新型浮选剂在朝川焦化选煤厂的探索性应用

陈力攻，李小可

(中国平煤神马集团 平顶山朝川焦化有限公司选煤厂，河南 汝州467522)

中国平煤神马集团平顶山朝川焦化有限公司选煤厂(以下简称“朝川焦化选煤厂”)位于平顶山西部的汝州境内，是一座设计能力为2.70 Mt/a的炼焦煤选煤厂。原煤以预先脱泥方式入选，主选采用无压给料三产品重介质旋流器分选、煤泥直接浮选的联合工艺，浮选设备选用XJM-S20型机械搅拌式浮选机。入选原煤主要为朝川煤矿一井的主焦煤，具有粉煤含量高(占原煤比例在45 %以上)、灰分高及可浮性较差的特点；主导产品为灰分在11.50 %以下的洗选精煤，主要作为公司内部生产二级冶金焦炭的原料。

近年来，由于原煤煤质发生变化，其中的细粒级含量越来越高，浮选在整个选煤过程中所起的作用越来越突出[1]。我国绝大多数入浮煤泥的细粒级含量、灰分均较高，这类煤泥对浮选精煤的数质量和浮选剂用量影响较大，且还有加剧的趋势，因此提高细粒级的分选效果是煤泥浮选的重要任务[2-3]。鉴于朝川焦化选煤厂的原煤特性，浮选精煤灰分不稳定，且远高于重介精煤灰分；特别是自2017年以来，由于客户需求发生变化，浮选精煤灰分偏高的问题尤为突出，严重影响正常生产。因此，必须采取合理的技术措施，提高煤泥浮选效果。

1 生产现状

在要求精煤灰分由11.50 %降为10.50%后，浮选系统操作方式根据需要进行了调整；在这种情况下，压滤煤泥处理量由200 t/h增至440 t/h，其灰分由68%降至42%，压滤设备生产压力大增，精煤损失严重(产率由45%降至30%左右)。此外，由于浮选尾煤中杂质种类较多，加之细粒杂质含量增加，煤泥水在浓缩池得不到有效沉降，致使循环水的水质变差。

朝川焦化选煤厂原来选用的捕收剂、起泡剂分别是煤油和杂醇，这两种浮选剂无法适应煤质多变的生产状况，导致浮选精煤的数质量和浮选效果没有保障。要想提高浮选精煤产率，除合理的浮选流程、高效的浮选设备外，浮选剂的性能也至关重要[4]，因此，选择高效、经济的浮选剂也是改善煤泥浮选效果的重要途径[5]。

2 试验部分

2.1 煤泥性质

(1)可浮性判定。按照GB/T 30046.2—2013《煤粉(泥)浮选试验第2部分：顺序评价试验方法》[6]进行浮选试验，绘制产率-灰分曲线，并根据GB/T 30047—2013《煤粉(泥)可浮性评定方法》[7]判断煤泥的可浮性。入浮煤泥的密度组成见表1，产率-灰分曲线如图1所示。

图1 入浮煤泥产率-灰分关系曲线

由图1可知:当要求精煤灰分为10.50%时，精煤理论产率为63.15%。结合浮选精煤可燃体回收率Ec计算式，评价煤泥的可浮性。

Ec=γc(100-Ad,c)100-Ad,f，

式中：γc为精煤理论产率，%；Ad,c为精煤干基灰分，%；Ad,f为入料干基灰分，%。

结合表1数据计算得到Ec=76.28%，根据GB/T 30047—2013《煤粉(泥)可浮性评定方法》规定，该煤泥较难浮。

(2)粒度组成。按照GB/T 477—2008《煤炭筛分试验方法》[8]规定，对入浮煤泥和浮选精煤的粒度组成进行分析，结果见表2、表3。

表3 浮选精煤的粒度组成

由表2、表3可知：入浮煤泥中<0.15 mm粒级产率为48.24%，灰分为32.30%；浮选精煤<0.15 mm粒级产率为63.55%，灰分为11.94%。这说明煤泥中的微细粒含量较多，且多为细泥，分选过程中存在细泥夹带和微细粒分选不彻底的问题[9]。

综上分析：原来选用的浮选剂对微细粒的选择性不足，导致大量高灰细粒污染浮选精煤，进而使其灰分偏高。因此，必须选择捕收性能和起泡性能更强的浮选剂，实现微细粒的有效分选，这是保证浮选精煤数质量的关键。

2.2 试验药剂

新型浮选剂包括起泡剂FQB-Ⅰ和捕收剂FMD-Ⅱ，FQB-Ⅰ属于棕色油状液体，密度为0.94 g/cm3，有高级醇的味道；由于含有少量的脂肪酸，需要加入适量的乳化剂，以提高其起泡性能和泡沫稳定性。FMD-Ⅱ属于人工合成药剂，为浅棕色液体，密度为0.83 g/cm3；由于添加了活性混合物，其具有活性高、选择性好等优点，且兼有起泡作用，可在不添加起泡剂的情况下单独使用。

2.3 试验设备

工业性浮选试验设备为XJM-20S型机械搅拌式浮选机，其主要技术参数如下：

单槽容积/m3

20

外形尺寸/(m×m×m)

15.20×3.70×3.50

搅拌机构功率/kW

45

刮泡机构功率/kW

2.20

充气速率/(m3·m-2·min-1)

0.60～1.20

叶轮转速/(r·min-1)

180

矿浆浓度/(g·L-1)

60～120

矿浆处理量/(m3·h-1)

120～200

2.4 试验方案

为了保证煤泥浮选效果，试验中部分班次将浮选剂单独使用，部分班次将浮选剂配合使用。在浮选机运行正常的条件下，保证原煤入选量和矿浆浓度不变，改变浮选剂种类和用量，并记录精煤产率和灰分、尾煤产率和灰分及试验现象，然后分析浮选剂性能和煤泥浮选效果[10]。

3 试验结果与分析

不同条件下的煤泥浮选试验结果见表4。由表4可知：在尾煤灰分相同的情况下，添加杂醇、煤油的浮选精煤灰分偏高，添加FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的精煤灰分偏低；在浮选精煤产率相同的情况下，添加杂醇、煤油的尾煤灰分偏低，添加FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的尾煤灰分偏高，说明FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的选择性能更好，能使精煤与尾煤更好地分离。

表4 煤泥浮选试验结果

注：煤油的掺配比为体积比。

在要求精煤灰分在11%以下时，杂醇、煤油的用量偏少，但尾煤灰分低，精煤损失较多；FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ用量偏多，但尾煤灰分高，精煤损失较少。从工业性试验现象来看，添加FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ的尾矿水浓度高，且杂质多；添加杂醇、煤油的尾矿水浓度低，且杂质少。

综合分析，起泡剂宜选用FQB-Ⅰ，其用量为0.27 kg/t；捕收剂宜选用FMD-Ⅱ，并掺配体积比为20%的煤油，其用量为0.32 kg/t，此时煤泥浮选效益最好，不但浮选精煤质量稳定且满足要求，而且浮选剂用量较少。

4 结论

(1)朝川焦化选煤厂的煤泥属于难浮煤泥，其中的微细粒含量较多且多为细泥，杂醇、煤油对微细粒的选择性不足，导致大量高灰细粒污染浮选精煤。

(2)在添加起泡剂FQB-Ⅰ和捕收剂FMD-Ⅱ的情况下，煤泥浮选效果优于原浮选剂，但存在浮选剂用量大、精煤灰分不稳定的缺陷，浮选精煤质量达不到要求。

(3)以FQB-Ⅰ、FMD-Ⅱ分别作为起泡剂和捕收剂，两者用量分别为0.27、0.32 kg/t，并在FMD-Ⅱ内掺配体积比为20%的煤油时，煤泥浮选效益最好。