賀西煤礦選煤廠細粒中煤磨礦時間對分步釋放精煤產率的影響研究

陳麗娟

(汾西礦業(集團)有限責任公司水峪煤業選煤廠，山西 孝義 032302)

我國的優質煉焦煤資源稀缺，儲量低，僅為2 758億t，占全國查明煤炭資源儲量的27%，其中，氣煤占我國煤炭總資源量的13.75%、肥煤占3.53%、主焦煤占5.81%、瘦煤占4.01%。去除高灰、高硫、難洗選、不能用于煉焦的部分，優質的焦煤和肥煤資源占查明煤炭資源儲量的比例不足6%和3%。但是很多煉焦煤選煤廠直接將產后中煤作為電煤利用，沒有對稀缺資源進行有力回收，造成稀缺資源的浪費[1-5，8-9，16]。

賀西煤礦選煤廠設計入選能力為3.00 Mt/a，入選賀西煤礦生產的3號、4號原煤，均為優質主焦煤，主導產品為灰分小于11.00%的12級冶煉焦精煤。采用無壓給料三產品重介質旋流器為核心的分選設備，不脫泥不分級無壓給料三產品重介旋流器主選+粗煤泥分選+浮選的聯合工藝流程。粗煤泥分選采用煤泥重介旋流器，浮選采用噴射式浮選機分選。浮選精煤采用沉降過濾離心機和快開壓濾機聯合脫水回收，浮選尾煤經濃縮機濃縮后，采用快開壓濾機脫水回收。中煤煤量約占入洗原煤的10%左右，平均灰分為39.00%～42.00%。每年中煤產量約30 萬t。為了提高稀缺焦煤資源回收利用率，以賀西煤礦選煤廠細粒中煤為研究對象，通過對細粒中煤磨礦后再進行分步釋放浮選試驗研究，找到最佳磨礦時間參數，為下一步細粒中煤磨礦后再選提供參考數據。

1 研究方法

(1)對重介中煤在中煤脫介篩前，按照橫斷面進行采樣，采樣時間按照每30 min采樣1次，每次不少于25 kg，采樣總重3 000 kg，獲取具有代表性中煤樣品；

(2)對重介中煤中小于0.5 mm粒級進行分步釋放浮選試驗分析后進行評價；

(3)從總煤樣中每次采煤樣300 g，按照磨礦濃度65%，磨礦時間：1 min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min、16 min和20 min進行磨礦；

(4)依據國家標準GB/T 36167-2018《選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法》在相同條件下對以上磨礦后的產品進行分步釋放試驗分析后進行評價[6-8]；

(5)探討不同磨礦時間條件下，對分步釋放浮選試驗精煤回收率的影響，為從磨礦中煤中回收精煤提高二次資源利用率提供基礎數據[9-12]；

(6)根據分步釋放浮選試驗數據總結出中煤磨礦時間對精煤回收率的影響[13]。

2 細粒中煤分步釋放浮選試驗

依據國家標準GB/T 36167—2018《選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法》中規定進行分步試驗。礦漿濃度80 g/L，浮選槽容積1.5 L，葉輪轉速1 800 r/min，浮選機葉輪直徑60 mm，充氣量為0.20 m3/(m2·min)，礦漿欲攪拌時間為2 min，礦漿與捕收劑接觸時間為2 min，礦漿與起泡劑接觸時間為10 s，試驗用水為自來水。干煤泥藥耗0.40 kg/t，藥劑比例為捕收劑：起泡劑=1∶2的條件下(藥劑用量根據現場生產實際確定)，對磨礦產品進行分步釋放浮選試驗。各產物的質量稱準到0.1 g，產率灰分的數據取小數點后兩位。根據綜合試驗結果繪制分步釋放試驗圖[14-16]。

將重介中煤煤樣進行篩分，取細粒中煤(小于0.5 mm粒級)為試驗煤樣進行分步釋放浮選試驗，試驗數據見圖1。

圖1 細粒中煤分步釋放浮選試驗結果

由圖1可知，對未進行磨礦處理的細粒中煤的分步釋放浮選試驗表明，隨著分選次數的增加，精煤產率與精煤灰分都在降低；精煤產率與精煤灰分呈正相關分布，隨著精煤灰分降低其產率逐漸降低。當浮選精煤灰分為11%時，浮選精煤產率為4.5%。

3 磨礦試驗

磨礦試驗及條件：對細粒中煤煤樣進行濕法磨礦，每次磨礦煤樣為200 g，磨礦濃度65%，磨礦時間分別為：1 min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min、16 min和20 min[14-16]，根據試驗結果繪制于圖2。

圖2 磨礦時間與解離粒級關系

由圖2可知，細粒中煤煤樣在未經磨礦前小于200目粒級煤樣含量為30.66%。隨著磨礦時間的增長，煤樣中所含小于200目粒級產率逐漸增多。在磨礦時間為1 min時，小于200目粒級產率增長最大，為30.13%。當磨礦時間為14 min時，煤樣中小于200目粒級產率為99.88%；當磨礦時間為16 min時，煤樣中小于200目粒級產率為100%。因此可以確定，當磨礦時間為14 min左右時，煤樣粒度可全部滿足小于200目。

4 磨礦試驗分選特性研究

將磨礦試驗所得煤樣在相同試驗條件下進行分步釋放浮選試驗，對不同磨礦時間下煤樣的性質變化進行分析研究。

4.1 分步釋放浮選試驗

將磨礦試驗所得煤樣在相同試驗條件下進行分步釋放浮選試驗，試驗所得數據繪制于圖3。

圖3 磨礦產品分步釋放浮選試驗

由圖3可知，經過磨礦后，細粒中煤煤樣性質發生了變化。由分步釋放浮選試驗可以看出，磨礦后的浮選精礦灰分較磨礦之前煤樣的浮選精礦灰分平均降低1.81%，當要求精煤灰分一定時，磨礦后煤樣的精礦產率均有所提升。由此可見，適當的磨礦時間可以使煤樣中的低灰精煤和灰分較高雜物發生解離。進而增加浮選精礦的產率。

4.2 磨礦時間與精煤產率的分析

按照選煤廠精煤灰分不超11.00%的要求，將分步釋放浮選試驗的數據進行處理，可得到不同磨礦時間下的精煤產率，見圖4。

圖4 磨礦時間與煤泥分步釋放浮選試驗精煤產率變化曲線

由圖4可知，磨礦時間小于6 min時，精煤產率變化不明顯，當磨礦時間到8 min時，精煤產率有了極大的變化，精煤產率達到最高，為10.00%，較無磨礦煤樣的精煤產率提高了5.5個百分點。

4.3 磨礦后細粒中煤性質及可浮性分析

當磨礦時間為8 min時，精煤產率最高。以此數據與無磨礦時數據進行對比，分析磨礦后細粒中煤性質及可浮性的變化情況。圖5為無磨礦與8 min磨礦分步釋放浮選數據對比。

圖5 無磨礦與8 min磨礦分步釋放浮選驗數據對比

由圖5可知，因磨礦作用使煤炭與其伴生矸石解離，使原為中煤產品的細粒中煤解離為低灰精煤和高灰矸石，因此提升了精煤產率。

可燃體回收率(Ec)可以作為煤炭可浮性的評價指標，其計算公式為：

式中：Ec——可燃體回收率，%；

γj——浮選精煤產率，%；

Aj——浮選精煤灰分，%；

Ar——浮選入料灰分，%。

由式(1)可以計算出磨礦前后煤樣的可燃體回收率，并繪制無磨礦與8 min磨礦可燃體回收率數據對比，如圖6。根據表1可浮性等級劃分可以得到煤樣磨礦前后的可選性等級。

表1 可浮性等級劃分

圖6 無磨礦與8 min磨礦可燃體回收率數據對比

由表1、圖6可知，磨礦后可燃體的回收率也發生了變化，當浮選次數為2次時磨礦后煤樣的可浮性較磨礦之前較好，浮選次數大于3次之后浮選性變差，但基本沒有改變其可浮性等級。并且，不同磨礦時間的表現與8 min磨礦時長的現象相同。

5 結 語

綜合上述試驗結果，得出以下結論：

(1)每個粒度級分步釋放浮選試驗都是隨著分選次數的增加，精煤產率以及灰分都逐漸降低。

(2)雖然隨著磨礦時間加長，粒度逐漸變細，煤與礦物的解離度在增加，但是由于在磨礦中煤泥表面性質的變化，煤泥浮選特性呈現出不同的變化，造成磨礦時間與煤泥分步釋放浮選試驗精煤產率形不成特定的線性關系。

(3)細粒中煤煤樣經磨礦解離后浮選效果有明顯的改善。隨著磨礦時間的延長，磨礦產品的浮選精煤產率先逐漸升高后逐步降低，磨礦時間為8 min時，浮選精煤產率最高，浮選精煤灰分為11.00%時，其產率為10.0%。