XF煤泥浮选促进剂提高精煤产率的研究
2019-01-30张敬波
张敬波
(山西省霍州煤电集团辛置选煤厂煤质科,山西 霍州 031400)
在选煤工艺中,浮选剂是影响浮选精煤产率的重要因素,因此选择高效廉价的浮选剂可以有效地提高精煤产率,降低浮选成本,从而为企业创造良好的经济效益。中国矿业大学利用棉籽油为主要原料开发了一款XF高效煤泥浮选促进剂,霍州煤电集团辛置选煤厂决定采用XF高效煤泥浮选促进剂,旨在原有浮选剂基础上添加少量XF后,改善浮选剂性能,改善煤泥浮选效果,提高浮选精煤产率。
1 辛置煤矿选煤厂基本情况
辛置煤矿选煤厂属于矿井型选煤厂,位于临汾盆地北沿,霍州南端,西临108国道。该选煤厂始建于1958年,经多次技术改造,现设计能力为3.35Mt/a,由一车间、二车间两个相互独立生产系统组成。其中一车间设计能力0.75Mt/a,选煤工艺采用脱泥有压三产品重介旋流器分选—煤泥浮选—浮选精煤、尾煤全压滤的联合流程。二车间设计能力2.60Mt/a,选煤工艺采用动筛预排矸(浅槽重介排矸正在改造)—不脱泥无压三产品重介旋流器分选—煤泥重介二产品—煤泥浮选—浮选精煤加压、压滤并联回收—尾煤粗细煤泥两次回收的联合流程。
2 二车间浮选工艺
二车间浮选流程为一次浮选流程,即从浮选机第一室给入,各室选出精矿都作为最终精煤,末室尾矿为尾煤,不进行再选。优点:该流程结构简单,操作方便,处理量大,适用于分选可浮性好或精煤质量要求不太严格的煤泥。缺点:煤质变化时,产品质量波动大,浮选难选煤时精煤灰分与尾煤灰分不易控制。
二车间浮选主要工艺参数及要求指标:浮入浓度80~100g/L;尾矿浓度<40g/L;精矿灰分10.50%~12.00% ;尾矿灰分>45.00%;浮选抽出率80.0%;浮选入料量550~650m3/h;浮精产率9.0~10.0%;浮精产量45~65t/h。二车间浮选入料的来源(如下图1所示)。
图1 二车间浮选工艺流程图
从工艺上讲,二车间浮选入料主要有三部分来源。一是精煤脱介筛筛下水经过磁选回收,再经分级旋流器分级,溢流(细粒度<0.5mm)进入浮选;二是精煤脱介弧形筛筛下水经过分流,分流出的物料进入分浓缩旋流器组分选,溢流与精煤脱介筛筛下水混合,经磁选机回收,再经分级旋流器分级,溢流(细粒度<0.5mm)进入浮选。三是末精煤回收弧形筛筛下水和末精煤离心机的滤液。
影响浮选入料浓度及粒度的因素有以下几点:(1)煤泥重介旋流器的溢流量及溢流浓度;(2)精煤磁选机尾矿的带介量(要求:≤0.04kg/m3);(3)磁尾旋流器的溢流浓度及粒度(要求:浓度≤120g/l,粒度<0.5mm);(4)加压过滤机滤液稀释阀门开启度(一般情况下开1/3);(5)加压过滤机滤液浓度(要求:≤20g/l);(6)循环水稀释阀门开启度(一般情况下不开),循环水浓度(要求:≤20g/l),原煤中细颗粒(<0.5mm)含量。
3 XF促进剂用于中等可浮煤泥的工业性浮选试验
试验在山西省霍州煤电集团辛置选煤煤厂进行。该厂煤泥总体上为中等可浮性煤泥。
3.1 实验室试验
取该选煤厂原矿浓缩机的底流为实验室的原料,收集本局生产的捕收剂和起泡剂做为浮选剂。根据辛置选煤厂对浮选剂量的使用经验,确定下面的添加比例。单位总用量0.8kg/(t干煤泥),捕收剂与起泡剂的用量比例为3.5∶1,浮选促进剂XF相对于浮选剂的百分数分别为0.5%、0.75%、1.0%。通过实验得到精煤产率和精煤灰分数据如表1所示。
表1 实验室试验结果
通过表1数据可知,确定捕收剂与起泡剂用量不变时,添加一定量的浮选促进剂XF都可以提高精煤产率和精煤灰分。
表2为添加浮选促进剂XF后降低浮选剂用量与表1中2号试验对比结果。添加促进剂1%后,浮选剂单位用量由原来的0.8kg/(t干煤泥)降低到0.64kg/(t干煤泥),降低了20%。在精煤灰分接近的情况下,精煤产率提高了2.19%。
表2 添加促进剂对比结果
3.2 工业试验结果
得到实验室的试验结果后,继而在该选煤厂二车间30号浮选机进行了工业性试验。浮选机为河南省荥阳市矿山机械制造厂生产的XJM-S20型浮选机。设定以下试验条件:(1)捕收剂、起泡剂分别为0.62kg/(t干煤泥)、0.18kg/(t干煤泥),不添加任何促进剂。(2)捕收剂、起泡剂分别为0.495kg/(t干煤泥)、0.18kg/(t干煤泥),XF促进剂:0.0038kg/(t干煤泥)。XF占总浮选剂量的0.5%。工业试验结果见表3所示。
通过表3的数据得知,在浮选工艺当中降低捕收剂用量在20.16%时,精煤产率提高了1.49%,浮选完善指标提高了1.46%,浮选精煤的灰分较接近,而且泡沫流动性变好,有力地说明了XF煤泥浮选促进剂能有效地提高精煤产率。当前辛置选煤厂已全面使用XF煤泥浮选促进剂达1年之久,为企业创造了很好的经济效益。
表3 工业试验结果表
4 XF促进剂作用机理的分析
浮选剂种类和药剂制度是影响精煤产率最重要的因素之一。在实践作业过程当中,捕收剂和起泡剂无法均匀分布,并对煤粒进行有效的均匀包裹。将浮选剂有效地均匀分散开来,就可以增加煤粒、微细油滴两者之间的接触概率,提高结存精煤产率。XF促进剂的加入,可以与浮选剂进行混合,从而产生协同效应提高浮选剂的分散性。
XF促进剂属于高分子有机化合物,其分子结构当中存在着大量的醚键和羟基,醚键和羟基的存在都可与煤粒表面的氢原子共同形成氢键,因氢键的存在造成XF促进剂与煤粒表面发生化学吸附作用,从而进一步降低捕收剂在煤粒表面的吸附张力,使捕收剂更易在煤粒表面铺展并降低油膜厚度,有利于节油和提高精煤产率。
5 总结
通过XF煤泥浮选促进剂在辛置选煤厂的应用研究表明,XF煤泥浮选促进剂的添加能够明显改善浮选效果。XF促进剂的加入增加了煤粒表面对捕收剂的吸附效果,促使浮选剂可以均匀分散开来成为微滴均匀地吸附在煤粒表面;极性基团和非极性基团的耦合作用进一步促进了气泡与煤粒之间的粘附。总之,XF煤泥浮选促进剂能对煤泥的浮选起到提高精煤产率的效果,同时XF属于环保产品,无毒无味,对设备无腐蚀,可以为企业创造很好的经济效益。