和空氣污染等。因此需將煤與矸石進(jìn)行分離，跳汰選煤有著處理能力大、工藝流程簡(jiǎn)單以及入料粒度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于動(dòng)力煤分選及塊煤排矸有著一定的優(yōu)勢(shì)。因此，本文通過跳汰實(shí)驗(yàn)使得C、S 得到了初步的分離，隨后進(jìn)行跳汰輕礦物浮選，并對(duì)影響跳汰及浮選過程的因素進(jìn)行了探究，得出了最佳跳汰浮選條件，為后續(xù)工業(yè)化應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用煤樣取自山西蘭花望云煤礦，經(jīng)破碎篩分后得3 mm 的實(shí)驗(yàn)煤樣，烘干后置于干燥器內(nèi)保存待用。

實(shí)驗(yàn)用到的試劑有水玻璃（Na2O·nSiO2，分析純）、石灰（CaO，工業(yè)品） 均購(gòu)于天津市化學(xué)試劑六廠，柴油（工業(yè)品） 購(gòu)于佛山坤龍石油能源有限公司， 2 號(hào)油（分析純） 購(gòu)于廣州有色研究院。

1.2 跳汰實(shí)驗(yàn)

取一定量的煤樣，攪拌均勻，調(diào)節(jié)跳汰機(jī)的床層厚度和上升水量，進(jìn)行跳汰實(shí)驗(yàn)，得到輕礦物和重礦物2 部分，將所得輕重礦物收集后烘干，通過化學(xué)分析方法測(cè)定其C、S 含量。

1.3 浮選實(shí)驗(yàn)

浮選試驗(yàn)時(shí)，先設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速和充氣量，每次給礦量為500 g，注水至浮選槽標(biāo)線后打開浮選機(jī)，浮選后產(chǎn)品經(jīng)過濾烘干后測(cè)其C、S 含量。

2 跳汰重選試驗(yàn)

將上述原煤烘干后給入跳汰機(jī)，設(shè)定床層厚度為6 cm，上升水量為12 mL/s，對(duì)原礦進(jìn)行跳汰重選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 原礦跳汰重選試驗(yàn)Fig.1 Jigging gravity separation test of rawore

從圖1 可以看出，經(jīng)跳汰重選后，輕礦物中C品位相比于原礦提升不是很明顯，但S 品位降低了2%，重礦物中C 品位降低了將近2%，但S 品位相較于原礦提升了將近3 倍，由原礦的5.17%提升到了15.31%。這表明，跳汰重選可使得煤泥中的C和S 會(huì)發(fā)生一定程度的解離，可能會(huì)對(duì)后續(xù)煤泥處理時(shí)煤硫夾雜問題得到改善。

2.1 跳汰重選試驗(yàn)床層厚度探究

取一定量烘干且粒度一定的原礦，設(shè)定跳汰試驗(yàn)上升水量為12 mL/s，調(diào)節(jié)床層厚度為3、5、6、7 cm，進(jìn)行跳汰重選試驗(yàn)，并對(duì)其輕重礦物的C、S 含量進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。

圖2 不同床層厚度煤泥跳汰實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Experimental results of slime jigging with different bed thicknesses

從圖2 可以看出，隨著床層厚度的增加，輕礦物中C 品位發(fā)生了輕微的降低，降低量不是很明顯，C 回收率隨著床層厚度的增加呈現(xiàn)先增大后趨于平緩的趨勢(shì)，當(dāng)床層厚度由3 cm 增加到5 cm時(shí)，C 回收率增加了10%，繼續(xù)增加床層厚度，C回收率增加幅度減小。綜合C 品位、回收率及S含量，本試驗(yàn)確定床層厚度為6 cm 時(shí)較為合適，此時(shí)，含硫量最低，其值為3.41%，C 品位可達(dá)到12.47%，回收率為75.48%。

2.2 跳汰重選試驗(yàn)上升水量探究

取一定量烘干且粒度一定的原礦，設(shè)定跳汰試驗(yàn)床層厚度為6 cm，調(diào)節(jié)上升水量為5、10、12、14 mL/s，進(jìn)行跳汰重選試驗(yàn)，并對(duì)其輕重礦物的C、S 含量進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

圖3 不同上升水量煤泥跳汰實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Experimental results of coal slime jigging with different rising water volumes

從圖3 可以看出，隨著上升水量的增加，跳汰輕礦物中C 品位發(fā)生了輕微的降低，C 回收率逐漸增大，當(dāng)上升水量達(dá)到12 mL/s 時(shí)，C 的回收率達(dá)到最大值，繼續(xù)增加上升水量的值，C 回收率反而降低；同時(shí)，隨著上升水量的增加，S 品位先減小，當(dāng)上升水量為12 mL/s，S 的品位最低，繼續(xù)增加上升水量，S 的品位稍微增加。因此，該實(shí)驗(yàn)選擇上升水量為12 mL/s。

基于上述試驗(yàn)可知，原礦跳汰重選可以使得煤泥中的C 和S 發(fā)生初步的分離，且當(dāng)床層厚度設(shè)為6 cm 時(shí)，上升水量為12 mL/s 時(shí)，跳汰重選后C品位最佳，S 含量最低，C 和S 的初步分離效果效果明顯。

2.3 跳汰重選后煤泥浮選次數(shù)探究

跳汰后得到的輕礦物經(jīng)一次粗選后，精煤產(chǎn)率較低，經(jīng)過多次粗選實(shí)驗(yàn)探究粗選次數(shù)對(duì)精礦回收率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。浮選試驗(yàn)條件為浮選濃度20%，氧化鈣用量8 000 g/t，抑制劑水玻璃用量1 500 g/t，捕收劑柴油，用量為 1 600 g/t[5]。

圖4 跳汰重選后煤泥浮選次數(shù)對(duì)浮選試驗(yàn)的影響Fig.4 Influence of flotation times of coal slime after jigging and gravity separation on flotation test

從圖4 可以看出，經(jīng)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三次浮選后，相對(duì)于原礦產(chǎn)率依次增加，分別達(dá)到8.11%、11.47%和13.94%，C 品位為 25.74%、20.61%和17.09%，S 品位值變化不是很明顯，其值維持在4.5 左右，回收率值超過了20%。相較于未經(jīng)跳汰重選之前，浮選產(chǎn)品中含S 有了明顯降低。浮選Ⅳ后，所得的產(chǎn)率、品位、回收率都較低，因此選擇三次浮選工藝，將三次浮選后的精礦、中礦1 和中礦 2 合并后，產(chǎn)率為 33.52%，平均 C 品位為21.15%。

3 結(jié) 論

（1） 原礦經(jīng)跳汰重選后，C、S 得到了初步分離，對(duì)后續(xù)煤泥分選時(shí)煤硫夾雜問題得到一定的改善。

（2） 跳汰重選最佳試驗(yàn)條件為床層厚度6 cm，上升水量 12 mL/s，得到輕礦物 C 品位為12.17%，S 品位 3.21%，C、S 回收率分別為85.09%、49.57%。

（3） 跳汰重選后煤泥輕礦物經(jīng)3 次浮選，得到產(chǎn)率為33.52%，平均C 品位為21.15%，S 品位為4.5%。