优化浮选药剂制度 解决重介生产系统中的有害泡沫问题

王 豪 沈 亮 王怀法

（太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024）

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优化浮选药剂制度 解决重介生产系统中的有害泡沫问题

王 豪 沈 亮 王怀法

（太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024）

由于入选煤种和煤质的复杂多变，很难根据入浮煤泥煤质的变化及时调整浮选药剂的用量，这就会在浮选过程中导致重介生产系统中的多个环节产生有害泡沫。通过实验室药剂优化试验，选择了7131型捕收剂-仲辛醇药剂组合并进行工业性试验，解决了入选复杂煤种选煤厂由于浮选药剂制度引起的重介系统有害泡沫问题。试验结果表明，配煤入选时捕收剂最高耗量、最低耗量和平均耗量较原柴油浮选时的耗量分别降低了69.2%、39.7%和62.3%，起泡剂最高耗量和平均耗量分别降低了90.1%和74.1%，且可以有效地防止合格介质桶、磁选机尾矿和煤泥回收高频筛上有害泡沫的产生。

浮选 药剂优化 重介系统 有害泡沫 工业性试验

在当前煤炭市场低迷的形势下，很多选煤厂采用多种原煤配煤入选的方式降低原煤成本以提高经济效益。由于入选原煤煤质的频繁变动，导致生产系统运行不稳定，也给选煤生产系统技术的管理带来了很大的困难。介休永兴煤化公司选煤厂原煤生产能力为1.8 Mt/a，现采用双系统不脱泥入选无压三产品重介旋流器和煤泥浮选的联合工艺。为了满足市场对产品的要求，采用了多种原煤配煤入选的生产方式，由于入选煤种和煤质的复杂多变，导致浮选系统的生产极不稳定，很难根据入浮煤泥煤质的变化及时调整浮选药剂的用量，致使重介生产系统多个环节产生有害泡沫。

在重介系统生产过程中，某些环节出现有害泡沫的原因是多方面的，如液固两相流输运转排环节的掺气现象，浮选药剂的使用不当或选择不合理导致生产循环水中残留大量浮选药剂量等，永兴煤化公司选煤厂重介系统有害泡沫问题就属于浮选药剂选择使用不合理引起的，因而浮选环节的药剂制度优化成为解决问题的核心。

1　现场基本情况

永兴煤化公司选煤厂使用的浮选药剂为柴油和杂醇，由于入选原煤为多品种煤的配煤，浮选司机为了保证尾煤灰分，多采用浮选药剂用量大的浮选药剂制度。浮选捕收剂用量达到1500～2000 g/t，起泡剂用量达到400～600 g/t。过量的浮选药剂特别是起泡剂的使用，在系统中积聚致使合介桶中出现大量的泡沫，主要表现为泡沫层厚且稳定。

随着运转时间的延长，积聚在合介桶中的泡沫厚度不断增长，且不断从合介桶中流出；同时稀介系统净化磁选机中充满了细小的泡沫，中煤筛板和精煤筛板中含有大量细小的泡沫，压滤机滤液泡沫量极大且不容易破裂；压滤机循环水泡沫寿命长。现场实际工况中合格介质桶中的泡沫积聚现象如图1所示，磁选机尾矿箱泡沫层如图2所示，生产系统泡沫导致的两套重介系统运转参数不一致对比图如图3所示。合格介质桶的泡沫积聚直接导致两套重介旋流器系统在入料压力、合格介质密度及磁性物含量和固相浓度差异较大，严重影响重介分选系统的稳定运行、调控和分选效果。

图1　合格介质桶中的泡沫积聚现象

图2　磁选机尾矿箱泡沫层

图3　生产系统泡沫导致的两套重介系统运转参数不一致对比图

2　浮选药剂制度试验优化

2.1捕收剂优化试验

永兴选煤厂主要以配煤入选为主，其中还夹杂了一些难选煤，如正安煤和陕西煤，浮选药剂既要满足配煤入选煤泥的浮选效果要求，也要在入选难选煤时有相对较好的浮选效果。

实验室试验过程中使用了入选的配煤煤样和从现场采集的正安煤煤样分别进行单元浮选试验。该选煤厂的浮选入料浓度保持在100～120 g/L之间，据此，实验室选取矿浆质量浓度为100 g/L进行浮选单元试验。试验采用煤油+仲辛醇、7131+仲辛醇和7190+仲辛醇这3种药剂组合方式，试验方法参照GB/T4757-2001《煤粉（泥）实验室单元浮选试验方法》。

实验室利用配煤煤样做单元浮选试验时，煤油用量分别选取了600 g/t、800 g/t、1000 g/t、1500 g/t和2000 g/t；7131型和7190型捕收剂用量分别选取了300g/t、400 g/t、600 g/t、800 g/t和1000 g/t；起泡剂仲辛醇用量固定在100 g/t。而利用正安煤煤样在实验室做单元浮选试验时，捕收剂煤油、7131型捕收剂和7190型捕收剂用量分别采用了600 g/t、800 g/t、1000 g/t、1500 g/t和2000 g/t的用量，起泡剂用量仍为100 g/t。

2.1.1不同捕收剂浮选配煤煤泥结果

不同药剂浮选配煤煤泥精煤产率和灰分曲线如图4所示。

由图4（a）可以看出，当煤油用量为600 g/t时，其浮选精煤产率为仅为36.39%；相较于煤油，采用7131型捕收剂在药耗为煤油一半的情况下，即药耗为300 g/t时，其精煤产率可达66.44%，接近以煤油为捕收剂情况下产率的一倍；当采用7190型捕收剂时，其用量为300 g/t时，精煤产率为59.10%，低于7131型捕收剂，但优于煤油。

由图4（b）可以看出，煤油浮选的精煤灰分最低，7190型捕收剂的浮选精煤灰分变化较为稳定且数值较低，7131型捕收剂浮选精煤灰分较高，但仍在试验药剂用量范围内，精煤灰分都合格。在精煤灰分合格情况下，7131型药剂作为捕收剂时浮选精煤产率最高，药剂用量最少，7190型药剂次之，煤油最差。

图4　不同药剂浮选配煤煤泥精煤产率和灰分曲线图

不同药剂浮选配煤煤泥时可燃体回收率曲线见图5。

图5　不同药剂浮选配煤煤泥时可燃体回收率曲线图

由图5可以看出，在相同药剂用量下采用7131型捕收剂可以获得更高的可燃体回收率，当药剂用量为1000 g/t时，可燃体回收率为92.52%；而煤油用量为2000 g/t时，可燃体回收率为85.99%，充分说明了7131型捕收剂的优异捕收性能；而使用7190型捕收剂尽管可燃体回收率相较于使用煤油得到了较大幅度的提高，但相较于使用7131型捕收剂的可燃体回收率仍偏低。

2.1.2不同捕收剂浮选正安煤煤泥结果

不同药剂浮选正安煤煤泥精煤产率和灰分曲线图如图6所示。

图6　不同药剂浮选正安煤煤泥精煤产率和灰分曲线图

由图6可以看出，精煤产率和精煤灰分都随着捕收剂耗量的增加而增加，且精煤灰分都合格。由图6（a）可以看出，在试验药剂用量范围内，采用7131型捕收剂浮选，精煤产率始终高于7190型捕收剂及煤油，当捕收剂用量为600 g/t时，采用煤油浮选精煤产率仅为39.43%，而7131型捕收剂浮选精煤产率可达64.83%，7190型捕收剂浮选精煤产率为42.64%；由图6（b）可以看出，煤油浮选精煤灰分最低，7190型次之，7131型最高，但灰分总体都低于8%。

不同药剂浮选正安煤煤泥可燃体回收率曲线见图7。

图7　不同药剂浮选正安煤煤泥可燃体回收率曲线图

由图7可以看出，当煤油用量为600 g/t时，可燃体回收率仅为44.60%；当7190型捕收剂用量为600 g/t时，产率仅为48.17%；而采用7131型捕收剂用量为600 g/t时，可燃体回收率达到72.71%，提高了约30%，可见7131型捕收剂对于正安煤具有较好的捕收性能。

2.2起泡剂优化试验

为了研究起泡剂用量对捕收剂浮选效果的影响，实验室中配煤和正安煤的矿浆浓度都选取了100 g/L，起泡剂用量分别选取了60 g/t、80 g/t、100 g/t、120 g/t和150 g/t。使用起泡剂用量优化试验时，煤油、7131型和7190型捕收剂用量固定为1000 g/t，试验方法参照GB/T4757-2001《煤粉（泥）实验室单元浮选试验方法》。

2.2.1起泡剂用量对不同捕收剂浮选配煤煤泥的影响

起泡剂用量的变化对配煤煤泥浮选时精煤产率和精煤灰分的影响曲线图如图8所示。

图8　起泡剂用量的变化对配煤煤泥浮选时精煤产率和精煤灰分影响曲线图

由图8可以看出，当捕收剂为煤油和7190型时，浮选精煤的产率和灰分随着起泡剂用量的增加变化较为明显。煤油为捕收剂时的精煤产率从65.13%增加到86.78%，7190型为捕收剂的精煤产率由45.84%增加到74.50%，而7131型捕收剂的精煤产率仅由79.13%增加到88.01%。这表明采用7131型捕收剂浮选的精煤产率受起泡剂影响较小。

起泡剂用量的变化对配煤煤泥浮选时可燃体回收率的影响曲线如图9所示。

图9　起泡剂用量的变化对配煤煤泥浮选时可燃体回收率的影响

由图9可以看出，起泡剂用量从60 g/t增至150 g/t，7131型捕收剂的可燃体回收率仅增长了9.01%，而煤油浮选配煤煤泥可燃体回收率增长了30.97%，7190型捕收剂浮选配煤煤泥可燃体回收率增长了21.69%。这也说明7131型捕收剂浮选配煤煤泥的可燃体回收率对起泡剂用量的增加较为不敏感。

2.2.2起泡剂用量对不同捕收剂浮选正安煤煤泥的影响

起泡剂用量的变化对正安煤煤泥浮选时精煤产率和精煤灰分影响曲线如图10所示。

图10　起泡剂用量的变化对正安煤煤泥浮选时精煤产率和精煤灰分的影响曲线

由图10可以看出，当捕收剂为煤油和7190时，浮选精煤产率和灰分随着起泡剂用量的增加较为明显，7190型捕收剂的精煤产率由41.04%增加到66.45%，煤油的精煤产率从31.61%增加到46.89%，而7131型捕收剂的精煤产率和灰分随起泡剂用量不同所引起的变化较小。

起泡剂用量的变化对正安煤煤泥浮选时可燃体回收率影响曲线如图11所示。

图11　起泡剂用量的变化对正安煤煤泥浮选时可燃体回收率影响曲线

由图11可以看出，对于正安煤难浮煤泥，选用煤油及7190为捕收剂时，可燃体回收率受起泡剂影响较大，而7131型捕收剂的可燃体回收率受起泡剂影响较小，在起泡剂耗量较低的情况下（60 g/t）即可获得较高的可燃体回收率，大大降低了实际生产中起泡剂的用量，减少了生产系统中的起泡剂残留。

综合比较捕收剂用量优化试验和起泡剂用量的优化试验结果，7131型捕收剂具有捕收性强及对起泡剂依赖小等优点，在获得较高精煤产率的同时，可以保证合格的精煤灰分，所以可以考虑在现场采用7131型捕收剂和仲辛醇组合替换原厂浮选药剂。

3　工业性试验

为了解决由于浮选环节生产操作不当引起的重介生产系统有害泡沫问题，在实验室药剂优化的基础上进行了工业性试验验证。

在入选难浮选的正安煤时，浮选药剂用量与效果对比如图12所示。

图12　入选正安煤时的药剂用量与浮选效果对比

对比该厂原正安煤浮选情况与本次工业试验浮选效果可以发现，采用7131捕收剂时，在较低的捕收剂耗量的情况下（约800 g/t，原柴油耗量1130 g/t）即可以获得良好的浮选指标，精煤灰分为8.21%（原柴油浮选精煤灰分为9.27%），尾煤灰分为47.72%（原柴油浮选尾煤灰分为30.08%），提高约为17.7%，浮选精煤产率为67.87%（原柴油浮选精煤产率39.97%），产率提高了约28%，起泡剂耗量为300 g/t，原有起泡剂耗量为610 g/t，与之相比较降低了310 g/t。

从药剂成本来看，采用7131捕收剂作为浮选药剂成本约为20.4元/t，原柴油浮选药剂成本为11.7元/t，成本增加8.7元/t；在采用7131捕收剂后，浮选精矿产率增加约28%，其经济效益显著。另外采用7131捕收剂时由于起泡剂用量较少，系统残余起泡剂量也相应减少，对于系统稳定以及解决系统冒泡问题有着重要的作用。

在正常配煤入选的情况下，统计分析了现场使用不同捕收剂+起泡剂药剂组合的浮选效果和效能，入选配煤时浮选效果统计对比图如图13所示。图中x起泡剂是在现场使用的起泡剂，因为其成分未知因此命名为x起泡剂。

图13　入选配煤时浮选效果统计对比图

由图13可以看出，系统入洗煤泥含量在试验前后基本一样约为14%。使用7131型捕收剂和仲辛醇药剂组合后，其精煤产率、精煤灰分和尾煤灰分基本保持一致。入选配煤时的药剂用量统计对比图如图14所示。

图14　入选配煤时的药剂用量统计对比

由图14可以看出，试验前后的捕收剂最高耗量、最低耗量和平均耗量较原柴油浮选耗量分别降低了69.2%、39.7%和62.3%，起泡剂最高耗量和平均耗量分别降低了90.1%和74.1%。采用7131捕收剂后，起泡剂耗量明显降低，减少了系统起泡剂残余量。对比3种浮选药剂组合条件可以发现，采用7131浮选药剂后，无论是捕收剂或者起泡剂的耗量均最低，系统残余药量也最少，可以最有效的预防将来系统再次发生冒泡现象。

通过为期16 d的现场实验，合介桶的冒泡情况得到很好解决。至试验结束，合介桶中基本无泡沫存在。通过对浮选系统的改善，重介系统的泡沫完全消除。主要表现在以下几个方面:

（1）合介桶泡沫的消除使得合介桶液位能够准确的检测，解决了过去由于合介桶冒泡导致的液位无法正常检测显示的问题，并且重介旋流器的入料压力得到稳定，为重介系统的稳定提供了保障。

（2）消除了合介桶因泡沫溢出导致的介质损失问题，磁选机内矿浆基本无泡沫存在，提高了磁选效率，降低了介耗。

（3）系统各个脱介筛上的泡沫基本消除，提高了脱介筛的脱介效率，降低了产品带介。

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（责任编辑 王雅琴）

Preventing harmful foams problem in dense medium system through flotation reagent optimizations

Wang Hao，Shen Liang，Wang Huaifa
（College of Mining Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

The dosages of the flotation reagents are difficult to regulate timely basing changing of flotation coal slime quality due to complicated variable of the coal types and qualities.According to flotation regent laboratorial optimal experiment，the author selected to combine 7131 collector and octanol to conduct industrial experiment，which solving harmful foams problem in dense medium system through flotation reagent optimizations when coal preparation plant selected complex coal types.The results showed that when the coal blending were selected，comparing with diesel flotation，the highest consumption，the lowest consumption and the average consumption of collectors decreased 69.2%，39.7%and 62.3%，the highest consumption and average consumption of foaming agent decreased 90.1%and 74.1%；and it effectively prevented producing harmful foams in qualified medium bucket，tails magnetic separator and high frequency screen of coal slime recycle.

flotation，reagent optimization，dense medium system，harmful foam，industrial experiment

TD943.1

A

王豪（1988-），男，山西太原人，在读研究生，研究方向为煤炭高效分选理论工艺及设备。