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选煤厂煤泥浮选工艺参数优化研究
作者：闫朋,窦阿涛,吕洋,黄石,刘建芳
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2012年第03期
摘要：本文针对该选煤厂存在的浮选精煤产率低、灰分高、浮选完善度低以及药剂制度不合理等问题，通过试验优化煤泥浮选过程中的各个工艺参数，结果表明：煤泥浮选的最佳矿浆浓度为102g/l；捕收剂使用柴油且起泡剂使用复合药剂以及抑制剂采用淀粉时浮选效果最好；经过工艺参数试验优化，有效地提高了精煤产率和浮选完善指标，最终精煤产率48.5%以及精煤灰分11%，符合产品要求，浮选精煤可作为产品出售。 关键词：浮选 煤泥 浮选药剂
目前由于采煤机械化程度不断提高以及开采深度的加深，以及从采煤到选煤厂之间的机械化运输，使得原煤的质量越来越差，细粒和超细粒的高灰极难选煤泥在原煤中所占的比例逐渐增加[1，2]。在我国现阶段煤炭洗选工艺中，浮选是分选细粒煤最为广泛的方法，其处理的煤泥数量约占总入洗原煤量的20%，因而浮选在分选极难选煤泥中发挥着不可或缺作用；但目前普遍存在着浮选效率低以及药耗高等问题，因此，煤泥浮选以及提高煤泥浮选的选择性成为国内外研究的技术重点和难点[3-6]。
该选煤厂在过去生产过程中，由于实际煤泥浮选中，存在着浮选精煤产率低、浮选灰分高、浮选完善程度低以及药剂制度不合理等问题，浮选精煤达不到产品要求，煤泥只能作为中煤产品出售，从而导致生产效益下降；同时造成浮选设备闲置，不能发挥最大的经济效益。针对以上问题，本文对该选煤厂的煤样，对药剂选择和工艺参数的优化进行了初步试验研究。 1 试验物料与试验过程
试验所用原煤灰分为19.52%，通过分析其密度组成和粒度组成可知：原煤各粒级产率有所差异；灰分随粒度减小而增大；-200目的产率以及灰分最高，而160～200目的易浮粒级产率为14.06%不是很高，因此精煤产率不是很高；由于细粒灰分高即高灰细泥问题严重，浮选过程中这部分选择性低，所以降低总精煤灰分比较难。 本试验中所用浮选药剂见表1-1： 表1-1 浮选药剂 ■
煤泥浮选效果可以用可燃体回收率Ej和完善度指标?浊评定，计算公式如下： Ej=Rj·■·100%
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?浊=■·■·100%
注：Ej—可燃体回收率，%；?浊—浮选完善指标，%；Ady— 浮选入料灰分，%；Adj—浮选精煤灰分，%；Rj—浮选精煤产率，% 2 浮选工艺参数优化试验研究 2.1 最佳矿浆浓度
矿浆浓度是浮选过程中重要的工艺参数，在实验室煤泥浮选中，主要考虑两点：随着煤泥入选浓度的增加，精煤产率、灰分以及尾煤灰分也会相应的增加；入浮浓度的选择主要考虑入料中细泥的含量。我国选煤厂煤泥浮选浓度一般在10%～15%，少数高达20%，低至4%。实验室入浮浓度的选择应参考以上数据，并且要注意:入料可浮性好、灰分低且入料粒度比较粗时可适当提高入浮浓度；对难浮煤应降低浮选浓度；细泥含量高且精煤灰分难以降低时应降低入浮浓度[7]。矿浆浓度试验结果如图2-1和2-2： ■图2-1 矿浆浓度对精煤产率的影响 ■
图2-2 矿浆浓度对精煤灰分的影响
试验结果表明：随着矿浆浓度的增加，精煤灰分不断增高且精煤产率先增大然后再减小；当矿浆浓度为102g/l时，精煤产率最高（66.36%）并且灰分最低（13.06%），此时的可燃体回收率和浮选完善度指标最高，因此确定最佳矿浆浓度为102g/l。 2.2 最佳药剂制度 2.2.1 药剂种类的选择
捕收剂和起泡剂在浮选药剂中最常见，少数用兼具捕收和起泡性能的复合药剂。煤用捕收剂主要是非极性烃类油，最广泛使用的是煤油和柴油；起泡剂多是化工副产品。煤炭浮选很多采用捕收剂兼起泡剂的复合药剂[6]，此类药剂大部分都是传统浮选剂的简单混合，有的还加有促进剂。由于各种药剂间的协同作用，使复合药剂的效果好于一般药剂[8]。 表2-1 捕收剂和起泡剂药剂选择实验结果
试验结果表明：相比采用其他种类的捕收剂和起泡剂，捕收剂使用柴油同时起泡剂使用复合药剂时，精煤产率（53.27%）以及精煤灰分（12.81%）指标也符合要求，浮选完善程度较
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好并且价格便宜；综合考虑，确定柴油（捕收剂）和复合药剂（起泡剂）进行浮选工艺参数的优化实验研究。
抑制剂的选择试验研究结果如下： 表2-2 抑制剂选择实验结果
试验结果表明：苟性淀粉作为抑制剂可以明显降低精煤灰分，精煤灰分下降到11.98%，同时精煤产率也比较高，浮选效果比较好。
综上所述：确定柴油（捕收剂）、复合药剂（起泡剂）和淀粉（抑制剂）进行浮选工艺参数的优化实验研究。 2.2.2 药剂用量的确定
药剂用量选择试验结果如图（图2-3，图2-4）：
试验结果表明：随着药剂用量的增加，精煤产率逐渐升高而精煤灰分基本保持不变；综合考虑;当捕收剂/起泡剂=5/1（捕收剂用量为110ul、起泡剂用量为21ul）时分选效果最好。 2.3 浮选流程的选择
经过大量重复试验验证，通过一次浮选很难达到预期的试验效果。因此通过以下试验研究以及综合各方面因素必然要采用再选才能达到试验目的，得到预期的试验结果。采用二次选就是，在一次选的结果下得到产率在60%以上，灰分在12%—13%之间的精煤浮选条件，然后在一次选的基础上探究二次选的浮选条件（同样包括浮选矿浆浓度和浮选药剂制度各方面因素，当然从经济方面考虑二次选时药剂量要比一次选时要少的多）。对于本实验采用精煤再选流程：（图2-5）
试验结果表明：精煤再选时，矿浆浓度以及药剂用量都要有所降低，这不仅有利于精煤的再选，还有利于药剂的节省。一选时矿浆浓度102g/l、捕收剂（柴油）用量为181ul、起泡剂（复合药剂）34ul；再选时矿浆浓度为60g/l、捕收剂（柴油）用量为109ul、起泡剂（复合药剂）20ul、加入4g淀粉，可以得到精煤产率为48.5%、精煤灰分为11%的最佳浮选结果。 3 结论
3.1 根据浮选工艺参数优化的试验结果；煤泥浮选的最佳矿浆浓度为102g/l；与采用其他种类的捕收剂和起泡剂相比，捕收剂使用柴油且起泡剂使用复合药剂时并且当捕收剂/起泡剂=5/1（捕收剂用量为110ul、起泡剂用量为21ul）时可降低精煤灰分，浮选效果最好；佳浮选流程采用精煤再选流程；通过优化工艺参数，最终得到精煤产率为48.5%且灰分为11%的产品，符合产品要求，浮选精煤可作为产品出售。