焦粉分选降灰的试验研究＊

任建军 董连平 樊民强 杨宏丽

（太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024）

焦粉分选降灰的试验研究＊

任建军 董连平 樊民强 杨宏丽

（太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024）

为了实现对高灰焦粉的有效利用，本文针对高灰焦粉进行了重力分选与浮选降灰的试验研究。结果表明，利用旋流重选柱水介质分选0.5～3 mm焦粉，可以使其灰分从17%降到10.5%以下，产率为80%左右；利用浮选方法分选-0.5 mm焦粉，可以使其灰分从20%左右降到10.41%，精焦粉产率可达到80.46%，浮选尾矿灰分为60.92%。研究充分证明了利用重选与浮选降低焦粉灰分的可行性，在此基础上提出了对焦粉进行工业分选的工艺流程。

焦粉 灰分 重选 浮选 工艺流程

1 概述

焦粉是焦炭在生产、运输和使用过程中产生的一种副产品，其粒径较小，灰分通常大于20%。我国每年产生的焦粉在40 Mt以上，目前其主要工业用途是生产合成气、制备活性炭、作为配料生产焦炭、用作燃料、制备高附加值产品等，但很大一部分焦粉由于粒径小及灰分高，不符合生产工艺要求而被废弃。因此，如何降低焦粉中的灰分也就成为研究的一个焦点。

专利CN101559402A公开了一种高灰分焦粉的提纯方法，采用分段式处理，将粒级较大的高灰焦粉置于重介质中，经过一级重选和二级重选，达到灰分和焦粉分离的目的，而对小粒级的焦粉则采用酸碱处理的方式脱除灰分。采用该方法对灰分为31.87%的焦粉进行提纯后，灰分下降到了17%左右，回收率在64%～79%之间，得到了较好的效果。有关专家提出了高温碱浸-常温酸浸的焦粉脱灰工艺流程，可将焦粉灰分由28.62%降低至3.85%，脱灰率为86.5%。常规酸碱法成本高及污染大，浮沉方法为实验室研究方法，均难以应用到工业生产。

传统的选煤方法用于焦粉降灰也是成本低廉且行之有效的方法。国外有关专家利用詹姆森浮选柱对焦粉浮选过程中的药剂进行了研究，结果表明，当捕收剂 （柴油）的用量为3500 g／t、起泡剂 （松油）的用量为2500 g／t时，焦粉回收率接近90%。国内相关专家研究了一类已获专利的适用于焦粉浮选的捕收剂，使用该类捕收剂并以仲辛醇为起泡剂，对灰分为18%～20%的焦粉进行浮选试验，可获得产率大于80%且灰分为11%左右的精焦粉。

本文主要针对高灰焦粉探索重力分选与浮游分选两种方法的可行性，并提出相应的工业应用流程。

2 焦粉特性

2.1 焦粉的粒度组成及灰分分析

选取山西某焦化厂的焦粉为试验样品进行筛分分析，各粒级产率与灰分见表1。

表1 焦粉筛分结果表

从表1可以看出，各粒级灰分均较高，不符合直接利用的要求。

图1 自然级0.5～3 mm粒级可选性曲线

2.2 焦粉的密度组成

对0.5～3 mm粒级物料进行浮沉试验，绘制可选性曲线见图1。

由图1可知，密度为-1.3 kg／cm3的焦粉灰分为9.23%，说明焦粉内在灰分较高。分选得到精焦粉灰分为10.5%时，可选性为难选，理论精焦粉产率为82%；精焦粉灰分10%时，可选性为极难选，理论精焦粉产率为71%。

3 试验研究及流程设计

3.1 重力分选试验研究

重力分选是依据被选物料间密度的差异进行分离的作业过程，由前述浮沉试验结果，密度级由-1.30 kg／cm3增大到1.60～1.70 kg／cm3时，灰分由9.23%增加到10.59%，各密度级灰分略有提高，1.70～1.80 kg／cm3密 度 级 灰 分 为 12.48%，+1.80 kg／cm3密度级灰分高达59.00%。可见不同密度级焦粉间存在灰分差别，且密度越大灰分越高，这为借助重力分选得到低灰分精焦粉提供了可能。

旋流重选柱是一种新型水介质离心力场分选设备，通过设置独特的水跃结构，使设备集颗粒的粗选、精选、扫选于一身，分选精度高。旋流重选柱用于煤泥分选时，一般分选下限可达0.25 mm，甚至可达0.125 mm。

采用旋流重选柱作为分选设备，分别以-3 mm自然级和-3 mm破碎级作为分选入料，通过改变旋流重选柱的结构参数，进行不同条件下的分选试验。将分选后溢流与底流产品使用0.25 mm和0.5 mm标准筛进行筛分，其中-0.25 mm灰分偏高，故不在表中列出，试验结果见表2和表3。

由表2可知，利用旋流重选柱可以分选得到灰分为10.5%以下的精焦粉，产率约为55%。

由表3可知，利用旋流重选柱可以分选得到灰分为10.5%以下的精焦粉，产率约为48%。

由于破碎级焦粉灰分偏高，在相同工艺条件下，破碎级与自然级的分选得到的精焦粉灰分差别较大。为了考查对-3 mm综合级焦粉的分选效果，采取焦粉直接破碎到-3 mm并进行旋流重选柱分选试验，试验结果见表4。

由于第二次焦粉样品灰分较低，通过旋流重选柱分选后，可以得到灰分10.5%以下的精焦粉，+0.5 mm精焦粉的灰分为10.05%，产率为68.28%，0.25～0.5 mm精焦粉灰分为10.47%，+0.25 mm粒级精焦粉灰分合计为10.11%。

由表4可见，采用旋流重选柱分选-3 mm焦粉能够得到灰分合格的精焦粉，分选的粒度下限可达到0.25 mm。

3.2 浮选试验研究

浮选是根据颗粒表面润湿性不同进行分离的作业过程，为考查细粒焦粉浮选降灰的可能性，将第二次焦粉样品全部破碎到-0.5 mm作为被选物料并进行浮选分步释放试验。捕收剂选用煤油与捕收剂A，用量为1000 g／t；起泡剂选用仲辛醇，用量为100 g／t，试验结果见表5。

表2 旋流重选柱分选-3 mm自然级焦粉结果表 %

表3 旋流重选柱分选-3 mm破碎级焦粉结果表 %

表4 旋流重选柱分选-3 mm综合级焦粉结果表 %

表5 -0.5 mm粒级焦粉分步释放浮选结果 %

由表5可以看出，煤油作为焦粉浮选的捕收剂，浮选性能较差，当精焦粉灰分达到11.27%时，产率仅为37.99%。捕收剂A对于焦粉的浮选性能较好，当精焦粉灰分为10.41%时，产率可达到80.46%，浮选尾焦灰分为60.92%。

总之，采用浮选方法可实现对-0.5 mm焦粉的有效降灰，但药剂种类特别是捕收剂的捕收性能与选择性能，对浮选效果的影响较大。

3.3 分选流程设计

水介质分选成本较低，但-0.25 mm粒级难以得到有效回收，所以在焦粉分选实践中只适于粗选。利用浮选方法可以高效去除细粒焦粉中的杂质，起到分选降灰的目的，但浮选成本较高且产品脱水较困难，所以仅适用于分选-0.25 mm粒级的焦粉。焦粉重浮联合分选工艺流程见图2。

图2 焦粉重浮联合分选流程示意图

4 结论

本文主要针对高灰焦粉进行重力分选与浮选的试验研究，研究结果表明：

（1）利用旋流重选柱分选-3 mm焦粉可得到灰分为10.5%和产率为80%的精焦粉，有效分选粒度下限可达到0.25 mm。

（2）采用适合的捕收剂，用浮选方法分选-0.5 mm的焦粉，可得到灰分为10.41%和产率为80.46%的精焦粉，浮选尾焦灰分为60.92%。

（3）采用旋流重选柱与浮选的联合工艺流程，可实现对高灰焦粉的有效降灰。

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An experimental study on reducing ash of coke powder by separation

Ren Jianjun，Dong Lianping，Fan Minqiang，Yang Hongli
（College of Mining Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

In order to achieve effective utilization of high-ash coke powder，this paper conducted experiments of high-ash coke powder by using heavy separation and flotation.The results showed that ash content of 0.5～3 mm coke powder can be reduced from 17%to＜10.5%after separated in a cyclone column separator and the yield is about 80%.The ash content of-0.5 mm coke powder can be reduced from 20%to 10.41%after separated by flotation methods，with a clean coke powder yield of 80.46%and tailings ash of 60.92%.The study has fully proved the feasibility of reducing the ash content of coke powder using heavy separation and flotation methods.Based on these results，a technological process on industrial separation of coke powder has been proposed.

coke powder，ash，heavy separation，flotation，technological process

TQ536.4

A

国家自然科学基金项目 “双充气双排尾重浮联合分选机颗粒分配规律及其调控方法研究”（50974094）

任建军 （1989- ），男，山西孝义人，在读硕士研究生，主要从事细粒煤分选方面的研究。

（责任编辑 王雅琴）