大同某礦區動力煤浮選試驗研究

段建偉

摘要：本論文采用浮選手段來提高大同某礦區的動力煤的品質。為探究其可浮性，分別進行了原煤小篩分實驗、四因素三水平正交浮選試驗、主要因素系列浮選試驗，通過對實驗結果的綜合分析，得到以下結論：①該礦區動力煤是中灰、中揮發分、特低全水分、不熔融粘結性煤；②該礦區動力煤最佳浮選條件為：煤油1000g/t、仲辛醇160g/t、礦漿濃度130g/l，單位體積充氣量0.15m3/h；③該礦區動力煤的發熱量為5809.8cal/g，經過浮選后，在最佳浮選效果下精煤發熱量達到6854.6 cal/ g，比原煤發熱量5809.8 cal/g高1044.8 cal/g，同時產率達到76.88%。

Abstract： This paper adopts the flotation method to improve the quality of power coal of Datong mining area. In order to explore the floatability of coal， the small screening experiment， four factors and three levels orthogonal flotation test， a series of flotation tests were carried out， through a comprehensive analysis of the experimental results， the following conclusions can be obtained： ①This sample is dynamical coal ash， volatile， extremely low water content， melting caking coal； ②The optimum flotation conditions is kerosene 1000g/t， SEC octyl alcohol 160g/t， pulp concentration 130g/l， unit volume weight 0.15m3/h； ③After flotation， flotation clean coal calorific capacity reached 6854.6cal/g， 1044.8 cal/g higher than the raw coal calorific value 5809.8 cal/g， and the yield can reach 76.88%.

關鍵詞：動力煤；正交試驗設計；浮選；發熱量

Key words： power coal；the orthogonal test design；flotation；calorific value

中圖分類號：0TD94 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）04-0124-03

0 引言

我國動力煤煤種的分布極不平衡。貧煤是動力煤資源中儲量相對較少的一個煤種，主要分布在山西省，占全國貧煤儲量的近60%；弱粘煤在動力煤中最少，主要分布在陜西和山西，儲量分別占該煤種全國儲量的50%和40%，山西大同礦區是優質弱粘煤的主要產地。煤炭洗選加工是煤炭生產和高效利用中不可缺少的一個重要環節，為實現對大同某礦區的動力煤的高效利用[1-6]。本文以大同某礦區的動力煤為原料，用煤油和仲辛醇為浮選藥劑探究該礦區動力煤的可浮性能。并通過正交浮選實驗，確定其最佳浮選操作指標，同時進行主因素系列浮選實驗，確定了其最佳浮選效果，為現場生產提供了技術指導。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗試劑

1.2 儀器設備（表2）

1.3 工業分析

煤的工業分析也叫技術分析或實用分析，包括煤中水分、灰分和揮發分的測定及固定碳的計算，試驗結果見表3。

從表3可以看出，該礦區動力煤屬于中灰、中揮發分、特低全水分、不熔融粘結性煤。

1.4 粒度分析

煤小篩分實驗結果見表4。

從表4可以看出，原煤總體來說粒度較大和較小時灰分均較高，產率隨粒級分布相對均勻。<0.045mm粒級的的灰分最高，達到29.61%，比原煤灰分25.03%高4.58個百分點，同時產率達到22.96%。灰分最低的粒級為0.125～0.25mm，同時產率最低，值為16.49%。從粒級的產率和灰分的角度綜合來說，適宜浮選的粒級產率不高，在合適的藥劑下可獲得較低的灰分，細泥問題不嚴重。

2 浮選試驗

2.1 分布釋放試驗

分步釋放浮選試驗的實質是依據煤泥粘附在氣泡上的牢固程度，將它們分離成若干不同灰分的組分。選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法是通過一次粗選、多次精選的方法，將煤泥按其可浮性分成灰分不同的若干部分，實驗結果是評價浮選工藝效果的依據。

對于影響浮選實驗結果的因素控制，本次浮選試驗條件見表5，煤樣分布釋放試驗結果見表6。

由表6可以看出，隨著精煤累計產率的增加，累計灰分增加，其中在累計產率很小值為3.36%時，累計灰分值為6.36%，在累計產率<80%，累計灰分增加緩慢。累計產率60.74%時，累計灰分達11.99%，比原煤灰分25.03%低13.04個百分點，累計產率81.81%時，累計灰分達16.28%，比原煤灰分25.03%低8.75個百分點。

2.2 四因素三水平正交浮選試驗

改變柴油用量、仲辛醇用量、浮選礦漿濃度、浮選單位充氣量四個影響浮選效果的因素進行四因素三水平的正交浮選試驗。

根據煤炭行業標準MT/T180-88的規定，采用浮選完善指標ηwf評定同一煤在不同工藝條件下的浮選工藝效果，其計算公式為式（1）endprint

ηwf=γj/（100-Ay）-（Ay-Aj）/Ay （1）

式中 ηwf——浮選完善指標，%；

Ay——計算入料灰分，%；

Aj——浮選精煤灰分，%；

γj——實際精煤產率，%。

塔山礦區煤樣正交浮選試驗結果見表7和表8。

從表7可看出，影響煤樣精煤產率的主次因素依次為礦漿濃度、起泡劑用量、單位體積充氣量、捕收劑用量。

影響精煤灰分的最主次因素依次為起泡劑用量、礦漿濃度、捕收劑用量、單位體積充氣量。就產率而言，A3B3C1D1為最佳浮選操作指標；就灰分而言A2B2C3D1為最佳浮選操作指標。結合表8，綜合精煤產率，灰分，浮選完善指標考慮，影響其浮選的主要因素為礦漿濃度，A3B2C3D1為浮選最佳操作指標，即煤油用量1000g/t，仲辛醇用量160g/t，礦漿濃度為140g/l，單位充氣量為0.15m3/h。

2.3 主因素系列浮選試驗

由四因素三水平正交浮選試驗確定影響塔山、同忻、燕子山礦區煤樣浮選的最主要因素及浮選最佳操作工藝條件，見表9。

煤樣在最佳浮選操作工藝條件下的實驗結果，見表10。

綜合表10，煤樣正交試驗浮選結果表對比可知，最佳浮選操作工藝條件下的實驗結果與理論預期結果有一定偏差，說明四因素之間的交互作用對浮選結果有一定影響。

煤樣主因素系列浮選：在煤油用量1000g/t，仲辛醇用量160g/t，單位充氣量0.15m3/h一定的條件下，改變礦漿濃度進行浮選，實驗結果見表11。

隨著礦漿濃度的改變，精煤產率與灰分的關系見圖1。

從圖1可以看出，隨著礦漿濃度的增加產率整體呈下降趨勢，灰分波動范圍較小，在13%到18%之間。在一定范圍內，灰分的變化與產率的變化呈一致性。結合表11可知，當礦漿濃度為130g/l時，浮選效果最好。

2.4 發熱量的計算

發熱量是評定動力煤性質的重要指標之一。中華人民共和國國家標準GB213-87規定了煤炭發熱量的測定方法，該標準規定了煤的高位發熱量的測定方法和低位發熱量的計算方法，適用于泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤和炭質頁巖的發熱量測定。本論文計算煤的發熱量參照邯鄲礦務局陽邑煤礦申國民利用數理統計和歸納法得出的簡易計算公式：

當Ad標=27%，Mt標=6%時，

則有Qnet.v.ar標=5300cal/g。

Qnet.v.ar=5300+（27-Ad樣）×100+（6-Mt樣）×80

式中Qnet.v.ar——收到基煤的低位發熱量，cal/g；

Ad樣——分析試樣干燥基灰分，%；

Mt樣——試樣的全水分，%。

煤樣原煤發熱量計算結果，見表12。

煤樣最佳浮選效果的精煤發熱量計算，結果見表13。

從表13可知，塔山煤樣最佳浮選效果精煤發熱量達到6854.6cal/g，比原煤發熱量5809.8cal/g高1044.8cal/g，同時產率達到76.88%。

3 結論

①該礦區動力煤是中灰、中揮發分、特低全水分、不熔融粘結性煤；

②該礦區動力煤最佳浮選條件為：煤油1000g/t、仲辛醇160g/t、礦漿濃度130g/l，單位體積充氣量0.15m3/h；

③礦區動力煤的發熱量為5809.8cal/g，經過浮選后，在最佳浮選效果下精煤發熱量達到6854.6cal/g，比原煤發熱量5809.8cal/g高1044.8cal/g，同時產率達到76.88%。

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