選煤生產中浮選工藝研究

謝領輝

摘 要：文章分析了煤炭分選中細顆粒分選流程中運用的分選工藝，介紹了分選的主要設備和影響分選的主要因素，同時通過試驗介紹了傳統浮選柱分選存在的問題，比較分析得出了一般性的結論。

關鍵詞：選煤生產；浮選工藝；浮選柱；分選

中圖分類號：TD943 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0012-02

我國的煤炭機械化水平不斷提高，細粒煤炭的產量非常高。同時分選設備技術不斷改善，大大提高了對細微煤泥的分選水平，大量新技術和新設備投入到煤炭分選生產中，如重介質旋流器選煤設備的使用，它和之前的煤泥分選設備相比，具有含水量少、分選效果和精度高的特點，這種選煤工藝在行業內得到了大范圍的推廣，但對處理環節也帶來了一定的影響，主要是傳統的跳汰工藝變為重介工藝后，進入浮選系統的煤泥水濃度提高了，進入的煤泥顆粒度也變小了，這就影響了精煤產品質量，從而影響到了企業的收益。

1 主要設備以及影響分選的主要因素

1.1 主要設備

浮選機是實現礦物分選的物理機械，國內主要有機械攪拌式浮選機、氣升式浮選機、真空式浮選機、噴射式浮選機和Davcra浮選槽；浮選柱是加拿大的皮埃爾和特列勃發明，在一定程度上提高了分選效率，特別適合超細粒礦物的分選，主要有充填介質浮選柱、攪拌式浮選柱、電解浮選柱、旋流浮選柱、多產品浮選柱、射流式浮選柱和旋流微泡浮選柱。

1.2 影響浮選柱工作的主要因素

1.2.1 礦漿濃度

進入浮選柱的礦漿濃度對浮選起重要的作用，濃度低的時候，浮選會消耗更多的藥劑，而且由于進入浮選柱的礦漿濃度不夠，高，不能產生強勁的泡沫，所帶煤量較少，導致精礦濃度低，精煤不能很好的脫水，因此需要提高礦漿的濃度。

當然，過高的濃度，會導致跑煤嚴重，各項指標上升，不能達到預期效果，通過實驗可以知道，一般情況下濃度為80g/L為最佳。

1.2..2 循環泵的壓力

浮選柱在工作過程中，主要是依靠旋流產生的一個力場，使礦物顆粒對流，從而讓礦物顆粒和氣泡接觸從而實現煤泥的分選，而增加循環泵的壓力，可以提高捕獲區紊流的強度，增加整個過程的速度，同時也增加了顆粒碰撞的強度，進而促進了煤泥的高效、快速分選。最終使得礦物的回收和浮選速度都有一定的提高。

與此同時，循環運動的礦漿由于重力的作用，回旋運動過程中也實現了重力分選，旋流產生的剪切作用也使礦化氣絮團也得到了清洗，提高了分選產品的品質。在浮選柱這個力場中，離心力場會使氣泡和氣絮團向中心移動并不斷上升，旋流力場能夠使細微煤粒浮起，這些都會直接或間接受到循環泵壓力的影響。

1.2.3 浮選柱的高度

如何決定浮選柱的高度很長時間以來一直沒有一個定論，浮選柱高度的選擇受到浮選柱的費用、組裝和使用成本等因素影響，而且對其使用效果——精礦的回收率有密切的聯系。之前的浮選柱高度為10～13 m，有的高達17 m。后來通過改良設備，如發泡裝置的改善，礦漿流動方式的改變，使得顆粒氣泡的碰撞接觸方式增強了，浮選柱高度也就降低了。同時，浮選柱的高度對很多因素產生影響，要有一個定論是一個很困難的問題，如礦物顆粒和氣泡的大小及分布、充氣速率、待浮礦物顆粒表面的疏水性、礦漿和氣泡流動及混合方式都有重要影響。

1.2.4 藥劑制度

煤炭分選工業生產中，需要加入一定的藥劑來提高礦物顆粒活性，從而提高分選效果。主要是浮選表面疏水性差時，就要使用藥劑，提高浮選活性。同時煤泥所含灰分較高，就需要加入分散劑或者抑制劑，加入起泡劑的數量取決于煤泥中所含高灰分細泥的數量及浮選設備的充氣情況而定。

煤泥中高灰分細泥含量多，不應當采用起泡劑率高、氣泡直徑小、壽命長的起泡劑，為煤泥水的二次富集創造條件，減少高灰分細泥被氣絮團機械夾帶，提高浮選的選擇性。

在浮選粗粒含量高的煤泥時，宜采用氣泡直徑小、壽命長的起泡劑，這有助于氣泡與顆粒之間的固著。

2 傳統浮選柱試驗研究

選取傳統的浮選柱工藝方式，分別選取柱高1 840 mm、 1 540 mm和1 240 mm的浮選柱，壓力0.16 MPa，濃度選取60 g/L、 80 g/L、100 g/L、120 g/L四個水平，精煤灰分小于9.5%，藥劑條件為捕收劑1 500 g/t，起泡劑250 g/t。

通過數據繪制出不同濃度下壓力與精煤灰分、精煤產率及浮選完善指標關系圖，可以看出，使用高柱體浮選柱時，浮選循環泵的壓力相同，入料濃度上升時，精煤灰分遞增，當濃度超過80 g/L之后，精煤灰分也增加，當濃度從80 g/L上升到100 g/L時，精煤灰分又有0.5%的上升，同時，同一濃度的礦漿，循環泵壓力升高，精煤灰分也上升，灰分的變化幅度較小，壓力到0.12～0.18 MPa后，精煤灰分上升的幅度在0.5%左右。

不用濃度條件下，濃度為80 g/L的時候精煤產率最高，濃度為60 g/L條件時精煤產率次之，濃度為100 g/L和120 g/L時精煤產率比較低，對于完善指標，入料濃度為80g/L時浮選完善指標最高，大于60 g/L，最后是100 g/L和120 g/L的浮選完善指標。

中柱1 540 mm時，相同浮選循環壓力條件下，入料濃度的增加，精煤灰分逐漸增加，入料濃度超過100 g/L后，精煤灰分隨入料濃度的增加有很大的增加，濃度為100～120 g/L時，精煤灰分提高0.7%以上，當濃度為60～80 g/L時，精煤灰分提升率稍有下降，同一濃度條件下，隨著循環壓力泵的提高，浮選精煤灰分程遞增態勢，且幾種濃度下精煤灰分隨壓力的變化趨勢相近。

中柱條件下，壓力和精煤產率關系是，濃度為80g/L時，浮選精煤產率最高，大于濃度為60 g/L時，當壓力在0.14～0.16 MPa時，濃度為120 g/L時的精煤產率大于濃度為100 g/L，壓力在0.12 MPa和0.18 MPa條件下100 g/L濃度下精煤產率較高。

對于完善指標，各種濃度條件下，隨著壓力的上升完善指標交替上升，總體上來看是80 g/L完善指標高于60 g/L條件下的指標。

低柱條件下，循環泵壓力條件相同，濃度為80 g/L時，精煤灰分隨著入料濃度的增加而上升，循環泵壓力小于0.14 MPa時，此時與濃度為100 g/L條件時相似，之后隨著循環泵壓力的增加，精煤灰分變化不大，進料濃度超過80 g/L時，精煤灰分隨進料濃度的增加有很大增加，濃度從60 g/L到100 g/L時，精煤灰分提高0.5%以上，當濃度從100 g/L到120 g/L時，精煤灰分更是增幅達到0.8%以上，當循環泵壓力到0.18 MPa以上時，精煤灰分的提升最大幅度在0.8%以上。

而精煤產率和循環泵壓力的關系是，壓力小于0.16 MPa時，80 g/L>60 g/L>100 g/L，壓力大于0.16 MPa時，濃度為60 g/L的精煤產率大于80 g/L的精煤產率，而120 g/L的精煤產率大于 100 g/L精煤產率。

通過繪制壓力與浮選完善指標關系曲線圖可以看出，壓力的增大，四種不同濃度下的完善指標指標都有上升的趨勢，但變化的規律比較復雜，但壓力<0.16 MPa時，濃度80 g/L>60 g/L的完善指標，壓力大于或等于0.16 MPa，濃度60 g/L>80 g/L的浮選完善指標，當濃度<100 g/L，壓力<0.14 MPa時，浮選完善指標曲線非常接近，當壓力>0.14 MPa時，濃度120 g/L>100 g/L的浮選完善指標，壓力>0.16 MPa時，100 g/L>120 g/L的浮選完善指標。

3 結 語

對比三種高度浮選柱的試驗數據和結果，可以看出，在進料濃度為60 g/L時，壓力在0.12 MPa下，中柱和高柱下精煤灰分是高柱大于中柱，一般情況下，精煤的變化趨勢是高柱小于中柱小于低柱，精煤產率也是這一趨勢，同時可以看出，中低柱的精煤灰分相差月0.4%個百分點，比較大，壓力在0.16 MPa條件下會接近，此時浮選完善指標也想近；

進料濃度在80 g/L時，精煤灰分、精煤產率和浮選完善指標的變化規律相似，當循環泵壓力<016 MPa時，高柱小于中柱小于低柱，壓力>0.18 MPa時，中柱大于低柱；

進料濃度為100 g/L時，中柱的精煤灰分一直大于高柱的精煤灰分，當壓力為0.12 MPa時，低柱的精煤灰分低于高柱和中柱的精煤灰分，壓力為0.14 MPa時，高柱的精煤灰分比中柱大，隨著壓力的增大，精煤灰分增大，直到壓力到0.18 MPa，低柱和中柱的精煤灰分接近。

當壓力<0.14 MPa，中柱大于低柱大于高柱的精煤產率，壓力超過0.14 MPa時，中柱和低柱精煤產率相似，壓力>0.16 MPa，低柱略微超過中柱精煤產率，高柱下的精煤產率一直比較低。浮選指標在壓力<0.14 MPa時，中柱大于低柱大于高柱的浮選完善指標，超過0.14 MPa時，中低柱的浮選指標相近似，壓力> 0.16 MPa，低柱大于中柱的浮選指標，高柱下浮選指標一直比較低，并且與中、低柱的差別加大。

進料濃度為120 g/L時，低柱和中柱的精煤灰分相近，壓力上升，二者交替升高，總體上看低柱的精煤灰分比較高，而高柱的精煤灰分會降低，差值還會變大。浮選完善指標是在同一壓力下，高柱小于中柱小于低柱，中低柱的精煤指標和浮選完善指標相近，差別不大。

通過以上試驗總結和分析可以看出，在不同的濃度和壓力條件下，得出的數據和分析結果不同，就整體而言，隨著壓力的增加，不同濃度的精煤灰分、產率和浮選完善指標都有一定的上升趨勢，主要原因是隨著壓力的增加，浮選柱內氣泡增多，就會出更多的精煤，而隨著精煤產率的增加，夾帶作用增強，精煤灰分增強，同時，中礦循環量增大，回收作用增強，提高了煤炭的回收率，浮選完善指標也相應提高。而且各種濃度條件下，浮選精煤灰分、精煤產率和浮選完善指標的變化規律是低柱大于中柱大于低柱。

關于三者對浮選精煤灰分、回收率和浮選完善指標的影響上，濃度對精煤灰分和浮選完善指標的影響最大，壓力對精煤回收率的影響最大。

參考文獻：

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