选煤生产中浮选工艺研究

谢领辉

摘 要：文章分析了煤炭分选中细颗粒分选流程中运用的分选工艺，介绍了分选的主要设备和影响分选的主要因素，同时通过试验介绍了传统浮选柱分选存在的问题，比较分析得出了一般性的结论。

关键词：选煤生产；浮选工艺；浮选柱；分选

中图分类号：TD943 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0012-02

我国的煤炭机械化水平不断提高，细粒煤炭的产量非常高。同时分选设备技术不断改善，大大提高了对细微煤泥的分选水平，大量新技术和新设备投入到煤炭分选生产中，如重介质旋流器选煤设备的使用，它和之前的煤泥分选设备相比，具有含水量少、分选效果和精度高的特点，这种选煤工艺在行业内得到了大范围的推广，但对处理环节也带来了一定的影响，主要是传统的跳汰工艺变为重介工艺后，进入浮选系统的煤泥水浓度提高了，进入的煤泥颗粒度也变小了，这就影响了精煤产品质量，从而影响到了企业的收益。

1 主要设备以及影响分选的主要因素

1.1 主要设备

浮选机是实现矿物分选的物理机械，国内主要有机械搅拌式浮选机、气升式浮选机、真空式浮选机、喷射式浮选机和Davcra浮选槽；浮选柱是加拿大的皮埃尔和特列勃发明，在一定程度上提高了分选效率，特别适合超细粒矿物的分选，主要有充填介质浮选柱、搅拌式浮选柱、电解浮选柱、旋流浮选柱、多产品浮选柱、射流式浮选柱和旋流微泡浮选柱。

1.2 影响浮选柱工作的主要因素

1.2.1 矿浆浓度

进入浮选柱的矿浆浓度对浮选起重要的作用，浓度低的时候，浮选会消耗更多的药剂，而且由于进入浮选柱的矿浆浓度不够，高，不能产生强劲的泡沫，所带煤量较少，导致精矿浓度低，精煤不能很好的脱水，因此需要提高矿浆的浓度。

当然，过高的浓度，会导致跑煤严重，各项指标上升，不能达到预期效果，通过实验可以知道，一般情况下浓度为80g/L为最佳。

1.2..2 循环泵的压力

浮选柱在工作过程中，主要是依靠旋流产生的一个力场，使矿物颗粒对流，从而让矿物颗粒和气泡接触从而实现煤泥的分选，而增加循环泵的压力，可以提高捕获区紊流的强度，增加整个过程的速度，同时也增加了颗粒碰撞的强度，进而促进了煤泥的高效、快速分选。最终使得矿物的回收和浮选速度都有一定的提高。

与此同时，循环运动的矿浆由于重力的作用，回旋运动过程中也实现了重力分选，旋流产生的剪切作用也使矿化气絮团也得到了清洗，提高了分选产品的品质。在浮选柱这个力场中，离心力场会使气泡和气絮团向中心移动并不断上升，旋流力场能够使细微煤粒浮起，这些都会直接或间接受到循环泵压力的影响。

1.2.3 浮选柱的高度

如何决定浮选柱的高度很长时间以来一直没有一个定论，浮选柱高度的选择受到浮选柱的费用、组装和使用成本等因素影响，而且对其使用效果——精矿的回收率有密切的联系。之前的浮选柱高度为10～13 m，有的高达17 m。后来通过改良设备，如发泡装置的改善，矿浆流动方式的改变，使得颗粒气泡的碰撞接触方式增强了，浮选柱高度也就降低了。同时，浮选柱的高度对很多因素产生影响，要有一个定论是一个很困难的问题，如矿物颗粒和气泡的大小及分布、充气速率、待浮矿物颗粒表面的疏水性、矿浆和气泡流动及混合方式都有重要影响。

1.2.4 药剂制度

煤炭分选工业生产中，需要加入一定的药剂来提高矿物颗粒活性，从而提高分选效果。主要是浮选表面疏水性差时，就要使用药剂，提高浮选活性。同时煤泥所含灰分较高，就需要加入分散剂或者抑制剂，加入起泡剂的数量取决于煤泥中所含高灰分细泥的数量及浮选设备的充气情况而定。

煤泥中高灰分细泥含量多，不应当采用起泡剂率高、气泡直径小、寿命长的起泡剂，为煤泥水的二次富集创造条件，减少高灰分细泥被气絮团机械夹带，提高浮选的选择性。

在浮选粗粒含量高的煤泥时，宜采用气泡直径小、寿命长的起泡剂，这有助于气泡与颗粒之间的固着。

2 传统浮选柱试验研究

选取传统的浮选柱工艺方式，分别选取柱高1 840 mm、 1 540 mm和1 240 mm的浮选柱，压力0.16 MPa，浓度选取60 g/L、 80 g/L、100 g/L、120 g/L四个水平，精煤灰分小于9.5%，药剂条件为捕收剂1 500 g/t，起泡剂250 g/t。

通过数据绘制出不同浓度下压力与精煤灰分、精煤产率及浮选完善指标关系图，可以看出，使用高柱体浮选柱时，浮选循环泵的压力相同，入料浓度上升时，精煤灰分递增，当浓度超过80 g/L之后，精煤灰分也增加，当浓度从80 g/L上升到100 g/L时，精煤灰分又有0.5%的上升，同时，同一浓度的矿浆，循环泵压力升高，精煤灰分也上升，灰分的变化幅度较小，压力到0.12～0.18 MPa后，精煤灰分上升的幅度在0.5%左右。

不用浓度条件下，浓度为80 g/L的时候精煤产率最高，浓度为60 g/L条件时精煤产率次之，浓度为100 g/L和120 g/L时精煤产率比较低，对于完善指标，入料浓度为80g/L时浮选完善指标最高，大于60 g/L，最后是100 g/L和120 g/L的浮选完善指标。

中柱1 540 mm时，相同浮选循环压力条件下，入料浓度的增加，精煤灰分逐渐增加，入料浓度超过100 g/L后，精煤灰分随入料浓度的增加有很大的增加，浓度为100～120 g/L时，精煤灰分提高0.7%以上，当浓度为60～80 g/L时，精煤灰分提升率稍有下降，同一浓度条件下，随着循环压力泵的提高，浮选精煤灰分程递增态势，且几种浓度下精煤灰分随压力的变化趋势相近。

中柱条件下，压力和精煤产率关系是，浓度为80g/L时，浮选精煤产率最高，大于浓度为60 g/L时，当压力在0.14～0.16 MPa时，浓度为120 g/L时的精煤产率大于浓度为100 g/L，压力在0.12 MPa和0.18 MPa条件下100 g/L浓度下精煤产率较高。

对于完善指标，各种浓度条件下，随着压力的上升完善指标交替上升，总体上来看是80 g/L完善指标高于60 g/L条件下的指标。

低柱条件下，循环泵压力条件相同，浓度为80 g/L时，精煤灰分随着入料浓度的增加而上升，循环泵压力小于0.14 MPa时，此时与浓度为100 g/L条件时相似，之后随着循环泵压力的增加，精煤灰分变化不大，进料浓度超过80 g/L时，精煤灰分随进料浓度的增加有很大增加，浓度从60 g/L到100 g/L时，精煤灰分提高0.5%以上，当浓度从100 g/L到120 g/L时，精煤灰分更是增幅达到0.8%以上，当循环泵压力到0.18 MPa以上时，精煤灰分的提升最大幅度在0.8%以上。

而精煤产率和循环泵压力的关系是，压力小于0.16 MPa时，80 g/L>60 g/L>100 g/L，压力大于0.16 MPa时，浓度为60 g/L的精煤产率大于80 g/L的精煤产率，而120 g/L的精煤产率大于 100 g/L精煤产率。

通过绘制压力与浮选完善指标关系曲线图可以看出，压力的增大，四种不同浓度下的完善指标指标都有上升的趋势，但变化的规律比较复杂，但压力<0.16 MPa时，浓度80 g/L>60 g/L的完善指标，压力大于或等于0.16 MPa，浓度60 g/L>80 g/L的浮选完善指标，当浓度<100 g/L，压力<0.14 MPa时，浮选完善指标曲线非常接近，当压力>0.14 MPa时，浓度120 g/L>100 g/L的浮选完善指标，压力>0.16 MPa时，100 g/L>120 g/L的浮选完善指标。

3 结 语

对比三种高度浮选柱的试验数据和结果，可以看出，在进料浓度为60 g/L时，压力在0.12 MPa下，中柱和高柱下精煤灰分是高柱大于中柱，一般情况下，精煤的变化趋势是高柱小于中柱小于低柱，精煤产率也是这一趋势，同时可以看出，中低柱的精煤灰分相差月0.4%个百分点，比较大，压力在0.16 MPa条件下会接近，此时浮选完善指标也想近；

进料浓度在80 g/L时，精煤灰分、精煤产率和浮选完善指标的变化规律相似，当循环泵压力<016 MPa时，高柱小于中柱小于低柱，压力>0.18 MPa时，中柱大于低柱；

进料浓度为100 g/L时，中柱的精煤灰分一直大于高柱的精煤灰分，当压力为0.12 MPa时，低柱的精煤灰分低于高柱和中柱的精煤灰分，压力为0.14 MPa时，高柱的精煤灰分比中柱大，随着压力的增大，精煤灰分增大，直到压力到0.18 MPa，低柱和中柱的精煤灰分接近。

当压力<0.14 MPa，中柱大于低柱大于高柱的精煤产率，压力超过0.14 MPa时，中柱和低柱精煤产率相似，压力>0.16 MPa，低柱略微超过中柱精煤产率，高柱下的精煤产率一直比较低。浮选指标在压力<0.14 MPa时，中柱大于低柱大于高柱的浮选完善指标，超过0.14 MPa时，中低柱的浮选指标相近似，压力> 0.16 MPa，低柱大于中柱的浮选指标，高柱下浮选指标一直比较低，并且与中、低柱的差别加大。

进料浓度为120 g/L时，低柱和中柱的精煤灰分相近，压力上升，二者交替升高，总体上看低柱的精煤灰分比较高，而高柱的精煤灰分会降低，差值还会变大。浮选完善指标是在同一压力下，高柱小于中柱小于低柱，中低柱的精煤指标和浮选完善指标相近，差别不大。

通过以上试验总结和分析可以看出，在不同的浓度和压力条件下，得出的数据和分析结果不同，就整体而言，随着压力的增加，不同浓度的精煤灰分、产率和浮选完善指标都有一定的上升趋势，主要原因是随着压力的增加，浮选柱内气泡增多，就会出更多的精煤，而随着精煤产率的增加，夹带作用增强，精煤灰分增强，同时，中矿循环量增大，回收作用增强，提高了煤炭的回收率，浮选完善指标也相应提高。而且各种浓度条件下，浮选精煤灰分、精煤产率和浮选完善指标的变化规律是低柱大于中柱大于低柱。

关于三者对浮选精煤灰分、回收率和浮选完善指标的影响上，浓度对精煤灰分和浮选完善指标的影响最大，压力对精煤回收率的影响最大。

参考文献：

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