新型浮選劑在朝川焦化選煤廠的探索性應用

陳力攻，李小可

(中國平煤神馬集團 平頂山朝川焦化有限公司選煤廠，河南 汝州467522)

中國平煤神馬集團平頂山朝川焦化有限公司選煤廠(以下簡稱“朝川焦化選煤廠”)位于平頂山西部的汝州境內(nèi)，是一座設計能力為2.70 Mt/a的煉焦煤選煤廠。原煤以預先脫泥方式入選，主選采用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、煤泥直接浮選的聯(lián)合工藝，浮選設備選用XJM-S20型機械攪拌式浮選機。入選原煤主要為朝川煤礦一井的主焦煤，具有粉煤含量高(占原煤比例在45 %以上)、灰分高及可浮性較差的特點；主導產(chǎn)品為灰分在11.50 %以下的洗選精煤，主要作為公司內(nèi)部生產(chǎn)二級冶金焦炭的原料。

近年來，由于原煤煤質(zhì)發(fā)生變化，其中的細粒級含量越來越高，浮選在整個選煤過程中所起的作用越來越突出[1]。我國絕大多數(shù)入浮煤泥的細粒級含量、灰分均較高，這類煤泥對浮選精煤的數(shù)質(zhì)量和浮選劑用量影響較大，且還有加劇的趨勢，因此提高細粒級的分選效果是煤泥浮選的重要任務[2-3]。鑒于朝川焦化選煤廠的原煤特性，浮選精煤灰分不穩(wěn)定，且遠高于重介精煤灰分；特別是自2017年以來，由于客戶需求發(fā)生變化，浮選精煤灰分偏高的問題尤為突出，嚴重影響正常生產(chǎn)。因此，必須采取合理的技術措施，提高煤泥浮選效果。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

在要求精煤灰分由11.50 %降為10.50%后，浮選系統(tǒng)操作方式根據(jù)需要進行了調(diào)整；在這種情況下，壓濾煤泥處理量由200 t/h增至440 t/h，其灰分由68%降至42%，壓濾設備生產(chǎn)壓力大增，精煤損失嚴重(產(chǎn)率由45%降至30%左右)。此外，由于浮選尾煤中雜質(zhì)種類較多，加之細粒雜質(zhì)含量增加，煤泥水在濃縮池得不到有效沉降，致使循環(huán)水的水質(zhì)變差。

朝川焦化選煤廠原來選用的捕收劑、起泡劑分別是煤油和雜醇，這兩種浮選劑無法適應煤質(zhì)多變的生產(chǎn)狀況，導致浮選精煤的數(shù)質(zhì)量和浮選效果沒有保障。要想提高浮選精煤產(chǎn)率，除合理的浮選流程、高效的浮選設備外，浮選劑的性能也至關重要[4]，因此，選擇高效、經(jīng)濟的浮選劑也是改善煤泥浮選效果的重要途徑[5]。

2 試驗部分

2.1 煤泥性質(zhì)

(1)可浮性判定。按照GB/T 30046.2—2013《煤粉(泥)浮選試驗第2部分：順序評價試驗方法》[6]進行浮選試驗，繪制產(chǎn)率-灰分曲線，并根據(jù)GB/T 30047—2013《煤粉(泥)可浮性評定方法》[7]判斷煤泥的可浮性。入浮煤泥的密度組成見表1，產(chǎn)率-灰分曲線如圖1所示。

圖1 入浮煤泥產(chǎn)率-灰分關系曲線

由圖1可知:當要求精煤灰分為10.50%時，精煤理論產(chǎn)率為63.15%。結(jié)合浮選精煤可燃體回收率Ec計算式，評價煤泥的可浮性。

Ec=γc(100-Ad,c)100-Ad,f，

式中：γc為精煤理論產(chǎn)率，%；Ad,c為精煤干基灰分，%；Ad,f為入料干基灰分，%。

結(jié)合表1數(shù)據(jù)計算得到Ec=76.28%，根據(jù)GB/T 30047—2013《煤粉(泥)可浮性評定方法》規(guī)定，該煤泥較難浮。

(2)粒度組成。按照GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗方法》[8]規(guī)定，對入浮煤泥和浮選精煤的粒度組成進行分析，結(jié)果見表2、表3。

表3 浮選精煤的粒度組成

由表2、表3可知：入浮煤泥中<0.15 mm粒級產(chǎn)率為48.24%，灰分為32.30%；浮選精煤<0.15 mm粒級產(chǎn)率為63.55%，灰分為11.94%。這說明煤泥中的微細粒含量較多，且多為細泥，分選過程中存在細泥夾帶和微細粒分選不徹底的問題[9]。

綜上分析：原來選用的浮選劑對微細粒的選擇性不足，導致大量高灰細粒污染浮選精煤，進而使其灰分偏高。因此，必須選擇捕收性能和起泡性能更強的浮選劑，實現(xiàn)微細粒的有效分選，這是保證浮選精煤數(shù)質(zhì)量的關鍵。

2.2 試驗藥劑

新型浮選劑包括起泡劑FQB-Ⅰ和捕收劑FMD-Ⅱ，F(xiàn)QB-Ⅰ屬于棕色油狀液體，密度為0.94 g/cm3，有高級醇的味道；由于含有少量的脂肪酸，需要加入適量的乳化劑，以提高其起泡性能和泡沫穩(wěn)定性。FMD-Ⅱ?qū)儆谌斯ず铣伤巹瑸闇\棕色液體，密度為0.83 g/cm3；由于添加了活性混合物，其具有活性高、選擇性好等優(yōu)點，且兼有起泡作用，可在不添加起泡劑的情況下單獨使用。

2.3 試驗設備

工業(yè)性浮選試驗設備為XJM-20S型機械攪拌式浮選機，其主要技術參數(shù)如下：

單槽容積/m3

20

外形尺寸/(m×m×m)

15.20×3.70×3.50

攪拌機構(gòu)功率/kW

45

刮泡機構(gòu)功率/kW

2.20

充氣速率/(m3·m-2·min-1)

0.60～1.20

葉輪轉(zhuǎn)速/(r·min-1)

180

礦漿濃度/(g·L-1)

60～120

礦漿處理量/(m3·h-1)

120～200

2.4 試驗方案

為了保證煤泥浮選效果，試驗中部分班次將浮選劑單獨使用，部分班次將浮選劑配合使用。在浮選機運行正常的條件下，保證原煤入選量和礦漿濃度不變，改變浮選劑種類和用量，并記錄精煤產(chǎn)率和灰分、尾煤產(chǎn)率和灰分及試驗現(xiàn)象，然后分析浮選劑性能和煤泥浮選效果[10]。

3 試驗結(jié)果與分析

不同條件下的煤泥浮選試驗結(jié)果見表4。由表4可知：在尾煤灰分相同的情況下，添加雜醇、煤油的浮選精煤灰分偏高，添加FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的精煤灰分偏低；在浮選精煤產(chǎn)率相同的情況下，添加雜醇、煤油的尾煤灰分偏低，添加FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的尾煤灰分偏高，說明FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的選擇性能更好，能使精煤與尾煤更好地分離。

表4 煤泥浮選試驗結(jié)果

注：煤油的摻配比為體積比。

在要求精煤灰分在11%以下時，雜醇、煤油的用量偏少，但尾煤灰分低，精煤損失較多；FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ用量偏多，但尾煤灰分高，精煤損失較少。從工業(yè)性試驗現(xiàn)象來看，添加FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的尾礦水濃度高，且雜質(zhì)多；添加雜醇、煤油的尾礦水濃度低，且雜質(zhì)少。

綜合分析，起泡劑宜選用FQB-Ⅰ，其用量為0.27 kg/t；捕收劑宜選用FMD-Ⅱ，并摻配體積比為20%的煤油，其用量為0.32 kg/t，此時煤泥浮選效益最好，不但浮選精煤質(zhì)量穩(wěn)定且滿足要求，而且浮選劑用量較少。

4 結(jié)論

(1)朝川焦化選煤廠的煤泥屬于難浮煤泥，其中的微細粒含量較多且多為細泥，雜醇、煤油對微細粒的選擇性不足，導致大量高灰細粒污染浮選精煤。

(2)在添加起泡劑FQB-Ⅰ和捕收劑FMD-Ⅱ的情況下，煤泥浮選效果優(yōu)于原浮選劑，但存在浮選劑用量大、精煤灰分不穩(wěn)定的缺陷，浮選精煤質(zhì)量達不到要求。

(3)以FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ分別作為起泡劑和捕收劑，兩者用量分別為0.27、0.32 kg/t，并在FMD-Ⅱ內(nèi)摻配體積比為20%的煤油時，煤泥浮選效益最好。