張志文

（山西省晉神能源有限公司 沙坪洗煤廠，山西 沂州 036500）

0 引 言

煤炭洗選是煤炭利用的中間環(huán)節(jié)之一，其主要功能是消除原煤中雜質(zhì)、煤矸石以及硫成分（60%）。通過對原煤的洗選能夠降低煤炭燃燒時對環(huán)境的污染程度，而且還會增加煤炭的利用率。磁選機為洗選工藝的主要設(shè)備，其性能直接決定了磁性介質(zhì)的回收率，間接降低煤介質(zhì)的投入成本。此外，磁選機的性能優(yōu)劣還直接影響尾煤的質(zhì)量，為實現(xiàn)清潔能源、降低能耗奠定基礎(chǔ)[1]。本文著重對影響選煤廠磁選機分選效果的參數(shù)進(jìn)行研究。

1 磁選機概述

磁選機的5大組成部分為槽體、刮板、筒體、軸承座以及機架。其中，磁選機的筒體由不銹鋼一體焊接而成，不銹鋼的厚度一般為2～3 mm；磁選機的端蓋一般為鑄鋁件，采用對應(yīng)的不銹鋼螺釘與筒體連接，其動力傳動路線主要為磁選機電機將其動力通過減速機或無極調(diào)速電機傳遞至圓筒刷輥等部件，將電機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給圓筒或刷輥。

將待分選的物料從入料口位置供給磁選機的主體。磁選機在自身磁場作用下，待分選物料中的磁性物質(zhì)被吸附為一個磁團(tuán)。與此同時，磁團(tuán)會隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，物料中不具備磁性的物質(zhì)在自身重力和離心力的共同作用下通過尾礦口排出。而具備磁性物質(zhì)精礦經(jīng)隨著滾筒旋轉(zhuǎn)至右側(cè)滾筒半圓后通過精礦出口排出，實現(xiàn)了待分選物質(zhì)尾款和精礦的分選目的。

2 入料礦物組成對磁選機分選效果的影響

一般的煤泥水中的主要礦物質(zhì)包括有石英、高嶺石以及蒙脫石。從表面上觀察，石英石、高嶺石以及蒙脫石在形態(tài)上存在較大的差異，在分選過程中均以細(xì)小的為例混入煤泥水中，對磁選機的分選效果具有一定的影響作用。

當(dāng)煤泥比表面積較大時在一定程度影響磁選機的分選效果。與此同時，對于同一型號的磁選機而言，待分選物料的煤泥比例較高時，導(dǎo)致部分磁選物質(zhì)不容易被分離，從而隨著尾礦流失，導(dǎo)致增加了磁性物質(zhì)的損耗。

2.1 試驗材料

試驗所采用的高嶺石由國內(nèi)某高嶺土有限公司提供。該公司所提供的高嶺石粒度特征的直徑0.048 mm，直徑0.071 mm。為進(jìn)一步掌握高嶺石的具體特性，采用掃描電鏡對高嶺石的SEM和XRD進(jìn)行分析。經(jīng)分析可知，本文所采用高嶺石分為3中類型，分別為高嶺石的1MD系列、多水類型的高嶺石以及高嶺石的1T系列。本文所研究高嶺石的成分相對較純，且處于多種晶型并存的狀態(tài)。

試驗所采用的蒙脫石由國內(nèi)某黏土公司提供，類型為鈉基高純度蒙脫石。經(jīng)對所選蒙脫石的型號進(jìn)行測試分析可知，蒙脫石的純度可達(dá)98%，且每片蒙脫石的厚度不大于25 mm。

試驗所采用石英石由國內(nèi)某石英砂廠提供，經(jīng)對所選石英石特性進(jìn)行測試分析可知，石英石的純度可達(dá)99%。

2.2 試驗方法

1號礦漿的主要成分為石英石，其中所含石英石的比例為50、100、150 kg/m3；2號礦漿的主要成分為高嶺石，所含高嶺石的比例為50、100、150 kg/m3；3號礦漿的主要成分為蒙脫石，所含蒙脫石的比例為50、100、150 kg/m3；。將所配制好的3種分別按1.8 m3/h的速度送入磁選機中，分別對配制好礦漿、精礦以及尾礦中的磁性物質(zhì)的含量進(jìn)行測定。

2.3 試驗結(jié)果分析

2.3.1 石英石含量對磁選機分選效果的影響

本文除了將對不同含量的石英石對磁選機分選效果的影響進(jìn)行研究外，還研究了將不同含量的石英石分別加入塊煤和末煤中對磁選機磁選效果影響特性，試驗結(jié)果，見表1、表2。

表1 不同含量石英石加入塊煤對磁選機分選效果的影響結(jié)果Table 1 Effect of different content of quartz adding lump coal on magnetic separator separation results

表2 不同含量石英石加入末煤中對磁選機分選效果的影響結(jié)果Table 2 Effect of adding different contents of quartz to end coal on separation efficiency of magnetic separator

由表1、表2可知，隨著礦漿中加入石英石的濃度增加，對應(yīng)末煤和塊煤的濃度也在增大。對于末煤和塊煤而言，隨著石英石濃度的增加，對應(yīng)精礦中磁性物含量均在減小，但塊煤所得精礦中磁性物含量降低的幅度比末煤所得精礦中磁性物含量降低的幅度明顯，主要是由塊煤礦漿的密度低所導(dǎo)致；對于末煤和塊煤而言，隨著石英石濃度的增加，對應(yīng)尾礦中的磁性物含量均在增加，同樣塊煤所得尾礦中磁性物含量增加的幅度比末煤所得精礦中磁性物含量增加的幅度明顯；對于塊煤和末煤，隨著石英石含量的增加最終磁性物的回收率均在減小。

2.3.2 高嶺石含量對磁選機分選效果的影響

本文除了將對不同含量的高嶺石對磁選機分選效果的影響進(jìn)行研究外，還研究了將不同含量的高嶺石分別加入塊煤和末煤中對磁選機磁選效果影響特性，試驗結(jié)果見表3、表4。

表3 不同含量高嶺石加入塊煤對磁選機分選效果的影響結(jié)果Table 3 Effect of different content kaolinite adding lump coal on magnetic separator separation results

表4 不同含量高嶺石加入末煤中對磁選機分選效果的影響結(jié)果Table 4 Effect of different content of kaolinite on magnetic separator separation results

由表3、表4可知，隨著礦漿中加入高嶺石的濃度增加，對應(yīng)末煤和塊煤的濃度也在增大。對于末煤和塊煤而言，隨著高嶺石濃度的增加，對應(yīng)精礦中磁性物含量均在減小，而且塊煤所得精礦中磁性物含量降低的幅度與末煤所得精礦中磁性物含量降低的幅度相當(dāng)；對于末煤和塊煤而言，隨著高嶺石濃度的增加對應(yīng)尾礦中的磁性物含量均在增加，但是，塊煤所得尾礦中磁性物含量增加的幅度比末煤所得精礦中磁性物含量增加的幅度明顯；對于塊煤和末煤，隨著高嶺石含量的增加最終磁性物的回收率均在減小。

2.3.3 蒙脫石含量對磁選機分選效果的影響

本文除了將對不同含量的蒙脫石對磁選機分選效果的影響進(jìn)行研究外，還研究了將不同含量的蒙脫石分別加入塊煤和末煤中對磁選機磁選效果影響特性，試驗結(jié)果見表5、表6。

表5 不同含量蒙脫石加入塊煤對磁選機分選效果的影響結(jié)果Table 5 Effect of different content of montmorillonite adding lump coal on magnetic separator separation results

表6 不同含量蒙脫石加入末煤中對磁選機分選效果的影響結(jié)果Table 6 Effect of different contents of montmorillonite on sorting Effect of magnetic separator

由表5、表6可知，隨著礦漿中加入蒙脫石的濃度增加，對應(yīng)末煤和塊煤的濃度也在增大。對于末煤和塊煤而言，隨著蒙脫石濃度的增加對應(yīng)精礦中磁性物含量均在減小，但是塊煤所得精礦中磁性物含量降低的幅度比末煤所得精礦中磁性物含量降低的幅度??；對于末煤和塊煤而言，隨著蒙脫石濃度的增加對應(yīng)尾礦中的磁性物含量均在增加，但是，塊煤所得尾礦中磁性物含量增加的幅度比末煤所得精礦中磁性物含量增加的幅度明顯；對于塊煤和末煤，隨著蒙脫石含量的增加最終磁性物的回收率均在減小，但是，塊煤最終磁性物回收率的降低幅度明顯大于末煤最終磁性物回收率的降低幅度。

2.3.4 不同礦物組成對磁選機分選效果的影響

將石英石、蒙脫石以及高嶺石分別按照相同的含量混入礦漿中，并對最終的磁性物回收率進(jìn)行比較。除此之外，還將石英石、蒙脫石以及高嶺石按照相同含分別混入塊煤和末煤的磁性物回收率進(jìn)行綜合對比分析，所得試驗結(jié)果如圖1～圖2所示。

圖1 不同含量礦物對塊煤磁選機分選效果的影響Fig.1 Effect of minerals with different contents on separation effect of lump coal magnetic separator

圖2 不同含量礦物對末煤磁選機分選效果的影響Fig.2 Influence of different contents of minerals on separation effect of magnetic separator for end coal

由圖1～圖2可知，隨著石英石、高嶺石以及蒙脫石3種礦物濃度的增加，不論對塊煤磁選機還是末煤磁選機，其對應(yīng)的最終磁性物質(zhì)的回收率均在降低。明顯看出，不論是對塊煤磁選機還是對末煤磁選機，高嶺石對應(yīng)的磁性物回收率降低幅度最大，石英石對應(yīng)的磁性物回收率的降低幅度最小。

此外，3種礦物在塊煤磁選機的磁性物質(zhì)回收率降低幅度大于在末煤磁選機磁性物質(zhì)回收率的降低幅度。

因此，可以得出高嶺石對磁選機分選效果的影響最大，石英石對磁選機分選效果的影響最小。而且，同一礦物對塊煤磁選機的影響程度大于對末煤磁選機的影響程度。

3 結(jié) 論

（1）當(dāng)?shù)V漿中只混入石英石時，隨著石英石的濃度增加，對應(yīng)末煤和塊煤的濃度也在增大，對應(yīng)精礦中磁性物含量均在減??；隨著石英石濃度的增加，對應(yīng)尾礦中的磁性物含量均在增加；隨著石英石含量的增加，最終磁性物的回收率均在減小。

（2）隨著礦漿中加入高嶺石的濃度增加，對應(yīng)末煤和塊煤的濃度也在增大。對于末煤和塊煤而言，隨著高嶺石濃度的增加對應(yīng)精礦中磁性物含量均在減??；隨著高嶺石濃度的增加對應(yīng)尾礦中的磁性物含量均在增加；隨著高嶺石含量的增加最終磁性物的回收率均在減小。

（3）隨著礦漿中加入蒙脫石的濃度增加，對應(yīng)末煤和塊煤的濃度也在增大。對于末煤和塊煤而言，隨著蒙脫石濃度的增加對應(yīng)精礦中磁性物含量均在減?。浑S著蒙脫石濃度的增加對應(yīng)尾礦中的磁性物含量均在增加；隨著蒙脫石含量的增加最終磁性物的回收率均在減小，但是，塊煤最終磁性物回收率的降低幅度明顯大于末煤最終磁性物回收率的降低幅度。

（4）高嶺石對磁選機分選效果的影響最大，石英石對磁選機分選效果的影響最小。而且，同一礦物對塊煤磁選機的影響程度大于對末煤磁選機的影響程度。