浮選藥劑制度對煤泥降灰脫硫效果的影響研究

甄 亮

（山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030000）

1 引言

硫是煤炭中普遍存在的一種元素，對于煤炭的后續應用百害無利，因此脫硫對于煤炭洗選來說是一個始終無法回避并且應當引起足夠重視的問題。隨著煤炭開采深度的增加，煤泥含量及原煤硫分均呈現上升趨勢。目前，煤泥的洗選仍是以浮選為主，但由于無機硫中的黃鐵礦硫在大氣環境下一般會表現出較好的可浮性，因此當藥劑制度不合理時會造成浮精灰分及硫分的大幅上升，對于最終精煤產品質量的控制相當不利。本文以古交地區屯蘭選煤廠浮選入料為試驗煤樣進行浮選試驗，對不同浮選藥劑制度下的浮選降灰脫硫效果進行考察，為優化浮選藥劑制度、改善煤泥脫硫效果提供試驗參考。

2 樣品及藥劑準備

本文以古交地區屯蘭選煤廠浮選入料為試驗樣品，樣品基本性質如表1所示。對其進行小篩分試驗，數據如表2所示。

表1 試驗樣品基本性質（空氣干燥基）

表2 試驗樣品小篩分數據表

如表1所示，該樣品硫分較高，全硫為2.28%，其中無機硫主要是硫化鐵礦，其含量占到了硫總量的63.59%，其余則以有機硫形態存在。

如表2小篩分數據所示，該浮選入料存在5.92%的+0.5mm顆粒，一般情況下這對于浮選來說屬于超限顆粒，在實際生產中應注意控制這部分粒級的含量。在-0.5mm各粒級中，-0.125mm粒級含量遠高于0.5～0.125mm粒級，并且-0.125mm中各粒級的產率分布相對均勻，這部分的累積產率達到了64.91%。隨著粒度的減小，樣品灰分逐漸升高，硫分也逐漸升高。其中，灰分逐漸升高說明該樣品中矸石相對易碎，高灰組分在細粒級中相對集中。同時，由表1中數據可知，該樣品中無機硫占比要高于有機硫，而無機硫主要存在于成灰組分中，因此隨著粒度減小，硫分也呈現出逐漸升高的趨勢。此外，對于+0.125mm的各粒級，隨著粒度的減小，灰分和硫分分布相對穩定，說明對于該樣品來說，當粒度小于0.125mm時，矸石（包括無機硫）與煤巖組分的解離程度相對較好。

本文采用浮選試驗對樣品脫硫效果進行優化，所用藥劑主要是不同用途的浮選藥劑，如表3所示。

表3 試驗藥劑表

3 試驗分析

本文采用實驗室單元浮選試驗對煤泥浮選脫硫效果進行考察，主要變量為捕收劑、起泡劑及抑制劑用量。各組試驗中固定不變的試驗參數為：浮選入料濃度100g/L、入浮礦漿1.5L、刮泡時間3min、主軸轉速1800r/min。試驗結束后，統計浮精產率、灰分及硫分，并繪制相應折線圖。

3.1 捕收劑用量對煤泥浮選脫硫效果的影響

僅使用起泡劑和捕收劑進行浮選試驗，起泡劑用量固定為90g/t，捕收劑用量分別為600g/t、800g/t、1000g/t、1200g/t、1400g/t，試驗后統計浮精產率、灰分及硫分，并繪制折線圖如圖1。

如圖1所示，隨著捕收劑用量的增加，浮精產率逐漸升高，當捕收劑用量達到1200g/t后，浮精產率趨于穩定；而浮精灰分和硫分均呈現出先降低后升高的趨勢，并且在捕收劑用量為1000g/t時，浮精灰分及硫分均出現最低值。這說明，在捕收劑用量增加后，由于捕收劑的總捕收能力變大，因此有更多的精煤組分進入浮精，這在一定程度上導致浮精中矸石組分占比相對降低，因此灰分降低；同時，由于精煤組分中的硫分主要是有機硫，并且有機硫含量低于捕收劑用量為600g/t時的浮精硫分，因此隨著捕收劑用量的增多，浮精硫分也出現一定程度的降低。但當捕收劑用量進一步增多后，其選擇性將會惡化，更多的高灰組分進入浮精，造成灰分升高，尤其是更多的硫鐵礦硫也隨捕收劑進入浮精，最終導致硫分再次升高。綜合以上分析，本文認為最佳的捕收劑用量應為1000g/t，此時的浮選脫灰降硫效果最佳。

圖1 不同捕收劑用量下浮選效果變化

3.2 起泡劑用量對煤泥浮選脫硫效果的影響

在試驗基礎上，仍僅使用起泡劑和捕收劑進行浮選試驗，捕收劑用量固定為1000g/t，起泡劑用量分別為 70g/t、90g/t、110g/t、130g/t、150g/t，試驗后統計浮精產率、灰分及硫分，并繪制折線圖如圖2。

如圖2所示，當起泡劑用量增加后，浮精產率逐漸上升，但上升幅度較小；當起泡劑用量不大于110 g/t時，浮精灰分及硫分基本保持穩定，當起泡劑用量大于110g/t時，浮精灰分及硫分均升高，但硫分的上升幅度相對較小。造成這些結果的原因：一方面在于起泡劑用量的增多使得用于發生礦化作用的氣泡產生一定程度的增多，有利于浮精產率的提高，但由于捕收劑用量一定，捕收能力有限，因此浮精產率的上升幅度較??；另一方面，起泡劑用量過多后，氣泡的穩定性更好，但過好的穩定性使得氣泡在泡沫層中進行二次富集作用時不能發生合理破裂，即部分吸附了矸石組分的氣泡變得過于穩定，無法在二次富集作用下返回礦漿中，引入最終浮精，造成灰分即硫分升高，但由于二次富集作用屬于補充富集作用，因此其對浮精灰分及硫分的影響程度相對較小。最終確定，最佳的起泡劑用量為110g/t。

圖2 不同起泡劑用量下浮選效果變化

3.3 抑制劑用量對煤泥浮選脫硫效果的影響

捕收劑和起泡劑的最佳用量分別為1000g/t和110g/t，在這一藥劑用量下增加使用氧化鈣作為抑制劑，抑制劑用量分別為300g/t、600g/t、900g/t、1200g/t，試驗后統計浮精產率、灰分及硫分，并繪制折線圖如圖3。

如圖3所示，使用抑制劑后的浮精產率有所上升，并且隨著抑制劑用量的增加，浮精產率持續上升，但這種上升的總體幅度較??；浮精灰分和硫分均降低，當抑制劑用量達到900g/t后，繼續增加抑制劑用量時灰分和硫分基本保持不變?，F有研究表明，氧化鈣作為抑制劑時，其主要作用機理是水解出的OH-離子與硫鐵礦發生反應生成親水性較好的氫氧化鐵和氫氧化亞鐵，通過這種方式使硫鐵礦的可浮性惡化，從而達到脫硫的效果。同時，氧化鈣溶于水形成的氫氧化鈣還可以發揮一定的凝聚作用，使細小的無機礦物顆粒發生聚沉，從而達到一定的降灰效果。綜合以上分析可以確定，以氧化鈣作為抑制劑可以有效改善浮選效果，起到降灰脫硫的效果，最佳用量為900g/t。

圖3 不同抑制劑用量下浮選效果變化

4 結論

本文以古交地區屯蘭選煤廠浮選入料為試驗樣品進行實驗室單元浮選試驗，通過改變捕收劑、起泡劑及抑制劑的用量，研究合理有效的浮選藥劑制度，進一步改善當前浮選過程降灰脫硫的效果，并得到以下結論：

（1）捕收劑和起泡劑用量過多后均會造成浮精灰分及硫分的升高，其中捕收劑對浮精質量的影響程度大于起泡劑，最佳使用量分別為捕收劑1000g/t，起泡劑110g/t；

（2）使用氧化鈣作為抑制劑可進一步起到降灰脫硫的作用，但對浮精產率影響較小，最佳藥劑用量為900g/t。