煤泥三产品浮选工艺研究

李志红，董连平，杨宏丽，高建川，2，刘爱荣，樊民强

(1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.西山煤电集团 屯兰选煤厂,山西 古交 030200)

煤泥三产品浮选工艺研究

李志红1，董连平1，杨宏丽1，高建川1，2，刘爱荣1，樊民强1

(1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.西山煤电集团 屯兰选煤厂,山西 古交 030200)

针对屯兰选煤厂浮选精煤质量与回收率不可兼得的现象，提出了煤泥三产品浮选工艺，并通过理论分析和试验研究验证了三产品煤泥浮选的可行性与适用性。采用三产品煤泥浮选工艺，不仅可以解决高灰细泥对精煤的污染以及尾煤存在低灰粗颗粒的浮选问题，实现选煤厂精煤产率最大化的目标，同时可以改善产品结构，提高资源的利用效率。三产品浮选工艺有利于控制产品指标，实现精煤产率最大化，可为同类型选煤厂煤泥浮选工艺的设计提供参考。

煤泥；三产品浮选；最大精煤产率；实现形式

我国炼焦煤选煤厂多采用一段浮选工艺，生产精煤和尾煤两个产品。但在实际生产中，确保精煤灰分则尾煤灰分偏低，保证精煤回收率则浮精灰分偏高的现象十分普遍，难以实现浮选精煤质量与回收率兼得的目的[1]。一些选煤厂为了保证总精煤灰分符合要求，采用重介精煤为浮选精煤“背灰”的方式[2]，但难以实现精煤产率最大化。另外，一些选煤厂采用“粗选-精(扫)选”工艺以获得低灰精煤，如白龙选煤厂入选原煤种类复杂，煤泥灰分高，采用“粗选-精选”工艺，可保证精煤灰分的合格[3]。沁新能源公司选煤厂煤泥采用“粗选-扫选-精选”工艺，浮选机的前2室泡沫直接作为精煤，后2室作为扫选段，其泡沫产品经过再选，可保证浮选精煤灰分低于8%。除此之外，一些选煤厂采用分级浮选工艺[4-5]，即粗粒用浮选机分选、细粒用浮选柱分选，可明显提高煤泥浮选效率。但以上工艺在生产中主要关注浮选精煤的质量，对浮选尾煤关注较少，存在尾煤灰分偏低，资源没有得到充分、合理地应用的问题。为此，提出了煤泥三产品浮选工艺，即煤泥浮选出精煤、中煤和高灰尾煤三个产品，并通过浮选实例解析三产品浮选的可行性与适用性，为选煤厂煤泥浮选工艺设计提供一定参考作用。

1 三产品浮选工艺的可行性

1.1 三产品浮选工艺的理论可行性

屯兰选煤厂采用煤泥一次浮选工艺，得到产率为75%、灰分为11.21%的精煤，尾煤灰分为65.16%，其产品粒度组成见表1。

表1 浮选产品粒度组成

从表1可以看出：浮选精煤中<0.074 mm粒级部分产率达到50%以上，其灰分为14%，远高于其余几个粒级的平均灰分8.21%，精煤灰分提高约3个百分点，严重影响精煤。另一方面，浮选尾煤>0.25 mm粗颗粒占到11%左右，其平均灰分低于15%，应作为浮选精煤回收。该浮选过程存在细泥污染精煤和尾煤“跑粗”损失的问题。

对上述煤泥进行三产品浮选，可显著改善其浮选效果。优化一次浮选(即粗选)的药剂制度，理论上可使>0.074 mm粒级全部进入粗选精煤，从而直接排出高灰尾煤，其灰分为75.54%。对粗选过程的测算结果见表2。

表2 浮选粗选结果

从表2可以看出：粗选精煤包含表1中全粒级精煤和>0.074 mm粒级尾煤。就炼焦煤而言，粗选精煤灰分偏高，需对其进行再选即精选。精选的目的是降低精煤中<0.074 mm粒级的灰分而不损失粗粒精煤。理论上讲，对于一次浮选精煤中的<0.074 mm粒级可以通过精选将其分成灰分为12%和40.50%两个部分，并使其分别进入浮选精煤和中煤，对应产率分别为36.12%和2.75%；同样，对一次浮选的>0.074 mm粒级尾煤，可通过精选使其中的>0.25 mm粒级(γ=2.75%,Ad=13.82%)进入最终精煤，同时使0.074～0.25 mm粒级进入中煤。煤泥三产品分选的理论模拟结果见表3。

表3 粗选-扫选-精选三产品分配模拟结果

从表3可以看出：采用三产品浮选工艺，可以在精煤回收率不降低的条件下使精煤灰分降低近1个百分点，尾煤灰分提高，并达到直接排弃的标准，同时，产出的中煤产品产率为5.29%。

1.2 三产品浮选工艺的实际可行性

为验证三产品浮选工艺的实际分选效果，在实验室条件下以煤油为捕收剂、仲辛醇为起泡剂，对上述煤泥进行三产品浮选试验，结果见表4。

表4 实验室三产品浮选试验结果

从表4可以看出：煤泥经过三产品浮选，能够在保持较高精煤产率的前提下，同时得到低灰精煤与高灰尾煤，中煤则作为电煤销售。实际生产中，应结合重选精煤灰分并遵从等λ原则确定浮选精煤的灰分；浮选尾煤灰分应与重选矸石灰分相当，达到直接排弃的标准；与传统的两产品浮选尾煤相比，三产品浮选中煤的灰分更接近于电煤灰分，且高灰细泥含量低，滤饼容易碎散。因此，三产品浮选的产品结构更有利于资源的充分应用。

1.3 三产品浮选工艺的适用性

表5为一组高灰细泥干扰下的煤泥常规浮选试验结果。由表5可以看出，调整药剂制度，可以在一定程度上改善浮选产品的质量。但受高灰细泥的影响，浮选过程的选择性较差[6-8]，导致精煤灰分居高不下，同时尾煤灰分过低。

表5 高灰细泥干扰下的浮选试验结果

采用常规浮选药剂和自制高效浮选药剂分别对煤泥进行三产品浮选试验，结果见表6。从表6可以看出，采用常规浮选药剂煤油和仲辛醇时，经过三产品浮选可以得到灰分较低的精煤，但尾煤灰分偏低，仅为45.05%，表明煤油对该煤泥的捕收能力相对较弱；采用自制高效药剂时，可在粗选过程得到灰分为71.58%的高灰尾煤，调整精选次数可以得到不同质量的精煤产品。因此煤泥三产品浮选工艺可以解决高灰细泥对精煤的污染以及尾煤存在低灰粗颗粒的浮选问题[9]，使产品结构更为合理，资源充分回收，同时可以实现分级利用。

表6 不同药剂作用下的煤泥三产品浮选试验结果

2 三产品浮选工艺的实现形式

就工业生产而言，三产品浮选工艺有利于控制产品指标、实现精煤产率最大化。具体实施中，可以采用两种方式，其原则流程分别如图1和图2所示。

我国炼焦煤选煤厂广泛采用XJM-S和XJX-T系列浮选机，选择5室串联。通常浮选精煤灰分逐室呈现升高的趋势[10]，实际操作中，将前3室的泡沫精矿直接作为精煤产品，后2室则通过添加药剂的方式，尽可能提高泡沫精煤的产率，使其进入另一台浮选机(精选机)再选，精选机的泡沫精矿与粗选浮选机的前三室精煤合并作为总的浮选精煤产品，粗选机的尾矿作为浮选尾煤产品，精选机的尾矿作为中煤产品(图1)，三个产品分别掺入相应的重介产品。

从图2中可以看出，粗选-精选流程相对比较简单，粗选浮选机产出尾煤产品，所有泡沫精矿进入另一台浮选机进行精选，得到精煤和中煤两个产品。

图1 粗选-扫选-精选原则流程

图2 粗-精选流程图

工业实施煤泥三产品浮选工艺时，需解决3个方面的问题，即增加精选浮选机，增加泡沫产品再选时的输送设施，研发高效捕收剂并优化添加制度。

3 结 论

煤泥三产品浮选工艺可有效解决屯兰选煤厂高灰细泥对精煤的污染以及尾煤存在低灰粗颗粒的浮选问题，从而改善产品质量，提高资源再利用率。通过理论分析和试验研究验证了三产品煤泥浮选的可行性与适用性，得出以下几点结论：

(1)对高灰细泥含量高或粗粒回收困难的煤泥，采用三产品浮选工艺，能够在保持较高精煤产率的前提下得到低灰精煤和高灰尾煤。

(2)煤泥三产品浮选工艺中，浮选精煤与重选精煤遵从等λ原则，有利于实现精煤产率的最大化；尾煤可直接排弃，减少了无效运输和燃烧带来的粉尘二次污染问题；中煤灰分接近于电煤灰分，且高灰细泥含量更低，滤饼易碎散，对电煤产品品质几乎没有不利影响。

(3)工业具体实施中，三产品浮选工艺有利于控制产品质量，实现精煤产率最大化。一般采用两种方式，即粗选-扫选-精选流程和粗选-精选流程。

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A study on the 3-product coal slime flotation process

LI Zhi-hong1, DONG Lian-ping1, YANG Hong-li1, GAO Jian-chuan1,2, LIU Ai-rong1, FAN Min-qiang1

(1. College of Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China; 2. Tunlan Coal Washery, Xishan Coal & Electricity (Group) Co., Ltd., Gujiao, Shanxi 030200, China)

Tunlan Coal Washery is facing the trouble of being unable to lay equal stress on both quality and yield of flotation concentrate at the same time. A 3-product flotation process is therefore proposed, and the feasibility and necessity of the use of the proposed process are verified through both theoretical analysis and experimental study. With the use of the process, there can be seen not only elimination of contamination of concentrate by high-ash fine slime, loss of low-ash coarse coal particles in tailings, increase of concentrate yield to a maximum, but also optimization of product mix, and enhancement of coal resources utilization efficiency. Moreover, the product specifications are rendered easier to control. The study made in the paper may serve as a reference for design of slime flotation process.

coal slime; 3-product flotation process; maximum yield of concentrate; mode of process realization

1001-3571(2016)06-0001-03

TD943

A

2016-11-04

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.001

李志红(1970—)，女，山西省太原市人，副教授，主要从事煤炭分选方面的教学、科研工作。

E-mail：lizhihong9123@163.com Tel：13835101290

李志红，董连平，杨宏丽，等. 煤泥三产品浮选工艺研究[J]. 选煤技术，2016(6)：1-3，9.