粒度分布特征及不同捕收劑對烏海肥煤與邢臺焦煤浮選效果影響的試驗研究

艾熙昭，阮金生

(1.神東集團洗選中心 錦界選煤廠，陜西 神木 719315；2.鄂爾多斯市聯創煤炭有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

煤炭洗選加工是從源頭上提高商品煤質量、提高煤炭利用率、節約運力，增加煤炭企業經濟效益的有效方法，也是最直接、最重要的潔凈煤技術，原煤入洗比重已經成為衡量一個國家煤炭工業技術發展水平的重要指標。浮選是煤炭洗選加工中的一種分選方法，是細粒煤以及超細煤分選應用最為廣泛的方法[1-4]。浮選依據礦物顆粒表面物理化學性質的差異進行分選，而粒度很大程度上決定了礦物顆粒的表面性質[5]。對煤泥浮選而言，在既定的工藝條件下，因為粒度組成不同，得到的浮選效果也會不同。由于小粒級和大粒級在浮選的碰撞、附著/脫附的過程中分別占主導地位，粒度對浮選行為的影響表現為過細或者過粗的礦粒浮選效果差，特別是對于細粒煤，礦物浮選回收率不僅會明顯降低，浮選精礦品位也會受到非常顯著的影響。隨著煤炭資源的開采，煤質條件越來越差，煤泥越來越細化，高硫煤所含黃鐵礦通常需要充分解離。所以細粒煤的浮選問題變得愈發突出和重要。因此，研究粒度分布特征有利于提高煤泥浮選效率。

1 試 驗

1.1 試驗條件

根據國家標準GB/T 4757—2001《煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法》的規定對2種高硫煤樣進行浮選試驗，分別使用煤油、乳化煤油、柴油以及乳化柴油作為捕收劑，仲辛醇作起泡劑，礦漿濃度一定的條件下進行浮選對比試驗，考察不同捕收劑對煤泥的浮選效果。

試驗采用XFD型單槽浮選機，槽體容積1.0 L，浮選機葉輪轉速是1 800 r/min，浮選機單位充氣量是0.25 m3/(m2·min)。具體操作過程為，礦漿攪拌2 min后，在液面下注入捕收劑，1 min后再注入起泡劑，10 s后打開進氣閥門，開始刮泡，保持礦漿液面恒定，刮泡時間為3 min。

1.2 試驗方案

合理的粒度對浮選效果相當重要，在煤泥混合浮選中，粗粒級的浮選行為與細粒級存在很大差異。因此，研究在一定浮選工藝條件下各個粒度級的浮選效果，確定浮選的最佳粒度組成，也是改善浮選效果、提高浮選效率的一個重要途徑。

采用煤油、乳化煤油、柴油以及乳化柴油作為捕收劑，仲辛醇作為起泡劑，根據捕收劑、起泡劑的用量變化以及礦漿濃度變化試驗得出的各個捕收劑的最佳試驗參數，對烏海肥煤(以下表中簡寫“WH”)和邢臺焦煤(以下表中簡寫“XT”)煤樣進行各個粒級的浮選試驗，考察粒度對浮選效果的影響。試驗方案如表1所示。

表1 試驗方案

1.3 煤樣分析

采用美國LECO公司出品的MAC-400型工業分析儀對烏海肥煤以及邢臺焦煤這2種煤樣進行工業分析測試，結果如表2所示。采用德國Eementar公司出品的Vario Macro型元素分析儀對烏海肥煤和邢臺焦煤煤樣進行元素分析試驗，結果如表3所示。可以看出：2種煤樣的變質程度都較高，其中烏海肥煤煤樣變質程度較邢臺焦煤煤樣高，烏海肥煤煤樣揮發分較邢臺焦煤煤樣低，而固定碳含量高，與大量煤質特征的統計規律是吻合的；2種煤樣空干基水分都比較低，灰分也都不高；2種煤樣干燥基含氧量都比較高，說明它們的含氧官能團都比較大；2種煤樣的全硫含量都比較高，根據國家標準GB/T 15224.2判斷煤中的硫分等級，這2種煤樣都為高硫煤。

表2 煤樣工業分析結果 %

表3 煤樣元素分析結果 %

2 試驗結果及分析

2.1 烏海煤樣浮選效果

烏海煤樣不同粒級浮選試驗結果如圖1所示。

由圖1可知，對于烏海煤樣，無論使用哪一種捕收劑，隨著粒度的減少，精煤產率呈先上升后下降的趨勢，精煤灰分則大體呈增高的趨勢。與其它粒級相比，在0.5～0.25 mm粒級時，精煤產率較低，精煤灰分也比較低，說明這部分煤的回收率較低，但選擇性好；在小于0.074 mm粒級時，精煤產率最低而精煤灰分又最高，具有最差的捕收性和選擇性；只有在0.25～0.104 mm粒級之間的煤兼有較好的捕收性和選擇性，說明這部分煤適宜去浮選。

圖1 粒度對WH煤樣浮選效果的影響

總的來說，在各個粒級上，乳化煤油、乳化柴油與煤油、柴油相比，在精煤產率相差不大的情況下，使用乳化油作為捕收劑都能使灰分有不同程度的下降，但對于小于0.074 mm這部分細粒級煤樣，降灰效果不明顯；在各個粒級，使用乳化柴油作為捕收劑時浮選效果最好。

2.2 邢臺煤樣浮選效果

邢臺煤樣不同粒級浮選試驗結果如圖2所示。

圖2 粒度對XT煤樣浮選效果的影響

由圖2可知，對于邢臺煤樣，使用煤油作為捕收劑時，隨著粒度的減少，精煤產率呈先上升后下降的趨勢，精煤灰分則大體呈上升的趨勢。與其它粒級相比，小于0.074 mm的這部分細粒級煤，精煤產率最低而精煤灰分又最高，具有最差的捕收性和選擇性；而大于0.125 mm粒級的這部分煤，精煤產率較高，精煤灰分也較低，浮選效果最好。

使用乳化煤油作為捕收劑時，隨著粒度的減少，精煤產率呈先上升后下降的趨勢，精煤灰分則先大體不變，在小于0.074 mm時迅速增高。與煤油相比，乳化煤油作為捕收劑時，能大大改善大于0.074 mm這部分細粒級煤的浮選效果；特別是對0.175～0.074 mm粒級的煤，乳化煤油的浮選效果更好。

使用柴油和乳化柴油作為捕收劑時，隨著粒度的減少，精煤產率也都先上升后下降，精煤灰分則先有小幅的下降然后再明顯上升。與其它粒級相比，在0.5～0.25 mm粒級時，精煤產率較低，精煤灰分也比較低，說明這部分煤的回收率較低，但選擇性好；小于0.074 mm的細粒級煤，精煤產率最低而精煤灰分又最高，具有最差的捕收性和選擇性；在0.25～0.125 mm粒級之間的煤兼有較好的捕收性和選擇性，說明這部分煤適宜去浮選。

總的來說，采用煤油、乳化煤油、柴油以及乳化柴油作為捕收劑，仲辛醇作為起泡劑，根據捕收劑用量變化、起泡劑用量變化以及礦漿濃度變化試驗得出的各個捕收劑的最佳試驗參數，對烏海和邢臺煤樣進行各個粒級的浮選試驗。各粒級浮選試驗結果表明，0.5～0.25 mm粗粒級選擇性較好，但捕收性能不高；小于0.074 mm細粒級具有最差的捕收性和選擇性；中間粒度適宜去浮選。在各個粒級上，與煤油、柴油相比，乳化煤油、乳化柴油作為捕收劑時有更好的浮選效果，其中對于0.25～0.074 mm這部分煤的改善效果最好，但對小于0.074 mm的改善效果并不明顯。

3 結 語

通過對烏海和邢臺煤樣使用不同捕收劑進行浮選試驗，確定了4種捕收劑與仲辛醇組合后對浮選效果的影響。

(1)烏海煤在各個粒級上，采用乳化煤油、乳化柴油與煤油、柴油相比，在精煤產率相差不大的情況下，使用乳化油作為捕收劑都能使灰分有不同程度的下降，但對于小于0.074 mm這部分細粒級煤樣，降灰效果不明顯；在各個粒級，使用乳化柴油作為捕收劑時浮選效果最好。

(2)邢臺煤在各個粒級上，采用乳化煤油、乳化柴油與煤油、柴油相比，在精煤產率相差不大的情況下，使用乳化油作為捕收劑都能使灰分有不同程度的下降，但對于小于0.074 mm這部分細粒級煤樣，降灰效果不明顯；在0.5～0.074 mm粒級，使用乳化煤油作為捕收劑效果最好，小于0.074 mm粒級，乳化柴油的使用效果最好。