選煤廠煤泥浮選工藝參數優化研究

摘要：本文針對該選煤廠存在的浮選精煤產率低、灰分高、浮選完善度低以及藥劑制度不合理等問題，通過試驗優化煤泥浮選過程中的各個工藝參數，結果表明：煤泥浮選的最佳礦漿濃度為102g/l；捕收劑使用柴油且起泡劑使用復合藥劑以及抑制劑采用淀粉時浮選效果最好；經過工藝參數試驗優化，有效地提高了精煤產率和浮選完善指標，最終精煤產率48.5%以及精煤灰分11%，符合產品要求，浮選精煤可作為產品出售。

關鍵詞：浮選 煤泥 浮選藥劑

目前由于采煤機械化程度不斷提高以及開采深度的加深，以及從采煤到選煤廠之間的機械化運輸，使得原煤的質量越來越差，細粒和超細粒的高灰極難選煤泥在原煤中所占的比例逐漸增加[1，2]。在我國現階段煤炭洗選工藝中，浮選是分選細粒煤最為廣泛的方法，其處理的煤泥數量約占總入洗原煤量的20%，因而浮選在分選極難選煤泥中發揮著不可或缺作用；但目前普遍存在著浮選效率低以及藥耗高等問題，因此，煤泥浮選以及提高煤泥浮選的選擇性成為國內外研究的技術重點和難點[3-6]。

該選煤廠在過去生產過程中，由于實際煤泥浮選中，存在著浮選精煤產率低、浮選灰分高、浮選完善程度低以及藥劑制度不合理等問題，浮選精煤達不到產品要求，煤泥只能作為中煤產品出售，從而導致生產效益下降；同時造成浮選設備閑置，不能發揮最大的經濟效益。針對以上問題，本文對該選煤廠的煤樣，對藥劑選擇和工藝參數的優化進行了初步試驗研究。

1 試驗物料與試驗過程

試驗所用原煤灰分為19.52%，通過分析其密度組成和粒度組成可知：原煤各粒級產率有所差異；灰分隨粒度減小而增大；-200目的產率以及灰分最高，而160～200目的易浮粒級產率為14.06%不是很高，因此精煤產率不是很高；由于細粒灰分高即高灰細泥問題嚴重，浮選過程中這部分選擇性低，所以降低總精煤灰分比較難。

本試驗中所用浮選藥劑見表1-1：

表1-1 浮選藥劑

■

煤泥浮選效果可以用可燃體回收率Ej和完善度指標?濁評定，計算公式如下：

Ej=Rj·■·100%

?濁=■·■·100%

注：Ej—可燃體回收率，%；?濁—浮選完善指標，%；Ady—

浮選入料灰分，%；Adj—浮選精煤灰分，%；Rj—浮選精煤產率，%

2 浮選工藝參數優化試驗研究

2.1 最佳礦漿濃度

礦漿濃度是浮選過程中重要的工藝參數，在實驗室煤泥浮選中，主要考慮兩點：隨著煤泥入選濃度的增加，精煤產率、灰分以及尾煤灰分也會相應的增加；入浮濃度的選擇主要考慮入料中細泥的含量。我國選煤廠煤泥浮選濃度一般在10%～15%，少數高達20%，低至4%。實驗室入浮濃度的選擇應參考以上數據，并且要注意:入料可浮性好、灰分低且入料粒度比較粗時可適當提高入浮濃度；對難浮煤應降低浮選濃度；細泥含量高且精煤灰分難以降低時應降低入浮濃度[7]。礦漿濃度試驗結果如圖2-1和2-2：

■圖2-1 礦漿濃度對精煤產率的影響

■

圖2-2 礦漿濃度對精煤灰分的影響

試驗結果表明：隨著礦漿濃度的增加，精煤灰分不斷增高且精煤產率先增大然后再減小；當礦漿濃度為102g/l時，精煤產率最高（66.36%）并且灰分最低（13.06%），此時的可燃體回收率和浮選完善度指標最高，因此確定最佳礦漿濃度為102g/l。

2.2 最佳藥劑制度

2.2.1 藥劑種類的選擇

捕收劑和起泡劑在浮選藥劑中最常見，少數用兼具捕收和起泡性能的復合藥劑。煤用捕收劑主要是非極性烴類油，最廣泛使用的是煤油和柴油；起泡劑多是化工副產品。煤炭浮選很多采用捕收劑兼起泡劑的復合藥劑[6]，此類藥劑大部分都是傳統浮選劑的簡單混合，有的還加有促進劑。由于各種藥劑間的協同作用，使復合藥劑的效果好于一般藥劑[8]。

表2-1 捕收劑和起泡劑藥劑選擇實驗結果

試驗結果表明：相比采用其他種類的捕收劑和起泡劑，捕收劑使用柴油同時起泡劑使用復合藥劑時，精煤產率（53.27%）以及精煤灰分（12.81%）指標也符合要求，浮選完善程度較好并且價格便宜；綜合考慮，確定柴油（捕收劑）和復合藥劑（起泡劑）進行浮選工藝參數的優化實驗研究。

抑制劑的選擇試驗研究結果如下：

表2-2 抑制劑選擇實驗結果

試驗結果表明：茍性淀粉作為抑制劑可以明顯降低精煤灰分，精煤灰分下降到11.98%，同時精煤產率也比較高，浮選效果比較好。

綜上所述：確定柴油（捕收劑）、復合藥劑（起泡劑）和淀粉（抑制劑）進行浮選工藝參數的優化實驗研究。

2.2.2 藥劑用量的確定

藥劑用量選擇試驗結果如圖（圖2-3，圖2-4）：

試驗結果表明：隨著藥劑用量的增加，精煤產率逐漸升高而精煤灰分基本保持不變；綜合考慮;當捕收劑/起泡劑=5/1（捕收劑用量為110ul、起泡劑用量為21ul）時分選效果最好。

2.3 浮選流程的選擇

經過大量重復試驗驗證，通過一次浮選很難達到預期的試驗效果。因此通過以下試驗研究以及綜合各方面因素必然要采用再選才能達到試驗目的，得到預期的試驗結果。采用二次選就是，在一次選的結果下得到產率在60%以上，灰分在12%—13%之間的精煤浮選條件，然后在一次選的基礎上探究二次選的浮選條件（同樣包括浮選礦漿濃度和浮選藥劑制度各方面因素，當然從經濟方面考慮二次選時藥劑量要比一次選時要少的多）。對于本實驗采用精煤再選流程：（圖2-5）

試驗結果表明：精煤再選時，礦漿濃度以及藥劑用量都要有所降低，這不僅有利于精煤的再選，還有利于藥劑的節省。一選時礦漿濃度102g/l、捕收劑（柴油）用量為181ul、起泡劑（復合藥劑）34ul；再選時礦漿濃度為60g/l、捕收劑（柴油）用量為109ul、起泡劑（復合藥劑）20ul、加入4g淀粉，可以得到精煤產率為48.5%、精煤灰分為11%的最佳浮選結果。

3 結論

3.1 根據浮選工藝參數優化的試驗結果；煤泥浮選的最佳礦漿濃度為102g/l；與采用其他種類的捕收劑和起泡劑相比，捕收劑使用柴油且起泡劑使用復合藥劑時并且當捕收劑/起泡劑=5/1（捕收劑用量為110ul、起泡劑用量為21ul）時可降低精煤灰分，浮選效果最好；佳浮選流程采用精煤再選流程；通過優化工藝參數，最終得到精煤產率為48.5%且灰分為11%的產品，符合產品要求，浮選精煤可作為產品出售。

3.2 針對該選煤廠的煤泥，通過試驗研究，并優化浮選過程中的各個工藝參數，確定最佳的浮選參數，有效地提高了精煤產率和浮選完善指標，為選煤廠節省了開支，增加了經濟效益，這同時對于提高我國整體的浮選技術水平具有重要的意義。

參考文獻：

[1]王成師.我國選煤技術現狀與發展趨勢[J].選煤技術，2006，(6):55-59.

[2]葉大武，馬劍.我國選煤工業發展現狀[J].選煤技術，2006，(3):1-4.

[3]周少雷，單忠鍵，鄧曉陽等.中國選煤業現狀與發展趨勢[J].中國煤炭.2006，32(11):11-14.

[4]謝廣元，等.煤泥分級浮選工藝的研究.選煤技術.2005（6）.

[5]劉峰.近年選煤技術綜合評述.選煤技術.2003（1），4-7.

[6]石春輝.淺析浮選技術發展趨勢.潔凈煤技術.2007(2).

[7]謝廣元，等.選礦學.徐州:中國礦業大學出版社.2001.

[8]Yanyce H F et al. Troth flotation of Coal: Sulfur and Ash Reduction. Report of Investigation No Rl 3263 US Bureau of Mines. 1995.

作者簡介：閆朋（1987-），男，碩士，主要研究方向：礦物加工過程的檢測、控制與計算機應用。