低階煙煤煤泥浮選提質(zhì)技術(shù)的研究與應(yīng)用*

魏昌杰

（中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北省唐山市，063000）

★ 煤炭科技·加工轉(zhuǎn)化★

低階煙煤煤泥浮選提質(zhì)技術(shù)的研究與應(yīng)用*

魏昌杰

（中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北省唐山市，063000）

對低階煙煤煤泥洗選提質(zhì)技術(shù)的現(xiàn)狀進行分析研究后得出，目前的煤泥提質(zhì)技術(shù)已不能滿足煤泥提質(zhì)的要求，需對浮選提質(zhì)技術(shù)進行新的研究。對朔州中煤平朔能源有限公司選煤廠的煤泥進行了可浮性提質(zhì)試驗，得出該煤泥在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的情況下，浮選可燃體回收率大于80%，煤泥的可浮性為易浮，使得低階煙煤煤泥浮選成為可能。通過藥劑選擇性試驗，得出HZ-1浮選藥劑更加適合煤泥浮選需要，煤泥浮選的工業(yè)生產(chǎn)實踐表明，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，浮選完善指標(biāo)為43.85%，同實驗室結(jié)果相近，取得了理想的提質(zhì)效果。

低階煙煤 煤泥浮選 可燃體回收率 浮選完善指標(biāo)

目前低階煙煤占我國已探明煤炭儲量的32.66%以上，主要分布在新疆、內(nèi)蒙、山西、東北三省以及甘肅等地。洗選提質(zhì)是潔凈煤技術(shù)的源頭和基礎(chǔ)，是提高煤炭利用效率、節(jié)能、節(jié)運和保護環(huán)境最為經(jīng)濟有效的技術(shù)途徑。低階煙煤由于水分高、含碳量低、熱值低、易風(fēng)化自燃以及難以洗選等特點，使得其入選比例不足40%，造成嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。探究低階煙煤入選比例低的主要原因是由于低階煙煤煤泥提質(zhì)問題未能解決，而低階煙煤煤泥洗選提質(zhì)技術(shù)的研究將有利于解決這一問題，既可有效地降低煤泥的灰分和水分，提高發(fā)熱量，又可以改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)品質(zhì)量以及增加顯著的經(jīng)濟效益，對減少資源浪費和保護環(huán)境有著重要的意義。

1　低階煙煤煤泥洗選提質(zhì)現(xiàn)狀

1.1發(fā)熱量主要影響因素

發(fā)熱量是低階煙煤重要的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，而水分和灰分是影響低階煙煤發(fā)熱量的主要因素，對于全粒級入選的低階煙煤，塊煤產(chǎn)品水分可滿足質(zhì)量要求，但對于末煤產(chǎn)品和煤泥產(chǎn)品，水分比原煤有明顯升高趨勢，煤泥產(chǎn)品水分升高可高達10%～15%，使得發(fā)熱量大幅下降。為此，在制定低階煙煤洗選工藝時，需要盡量提高分選下限，避免煤泥進入洗選系統(tǒng)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。

1.2低階煙煤煤泥提質(zhì)技術(shù)現(xiàn)狀

煤泥提質(zhì)技術(shù)是降低煤炭入選下限并提高煤炭綜合利用效率的關(guān)鍵技術(shù)，降低水分和灰分可提高低階煤煤泥的發(fā)熱量，目前低階煙煤泥洗選提質(zhì)技術(shù)主要以降低水分為主，采用工藝為摻配和煤泥干燥。摻配提質(zhì)工藝主要是將回收的煤泥直接摻配到末煤產(chǎn)品中而不影響末煤產(chǎn)品質(zhì)量，該工藝適用適用于高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)煤泥；煤泥干燥提質(zhì)工藝主要通過干燥提質(zhì)技術(shù)脫去產(chǎn)品10%～15%的水分，使煤泥的發(fā)熱量提高2.51～3.77 MJ/kg，干燥后的煤泥產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求或摻入末煤產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求。

2　低階煙煤煤泥浮選提質(zhì)技術(shù)研究

隨著煤質(zhì)的變化、采煤方式的多樣性和洗選工藝的優(yōu)化升級，適用中、高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)煤泥提質(zhì)工藝已不能滿足生產(chǎn)需要，需從洗選降灰的角度出發(fā)研究低階煙煤泥提質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)。浮選是細(xì)粒煤泥分選中應(yīng)用最廣且效果最好的一種選煤方法，通過調(diào)整浮選工藝指標(biāo)，可有效控制產(chǎn)品中的灰分。取朔州中煤平朔能源有限公司選煤廠煤泥為試驗煤樣，煤種為長煙煤進行低階煙煤煤泥浮選的研究。

2.1低階煙煤泥浮選試驗條件確定

依據(jù)GB/T 4757-2013煤泥單元浮選試驗方法，對朔州中煤平朔能源有限公司選煤廠煤泥進行小浮選試驗，試驗產(chǎn)品為精煤和尾煤，分別對水分和發(fā)熱量進行試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1　煤泥水分和發(fā)熱量試驗結(jié)果

高位發(fā)熱量和灰分之間的對應(yīng)關(guān)系為線性關(guān)系，即Qgr.d=m-b·Ad，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)可計算出m=33.056，b=0.3778。在固定水分或灰分條件下，可計算出灰分和水分對發(fā)熱量的影響。對該煤泥進行浮選試驗，預(yù)期精煤水分為24.70%、灰分為13%，單位灰分對發(fā)熱量的影響為0.279 MJ/kg，即灰分升高1%發(fā)熱量下降0.279 MJ/kg；單位水分對發(fā)熱量的影響為0.305 MJ/kg，即水分升高1%發(fā)熱量下降0.305 MJ/kg。目前的壓濾煤泥灰分為26.93%，發(fā)熱量為16.50 MJ/kg。但要滿足產(chǎn)品發(fā)熱量大于18.83 MJ/kg，還需將煤泥灰分降低到12.82%，浮選精煤灰分控制在14.11%以內(nèi)。

2.2低階煙煤泥浮選試驗

2.2.1可浮性試驗

根據(jù)GB/T 30046.2-2013順序評價試驗要求進行順序評價試驗，實驗室選用的浮選機容積為3.5 L，其充氣量為0.25 m3/（m2·min），葉輪轉(zhuǎn)速為1500 r/min，使用的捕收劑為正十二烷，起泡劑為4-甲基-2-戊醇。順序評價試驗結(jié)果繪制煤泥可浮性曲線如圖1所示。

圖1　煤泥可浮性曲線

由圖1中的精煤產(chǎn)率曲線和基元灰分曲線可以看出，精煤灰分從11.00%增加到12.00%時，精煤產(chǎn)率由72.15%增加到77.85%，分界灰分由17.00%增加到27.50%，這說明當(dāng)精煤灰分大于11.00%時，精煤產(chǎn)率的增加主要是由于高灰煤泥進入精煤產(chǎn)品。對于不同的精煤灰分有3個對應(yīng)的重要指標(biāo)，分別是精煤產(chǎn)率、尾煤灰分和可燃體回收率，并可判斷出不同精煤灰分對應(yīng)煤泥的可浮性，可浮性判斷指標(biāo)如表2所示。

表2　可浮性判斷指標(biāo)

由表2可以得出，當(dāng)精煤灰分為11%和12%時，煤泥的可浮性由易浮提高到極易浮，基元灰分小于30%，精煤中高灰細(xì)泥含量較少；當(dāng)精煤灰分大于12%時，基元灰分均大于70%，精煤產(chǎn)品被高灰細(xì)泥嚴(yán)重污染。

2.2.2藥劑選擇試驗

按照GB/T 4757-2014《煤粉（泥）實驗室單元浮選試驗方法》規(guī)定的試驗方法進行煤樣的藥劑制度和藥劑選擇試驗。試驗選用的浮選機容積為1.5 L，其充氣量為0.25 m3/（m2·min），礦漿濃度25 g/L，礦漿溫度為（25±10）℃，葉輪轉(zhuǎn)速為1800 r/min，捕收劑選用KD-1、HZ-1和柴油，起泡劑均為仲辛醇。對不同藥劑用量和藥劑比例進行試驗，結(jié)果如表3所示。

表3　藥劑制度選擇試驗結(jié)果

由表3可以看出，采用KD-1為捕收劑在油比為8∶1時，隨著藥劑耗量從0.6 kg/t增加到1.0 kg/t，浮選精煤的產(chǎn)率由55.81%增加到77.30%，而精煤灰分在14.5%±0.7%區(qū)間內(nèi)變化不大，尾煤灰分由39.38%提高到61.36%，浮選完善指標(biāo)以藥劑耗量為1.0 kg/t時的數(shù)值最大，為42.95%，取得了理想的浮選效果。以藥劑耗量為1.0 kg/t為基礎(chǔ)進行油比試驗，分別取油比為8∶1和4∶1進行試驗，試驗結(jié)果是油比為4∶1與油比為8∶1相比較，浮選完善指標(biāo)高出2.52個百分點，當(dāng)藥劑增加到1.0 kg/t時可燃體回收率開始下降，所以該藥劑的合理用量為1.0 kg/t，藥劑比例為4∶1。

采用HZ-1為捕收劑在油比為8∶1時，隨著藥劑耗量從0.6 kg/t增加到1.5 kg/t，浮選精煤的產(chǎn)率由39.12%增加到46.81%，而精煤灰分在13.0%±0.5%區(qū)間內(nèi)變化不大，浮選完善指標(biāo)由39.12%提高到46.81%。在藥劑用量1.5 kg/t時改變藥劑比例，進行油比8∶1和4∶1試驗，試驗結(jié)果是油比為8∶1較油比為4∶1相比較浮選完善指標(biāo)高出0.42個百分點，所以該藥劑的合理用量為1.5 kg/t，藥劑比例為8∶1。

采用柴油為捕收劑時，當(dāng)精煤灰分為13.64%時，藥劑耗量高達2.5 kg/t，當(dāng)藥劑用量增加到3.0 kg/t時，精煤灰分變化不大，尾煤灰分由51.75%增加到59.61%，但總體藥劑耗量較高。

比較KD-1和HZ-1這2種藥劑的浮選效果，可得出藥劑用量與精煤產(chǎn)率、尾煤灰分、浮選完善指標(biāo)關(guān)系曲線如圖2、圖3和圖4所示，尾煤灰分與精煤產(chǎn)率關(guān)系曲線如圖5所示，精煤產(chǎn)率與浮選完善指標(biāo)關(guān)系曲線如圖6所示。

圖2　藥劑用量與精煤產(chǎn)率關(guān)系曲線

圖3　藥劑用量與尾煤灰分關(guān)系曲線

圖4　藥劑用量與浮選完善指標(biāo)關(guān)系曲線

圖5　尾煤灰分與精煤產(chǎn)率關(guān)系曲線

圖6　精煤產(chǎn)率與浮選完善指標(biāo)關(guān)系曲線

由圖2、圖3和圖4可以看出，在相同藥劑耗量的情況下，KD-1對應(yīng)的精煤產(chǎn)率和尾煤灰分均高于HZ-1捕收劑，要得到相同的精煤產(chǎn)率和尾煤灰分，HZ-1需要消耗更多的藥劑，但HZ-1對應(yīng)的完善指標(biāo)大于KD-1對應(yīng)的完善指標(biāo)，從浮選效果上看，HZ-1的浮選效果優(yōu)于KD -1捕收劑。

由圖5和圖6可以看出，在尾煤灰分相同的條件下，HZ-1對應(yīng)的精煤產(chǎn)率高于KD-1精煤產(chǎn)率，在精煤產(chǎn)率相同的情況下，HZ-1對應(yīng)的完善指標(biāo)高于KD-1的完善指標(biāo)。綜合分析HZ-1的浮選效果優(yōu)于KD-1的浮選效果。

3　低階煙煤煤泥提質(zhì)應(yīng)用效果

朔州中煤平朔能源有限公司選煤廠是一座11.0 Mt/a的動力煤選煤廠，采用的工藝為塊煤淺槽，末煤不入洗，粗煤泥螺旋分選機分選。增加浮選系統(tǒng)后，浮選的來料為濃縮分級旋流器的溢流、螺旋精煤濃縮分級旋流器溢流和精煤泥振動弧形篩篩下水進入浮選機浮選，浮選精煤壓濾機脫水回收，尾煤濃縮壓濾。

煤泥的試驗結(jié)果表明該煤泥的浮選是可行的，將該技術(shù)成功應(yīng)用于朔州中煤平朔能源有限公司選煤廠的工業(yè)生產(chǎn)中，藥劑選用HZ-1捕收劑，起泡劑為仲辛醇，煤泥浮選生產(chǎn)效果如表4所示。

表4　煤泥浮選生產(chǎn)效果

由表5可以看出，煤泥平均灰分由26.54%降至13.62%，收到基低位發(fā)熱量由16.50 MJ/kg提高到19.35 MJ/kg，浮選平均完善指標(biāo)43.87%，同實驗室完善指標(biāo)接近，取得了理想的浮選效果。

4　結(jié)論

低階煙煤泥浮選提質(zhì)技術(shù)在朔州中煤平朔能源有限公司選煤廠煤泥進行可浮性提質(zhì)試驗并進行工業(yè)性應(yīng)用后，得出該煤泥在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的情況下可浮性為易浮。在藥劑選擇和對比試驗后，發(fā)現(xiàn)HZ-1藥劑的更能滿足低階煙煤泥浮選提質(zhì)要求。研究成果的成功應(yīng)用表明，各項指標(biāo)同實驗室結(jié)果相近，取得了理想的浮選效果，可有效地將低值煤泥轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)商品煤產(chǎn)品，變廢為寶，取得顯著的經(jīng)濟效益。

［1］ 田忠坤.管式氣流干燥器提質(zhì)低階煤理論與技術(shù)的研究［D］.中國礦業(yè)大學(xué)，2009

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［4］ 沈國娟，張明旭，王龍貴.淺談褐煤的利用途徑［J］.煤炭加工與綜合利用，2005（6）

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（責(zé)任編輯 王雅琴）

黑龍江省發(fā)布煤炭價格與供熱價格實行聯(lián)動的指導(dǎo)意見

根據(jù)近年來黑龍江省大多數(shù)地區(qū)供熱企業(yè)煤炭成本占總供熱成本的比重（以下簡稱 “煤熱比重”），參考國內(nèi)部分地區(qū)的煤熱比重，綜合黑龍江省內(nèi)大型鍋爐房、背壓機組和大型抽凝機組3種集中供熱方式，該省的煤熱比重平均約為55%。按照黑龍江省政府部署，各市、縣政府（黑龍江省農(nóng)墾總局、森工總局按照市地級權(quán)限執(zhí)行）要按照《國家發(fā)改委、住建部印發(fā)關(guān)于建立煤熱價格聯(lián)動機制的指導(dǎo)意見的通知》有關(guān)規(guī)定，建立煤熱價格聯(lián)動機制。

當(dāng)煤炭價格變化幅度達到10%時，應(yīng)對供熱價格進行5.5%左右的調(diào)整，并兼顧其他成本的合理變化，具體年度供熱價格由市、縣政府依據(jù) 《中華人民共和國價格法》等有關(guān)規(guī)定，召開聽證會后，結(jié)合本地實際情況確定。2015年供熱價格調(diào)整，參照 《國家發(fā)改委辦公廳關(guān)于開展環(huán)渤海動力煤價格指數(shù)試運行工作的通知》確定的環(huán)渤海動力煤價格指數(shù)；2010年以前沒有環(huán)渤海動力煤價格指數(shù)數(shù)據(jù)參照的，由市、縣政府自行測算供熱價格調(diào)整幅度。從2016年開始，黑龍江省物價監(jiān)管局每年公布上一采暖年度全省煤炭平均價格變化指數(shù)，供各地調(diào)整熱價時參考。各市、縣政府要明確要求各供熱企業(yè)嚴(yán)格控制各項成本，以利于煤熱價格聯(lián)動機制發(fā)揮更好作用。

Research and application on upgrading technologies of low-rank soft coal slime flotation

Wei Changjie
（CCTEG Tangshan Research Institute，Tangshan，Hebei 063000，China）

According to analytical study current situation of upgrading technologies on lowrank soft coal slime flotation，the current upgrading technologies could not meet coal quality requirements which need conduct new studies about flotation upgrading technologies.Basing upon the floatability of coal slim upgrading experiment in coal preparation plant of ChinaCoal Pingshuo Group Co.，Ltd.，the authors found that when the coal slime meet coal quality requirements，recovery rate of flotation combustible was more than 80%，floatability of coal slime was easy floating which made low-rank soft coal slim flotation possible；according to agent selective test，HZ-1，flotation agent was more suitable for coal slime flotation requirement，industrial production practice of coal slime flotation showed that complex index of flotation was 43.85%on the premise of meet the requirements of product quality，and the results were similar in same laboratory which had the ideal upgrading effects.

low-rank soft coal，coal slime flotation，recovery rate of flotation combustible，floatation complex index

TD94

A

魏昌杰（1984-），男，陜西旬陽人，助理研究員，主要從事煤泥浮選裝備與浮選工藝研究。

天地科技公司研發(fā)項目低階煤表面改質(zhì)技術(shù)與浮選工藝研究（KJ-2014-TSKY-01）