高灰中煤研磨预处理浮选提质研究

2019-03-28王尧

山西化工 2019年1期

王尧

(东曲矿选煤厂，山西古交 030200)

引言

当前在我国的炼焦煤洗选过程中，通常会存在中煤产品，其产率通常在20%～30%之间，这部分产品由于灰分及黏结指数等指标均难以满足炼焦生产需求，因此一般仅作为动力煤使用，当其分选效果不彻底时，对于宝贵的炼焦煤资源来讲无疑是一种浪费。但由于中煤灰分较高，矸石与煤岩组分的嵌布状况较复杂，导致可选性较差，直接对其进行二次分选往往难以取得实质上的效果[1]。尤其是对于浮选中煤，直接进行二次浮选时往往造成药剂消耗大，实际分选效果不明显的情况。因此，研究如何对浮选中煤进行有效再分选，对于充分挖掘中煤潜在价值，促进资源合理利用具有重要意义。

1 试验仪器与样品准备

试验主要以磨矿作为预处理手段，并对研磨预处理后的样品进行浮选试验，用到的主要试验仪器如表1所示，试验药剂如表2所示。

表1 主要试验仪器

表2 主要试验药剂

所用试验样品为某炼焦煤选煤厂浮选中煤。在一个正常生产班次中，每隔1 h截取2 L的的浮选中煤产品，将其充分混合后过滤烘干，再次对烘干后的样品充分混合后备用，并按照国标GB/T 477-2008的有关要求进行粒度组成分析，组成如表3所示。

表3 浮选中煤粒度组成

由表3可见，该浮选中煤粒度相对较粗，-0.074 mm粒级细泥仅占13.08%，+0.5 mm粒级产率高达32.12%。由于浮选的适宜分选粒度上限为0.5 mm，因此这部分浮选中煤产物显然未能得到有效分选。各粒级灰分较高，累计灰分高达49.41%。同时，随着粒度的较小，灰分呈逐渐增加趋势。这一方面说明在该样品的粒度范围内，矸石比煤岩组分易碎，样品中存在较多高灰细泥；另一方面也说明在粗粒级产物中存在较多的矿物连生体，正是这些矿物连生体的存在阻碍了精煤组份的有效分选[2]。

2 研磨预处理对浮选效果的影响

由之前的试验分析可知，该样品粗粒级中存在较多的矿物连生体，导致颗粒灰分较高，无法有效回收精煤。本文采用研磨方式对样品进行预处理，并对经不同时间研磨后的样品进行浮选分步释放试验，考察其精煤产物灰分与产率的变化情况并绘制趋势曲线。为了将试验内容与实际生产相结合，浮选试验中的药剂用量与现场生产过程中的一般用药量保持基本一致，即捕收剂(柴油)520 g/t，起泡剂(仲辛醇)200 g/t，入浮浓度80 g/L。浮选充气量0.20 L/min，主轴转速2 000 r/min[3]。

图1 不同研磨时间下浮物灰分与产率关系变化图

如图1所示，在不同研磨时间处理后，浮物的累计灰分与累计产率的对应规律表现出很大的差异性。以本厂浮选精煤12%的灰分要求来看，研磨4 min后进行浮选，即可得到最大的精煤产率。研磨时间6 min时，精煤产率与研磨4 min时基本一致，均大于研磨时间2 min时的精煤产率，也即研磨时间在4 min～6 min时，均可达到较好的精煤回收效果。这说明，研磨预处理时间为2 min时，由于研磨时间不足，精煤组份与矸石解离不完全，导致精煤产率偏低。而研磨时间达到8 min后，浮选精煤产率又急剧减小，如果仍要达到研磨4 min时的精煤产率，则浮精灰分将大幅增加至30%以上，完全达不到精选效果。说明在研磨预处理8 min后，样品已经发生了过磨现象，样品中的细泥含量大幅增加，药剂的选择性变差，导致浮选效果急剧恶化。也就是说，采用研磨作为浮选预处理手段时，应当严格控制研磨时间，防止过磨现象的出现。最终确定，当要求浮精灰分为12%，研磨预处理时间为4 min时，可以获得最大的浮精产率[4]。

3 入料质量浓度对浮选效果的影响

入料矿浆浓度是浮选操作中的一个重要控制参数，对浮选精煤的产率及灰分具有重要影响。在保持浮选药剂用量不变的情况下，将研磨4min后的浮选中煤样品以不同浓度进行单元浮选试验，考察其浮精产率及灰分的变化趋势，如图2所示。

图2 不同入料浓度时浮精产率与灰分变化

由图2可知，当入料浓度不同时，浮精的产率呈逐渐上升趋势，但上升幅度较小，最低产率与最高产率之差仅为6.9%。浮精灰分变化较大。一方面，随入料浓度增加，浮精灰分一直呈上升趋势；另一方面，当入料质量浓度超过80 g/L后，浮精灰分急剧升高，当入料质量浓度大于140 g/L后，浮精灰分的上升趋势减缓。考虑到入料浓度增加后浮选效果恶化的原因可能是药剂不足引起的，因此，选择入料质量浓度为120 g/L时进行不同药剂用量下的浮选单元实验，其中捕收剂与起泡剂之间的药剂比保持不变，在原有药剂用量的基础上加倍用药，药剂量分别为原有药剂量的1.5倍、2.0倍和2.5倍，对其浮精产率及灰分变化情况绘制折线图，如图3所示。

图3 增加药剂量后浮精产率与灰分变化趋势

由图3可知，在其他条件不变的情况下提高浮选药剂用量后，浮精产率和灰分同时显著提高。其中，浮精产率在药剂用量变为原药剂量的2倍后趋于平稳，说明在一定的矿浆量下，捕收剂的捕收能力并不能始终随捕收剂用量的增加而增大，捕收剂选择性恶化的程度有一定的下限[5]。浮精的灰分随药剂量的增多而持续升高，当药剂用量变为原药剂量的2倍后，这一上升趋势有所减缓，这同样说明捕收剂的选择性恶化有一定的下限，但过量的浮选药剂使得精煤灰分升高的趋势过大，浮选过程已经基本失去了富集精煤，去除矸石的作用。

综合以上分析表明，随着入料浓度的升高，单位时间内通过浮选槽的物料增多，浮选药剂的选择性会变差，部分高灰细泥进入浮精，造成浮精灰分升高。同时，由于浮选药剂用量一定时，其对颗粒的捕收及携带能力有限，入料浓度的增加并不能显著提高其浮精产率，只会让更多的细泥有机会进入浮精，导致浮精灰分急剧上升。此时盲目增加浮选药剂用量，只会继续恶化浮选效果，并不能改善浮精品质。因此，综合考虑浮精产率与灰分两个指标，本文认为当入料质量浓度为80 g/L时，浮选效果最佳，此时浮精产率60.2%，浮精灰分17.8%。