煤泥三產(chǎn)品浮選工藝研究

李志紅，董連平，楊宏麗，高建川，2，劉愛榮，樊民強(qiáng)

(1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.西山煤電集團(tuán) 屯蘭選煤廠,山西 古交 030200)

煤泥三產(chǎn)品浮選工藝研究

李志紅1，董連平1，楊宏麗1，高建川1，2，劉愛榮1，樊民強(qiáng)1

(1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.西山煤電集團(tuán) 屯蘭選煤廠,山西 古交 030200)

針對(duì)屯蘭選煤廠浮選精煤質(zhì)量與回收率不可兼得的現(xiàn)象，提出了煤泥三產(chǎn)品浮選工藝，并通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究驗(yàn)證了三產(chǎn)品煤泥浮選的可行性與適用性。采用三產(chǎn)品煤泥浮選工藝，不僅可以解決高灰細(xì)泥對(duì)精煤的污染以及尾煤存在低灰粗顆粒的浮選問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)選煤廠精煤產(chǎn)率最大化的目標(biāo)，同時(shí)可以改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高資源的利用效率。三產(chǎn)品浮選工藝有利于控制產(chǎn)品指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化，可為同類型選煤廠煤泥浮選工藝的設(shè)計(jì)提供參考。

煤泥；三產(chǎn)品浮選；最大精煤產(chǎn)率；實(shí)現(xiàn)形式

我國(guó)煉焦煤選煤廠多采用一段浮選工藝，生產(chǎn)精煤和尾煤兩個(gè)產(chǎn)品。但在實(shí)際生產(chǎn)中，確保精煤灰分則尾煤灰分偏低，保證精煤回收率則浮精灰分偏高的現(xiàn)象十分普遍，難以實(shí)現(xiàn)浮選精煤質(zhì)量與回收率兼得的目的[1]。一些選煤廠為了保證總精煤灰分符合要求，采用重介精煤為浮選精煤“背灰”的方式[2]，但難以實(shí)現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化。另外，一些選煤廠采用“粗選-精(掃)選”工藝以獲得低灰精煤，如白龍選煤廠入選原煤種類復(fù)雜，煤泥灰分高，采用“粗選-精選”工藝，可保證精煤灰分的合格[3]。沁新能源公司選煤廠煤泥采用“粗選-掃選-精選”工藝，浮選機(jī)的前2室泡沫直接作為精煤，后2室作為掃選段，其泡沫產(chǎn)品經(jīng)過(guò)再選，可保證浮選精煤灰分低于8%。除此之外，一些選煤廠采用分級(jí)浮選工藝[4-5]，即粗粒用浮選機(jī)分選、細(xì)粒用浮選柱分選，可明顯提高煤泥浮選效率。但以上工藝在生產(chǎn)中主要關(guān)注浮選精煤的質(zhì)量，對(duì)浮選尾煤關(guān)注較少，存在尾煤灰分偏低，資源沒(méi)有得到充分、合理地應(yīng)用的問(wèn)題。為此，提出了煤泥三產(chǎn)品浮選工藝，即煤泥浮選出精煤、中煤和高灰尾煤三個(gè)產(chǎn)品，并通過(guò)浮選實(shí)例解析三產(chǎn)品浮選的可行性與適用性，為選煤廠煤泥浮選工藝設(shè)計(jì)提供一定參考作用。

1 三產(chǎn)品浮選工藝的可行性

1.1 三產(chǎn)品浮選工藝的理論可行性

屯蘭選煤廠采用煤泥一次浮選工藝，得到產(chǎn)率為75%、灰分為11.21%的精煤，尾煤灰分為65.16%，其產(chǎn)品粒度組成見表1。

表1 浮選產(chǎn)品粒度組成

從表1可以看出：浮選精煤中<0.074 mm粒級(jí)部分產(chǎn)率達(dá)到50%以上，其灰分為14%，遠(yuǎn)高于其余幾個(gè)粒級(jí)的平均灰分8.21%，精煤灰分提高約3個(gè)百分點(diǎn)，嚴(yán)重影響精煤。另一方面，浮選尾煤>0.25 mm粗顆粒占到11%左右，其平均灰分低于15%，應(yīng)作為浮選精煤回收。該浮選過(guò)程存在細(xì)泥污染精煤和尾煤“跑粗”損失的問(wèn)題。

對(duì)上述煤泥進(jìn)行三產(chǎn)品浮選，可顯著改善其浮選效果。優(yōu)化一次浮選(即粗選)的藥劑制度，理論上可使>0.074 mm粒級(jí)全部進(jìn)入粗選精煤，從而直接排出高灰尾煤，其灰分為75.54%。對(duì)粗選過(guò)程的測(cè)算結(jié)果見表2。

表2 浮選粗選結(jié)果

從表2可以看出：粗選精煤包含表1中全粒級(jí)精煤和>0.074 mm粒級(jí)尾煤。就煉焦煤而言，粗選精煤灰分偏高，需對(duì)其進(jìn)行再選即精選。精選的目的是降低精煤中<0.074 mm粒級(jí)的灰分而不損失粗粒精煤。理論上講，對(duì)于一次浮選精煤中的<0.074 mm粒級(jí)可以通過(guò)精選將其分成灰分為12%和40.50%兩個(gè)部分，并使其分別進(jìn)入浮選精煤和中煤，對(duì)應(yīng)產(chǎn)率分別為36.12%和2.75%；同樣，對(duì)一次浮選的>0.074 mm粒級(jí)尾煤，可通過(guò)精選使其中的>0.25 mm粒級(jí)(γ=2.75%,Ad=13.82%)進(jìn)入最終精煤，同時(shí)使0.074～0.25 mm粒級(jí)進(jìn)入中煤。煤泥三產(chǎn)品分選的理論模擬結(jié)果見表3。

表3 粗選-掃選-精選三產(chǎn)品分配模擬結(jié)果

從表3可以看出：采用三產(chǎn)品浮選工藝，可以在精煤回收率不降低的條件下使精煤灰分降低近1個(gè)百分點(diǎn)，尾煤灰分提高，并達(dá)到直接排棄的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，產(chǎn)出的中煤產(chǎn)品產(chǎn)率為5.29%。

1.2 三產(chǎn)品浮選工藝的實(shí)際可行性

為驗(yàn)證三產(chǎn)品浮選工藝的實(shí)際分選效果，在實(shí)驗(yàn)室條件下以煤油為捕收劑、仲辛醇為起泡劑，對(duì)上述煤泥進(jìn)行三產(chǎn)品浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 實(shí)驗(yàn)室三產(chǎn)品浮選試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出：煤泥經(jīng)過(guò)三產(chǎn)品浮選，能夠在保持較高精煤產(chǎn)率的前提下，同時(shí)得到低灰精煤與高灰尾煤，中煤則作為電煤銷售。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)結(jié)合重選精煤灰分并遵從等λ原則確定浮選精煤的灰分；浮選尾煤灰分應(yīng)與重選矸石灰分相當(dāng)，達(dá)到直接排棄的標(biāo)準(zhǔn)；與傳統(tǒng)的兩產(chǎn)品浮選尾煤相比，三產(chǎn)品浮選中煤的灰分更接近于電煤灰分，且高灰細(xì)泥含量低，濾餅容易碎散。因此，三產(chǎn)品浮選的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更有利于資源的充分應(yīng)用。

1.3 三產(chǎn)品浮選工藝的適用性

表5為一組高灰細(xì)泥干擾下的煤泥常規(guī)浮選試驗(yàn)結(jié)果。由表5可以看出，調(diào)整藥劑制度，可以在一定程度上改善浮選產(chǎn)品的質(zhì)量。但受高灰細(xì)泥的影響，浮選過(guò)程的選擇性較差[6-8]，導(dǎo)致精煤灰分居高不下，同時(shí)尾煤灰分過(guò)低。

表5 高灰細(xì)泥干擾下的浮選試驗(yàn)結(jié)果

采用常規(guī)浮選藥劑和自制高效浮選藥劑分別對(duì)煤泥進(jìn)行三產(chǎn)品浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表6。從表6可以看出，采用常規(guī)浮選藥劑煤油和仲辛醇時(shí)，經(jīng)過(guò)三產(chǎn)品浮選可以得到灰分較低的精煤，但尾煤灰分偏低，僅為45.05%，表明煤油對(duì)該煤泥的捕收能力相對(duì)較弱；采用自制高效藥劑時(shí)，可在粗選過(guò)程得到灰分為71.58%的高灰尾煤，調(diào)整精選次數(shù)可以得到不同質(zhì)量的精煤產(chǎn)品。因此煤泥三產(chǎn)品浮選工藝可以解決高灰細(xì)泥對(duì)精煤的污染以及尾煤存在低灰粗顆粒的浮選問(wèn)題[9]，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更為合理，資源充分回收，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用。

表6 不同藥劑作用下的煤泥三產(chǎn)品浮選試驗(yàn)結(jié)果

2 三產(chǎn)品浮選工藝的實(shí)現(xiàn)形式

就工業(yè)生產(chǎn)而言，三產(chǎn)品浮選工藝有利于控制產(chǎn)品指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化。具體實(shí)施中，可以采用兩種方式，其原則流程分別如圖1和圖2所示。

我國(guó)煉焦煤選煤廠廣泛采用XJM-S和XJX-T系列浮選機(jī)，選擇5室串聯(lián)。通常浮選精煤灰分逐室呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)[10]，實(shí)際操作中，將前3室的泡沫精礦直接作為精煤產(chǎn)品，后2室則通過(guò)添加藥劑的方式，盡可能提高泡沫精煤的產(chǎn)率，使其進(jìn)入另一臺(tái)浮選機(jī)(精選機(jī))再選，精選機(jī)的泡沫精礦與粗選浮選機(jī)的前三室精煤合并作為總的浮選精煤產(chǎn)品，粗選機(jī)的尾礦作為浮選尾煤產(chǎn)品，精選機(jī)的尾礦作為中煤產(chǎn)品(圖1)，三個(gè)產(chǎn)品分別摻入相應(yīng)的重介產(chǎn)品。

從圖2中可以看出，粗選-精選流程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，粗選浮選機(jī)產(chǎn)出尾煤產(chǎn)品，所有泡沫精礦進(jìn)入另一臺(tái)浮選機(jī)進(jìn)行精選，得到精煤和中煤兩個(gè)產(chǎn)品。

圖1 粗選-掃選-精選原則流程

圖2 粗-精選流程圖

工業(yè)實(shí)施煤泥三產(chǎn)品浮選工藝時(shí)，需解決3個(gè)方面的問(wèn)題，即增加精選浮選機(jī)，增加泡沫產(chǎn)品再選時(shí)的輸送設(shè)施，研發(fā)高效捕收劑并優(yōu)化添加制度。

3 結(jié) 論

煤泥三產(chǎn)品浮選工藝可有效解決屯蘭選煤廠高灰細(xì)泥對(duì)精煤的污染以及尾煤存在低灰粗顆粒的浮選問(wèn)題，從而改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高資源再利用率。通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究驗(yàn)證了三產(chǎn)品煤泥浮選的可行性與適用性，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)對(duì)高灰細(xì)泥含量高或粗?；厥绽щy的煤泥，采用三產(chǎn)品浮選工藝，能夠在保持較高精煤產(chǎn)率的前提下得到低灰精煤和高灰尾煤。

(2)煤泥三產(chǎn)品浮選工藝中，浮選精煤與重選精煤遵從等λ原則，有利于實(shí)現(xiàn)精煤產(chǎn)率的最大化；尾煤可直接排棄，減少了無(wú)效運(yùn)輸和燃燒帶來(lái)的粉塵二次污染問(wèn)題；中煤灰分接近于電煤灰分，且高灰細(xì)泥含量更低，濾餅易碎散，對(duì)電煤產(chǎn)品品質(zhì)幾乎沒(méi)有不利影響。

(3)工業(yè)具體實(shí)施中，三產(chǎn)品浮選工藝有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化。一般采用兩種方式，即粗選-掃選-精選流程和粗選-精選流程。

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A study on the 3-product coal slime flotation process

LI Zhi-hong1, DONG Lian-ping1, YANG Hong-li1, GAO Jian-chuan1,2, LIU Ai-rong1, FAN Min-qiang1

(1. College of Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China; 2. Tunlan Coal Washery, Xishan Coal & Electricity (Group) Co., Ltd., Gujiao, Shanxi 030200, China)

Tunlan Coal Washery is facing the trouble of being unable to lay equal stress on both quality and yield of flotation concentrate at the same time. A 3-product flotation process is therefore proposed, and the feasibility and necessity of the use of the proposed process are verified through both theoretical analysis and experimental study. With the use of the process, there can be seen not only elimination of contamination of concentrate by high-ash fine slime, loss of low-ash coarse coal particles in tailings, increase of concentrate yield to a maximum, but also optimization of product mix, and enhancement of coal resources utilization efficiency. Moreover, the product specifications are rendered easier to control. The study made in the paper may serve as a reference for design of slime flotation process.

coal slime; 3-product flotation process; maximum yield of concentrate; mode of process realization

1001-3571(2016)06-0001-03

TD943

A

2016-11-04

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.001

李志紅(1970—)，女，山西省太原市人，副教授，主要從事煤炭分選方面的教學(xué)、科研工作。

E-mail：lizhihong9123@163.com Tel：13835101290

李志紅，董連平，楊宏麗，等. 煤泥三產(chǎn)品浮選工藝研究[J]. 選煤技術(shù)，2016(6)：1-3，9.