调浆强度对浮选效果的影响试验研究

田立新

(开滦(集团)有限责任公司，河北 唐山 063000)

传统的煤泥调浆设备有搅拌桶、矿浆预处理器、矿浆准备器等，近年来又相继开发了管道混合器、跌落箱等[1-2].这些设备可处理易选煤泥，但在处理高灰难浮煤泥时，不能适应高灰难选细粒煤泥所突显的高灰、难浮、选择性差以及细泥覆盖的特点，表现在精煤灰分高、回收率低、药剂耗量高[3].

开滦矿区煤炭由于地质赋存原因，8、9煤层普遍呈现细泥含量高、可浮性差的特点，在实际生产中难以获得低灰分浮选精煤，并对选煤生产循环水产生负面效应[4].因此，高效调浆是充分发挥开滦集团现有浮选设备作用的重要途径。

1 调浆方式及强度影响因素分析与试验

1.1 高剪切调浆对调浆效果的影响机理

浮选矿浆调浆方式分为无动力调浆和动力调浆两种，动力调浆又可分为低速搅拌调浆和高剪切搅拌调浆。煤泥高剪切调浆过程是一个机械搅拌分散的过程，捕收剂和吸附药剂的矿物粒团通过强剪切力等力的作用分散成更小的粒度级，并通过对矿浆进行高强度剪切，使矿粒表面得到磨新，改善表面吸附性[5].

利用Sommerfeld的颗粒碰撞模型[6]，可推导药剂分散前后与煤粒碰撞概率变化情况：假定颗粒相对运动速度不变，则分散前后碰撞概率比为：

(1)

式中：

Cp—分散前后碰撞概率比；

n—分散强度；

R1—分散前药剂颗粒半径,mm；

R2—煤泥颗粒的半径,mm；

CR—分散前药剂颗粒与煤泥颗粒的半径之比。

由式(1)可以看出，煤泥与药剂颗粒碰撞概率与颗粒浓度、粒度、相对运动速度关系密切[7].当分散前药剂颗粒与煤泥颗粒的半径比一定时，随着药剂分散强度n的增大，颗粒碰撞概率增大；当药剂分散强度n一定时，随着分散前药剂颗粒与煤泥颗粒的半径比增大，颗粒碰撞概率增大，即在调浆搅拌过程中，提高剪切强度，有利于药剂与煤泥颗粒的结合。

1.2 调浆强度対浮选效果的影响试验

为研究调浆强度对浮选效果的影响，实验室采用林西矿选煤厂入浮煤浆，通过调整调浆强度，对入浮煤浆进行了浮选试验，实验矿浆浓度100 g/L，捕收剂为柴油，起泡剂为仲辛醇，药剂用量为0.22 kg/t，药比为10∶1，试验结果见表1.

表1 不同调浆强度的浮选试验结果表

从表1中可以看出，矿浆经调浆后，精煤产率、完善指标比不调浆得到提高。采用不同的调浆强度进行矿浆预处理，对浮选精煤灰分和精煤产率作用明显不同。当调浆转速为2 580 r/min时，在精煤灰分相近情况下，精煤产率较不调浆增加了3.98%.

2 高效调浆机工作机理

高效调浆机采用高剪切搅拌调浆机理，设备为柱体结构，高度3 m，半径为1 250 mm，主要由桶体、立轴、叶轮、剪切盘、分隔板、变频调速驱动装置等部件组成[8].搅拌机构转速由变频调速机构控制，可通过浮选单机检查结果确定适宜的转速，实现浮选效果最优化。浮选矿浆从机体底部给入调浆机，浮选药剂给入叶轮运转在筒体底部形成的负压区，矿浆向上经过剪切盘搅拌磨新和分隔板调整，使矿浆药剂有效结合后，从筒体上部流出，给入浮选机进行分选。高效调浆机工艺流程图见图1.

图1 高效调浆机工艺流程图

3 调浆强度工业应用选择

选煤厂原浮选工艺采用管道混合器作为矿浆浮选前的预处理设备，浮选机采用FJC36-4型喷射式浮选机。为在工业生产中验证实验室试验结果，在林西选煤厂用高效调浆机替代矿浆管道混合器，在药剂制度相同情况下，对高效调浆机变频调速，采用3种不同转速的搅拌强度进行工业试验，效果见表2.

表2 高效调浆机调浆强度工业试验表

工业生产试验表明，不同的调浆强度，对浮选效果有着不同的影响。对于林西矿选煤厂而言，浮选矿浆采用2 400 r/min左右的调浆强度可优化该浮选机浮选效果。

4 结 论

在浮选调浆过程中，调浆强度(剪切盘转速)对浮选效果影响作用明显，调浆强度不但影响捕收剂分散度、碰撞概率，也影响了药剂在矿物表面的解吸概率。针对不同性质的矿浆，采用合适的剪切强度可有效提高药剂分散度，改善矿粒表面物理化学特性，增大药剂与矿物颗粒碰撞概率，吸附选择性增加。