浮选加药系统的优化与评定

摘 要：通过对浮选系统加药方式的改变和系统的局部优化，将风压雾化装置成功应用于选煤厂现场生产，保证整个浮选系统运行平稳可靠，并且有效降低浮选药剂消耗，实现精煤产率和尾矿灰分的显著提升，带来较大的经济效益。

关键词：风压雾化;优化;加药方式;评定

1 贺西矿选煤厂概况及存在问题

贺西矿选煤厂是一座矿井型炼焦煤选煤厂，设计入选规模为300万t/a，是一座具有现代化洗选工艺和先进管理经验的大型选煤厂。采用“重介-TBS-浮选”联合工艺流程。

自2012年7月份投产以来，各项生产技术指标均达到了设计要求和目标，唯独浮选效果时好时坏。在正常的浮选条件下，尾矿灰分和浮选抽出率始终达不到预期目标，且药剂消耗量大，严重影响了浮选精煤回收率。

鉴于以上情况，我们对以上问题进行研究，经过现场调研、技术交流，有针对性的提出对浮选系统局部进行优化，以合理解决浮选系统的问题。

2 系统分析与优化

2.1 浮选药剂在煤泥浮选中的作用

浮选药剂一般分为捕收剂和起泡剂。捕收剂加入煤浆中可提高煤粒表面的疏水性，使其易于向气泡附着。起泡剂在浮选过程中用以控制气泡大小、维持泡沫稳定性，与捕收剂有联合作用。

在现场的采样中我们还发现：经过水乳化后的浮选药剂在浮选室内存在形成的油膜较小较脆，数量少、油膜面较薄且易碎，不具有很好的连续性;分散性差，油--水界面积小，与煤粒表面粘附的概率低;尾矿中含有部分细小煤粒等“不良”现象。造成这一切的“罪魁祸首”皆是因为浮选药剂经乳化器箱后乳化不“彻底”，药剂分子未能尽量分散并与煤粒“充分”接触，使本应被浮起的精煤颗粒未能被及时“获救”而“丧身”尾矿，浮选药剂发挥不出应有的作用而导致浮选效率极其低下。现场岗位司机有时不得不依靠“牺牲”药剂消耗来暂时获得所谓“满意”的浮选指标而陷入了无限的“恶性循环”之中。因此，如何将浮选药剂进行充分分散，有效解决药剂乳化“不彻底”的问题是决定浮选效率好坏的关键。

我们采集一定浓度的浮选入料，在相同的药剂消耗条件下，通过在实验室多次进行“小浮选”实验，对现使用的浮选捕收剂N88002和起泡剂N88050的作用效果进行实验分析。

通过在实验室模拟生产现场多次进行的“小浮选”实验结果可以看出，同样的浮选入料和浓度，选择同样的捕收剂和起泡剂，采用与现场同样的加药量和加药方式，在实验室的应用效果却要明显好于生产现场，基本能够达到比较理想的状态。这充分说明了导致浮选效果不佳的原因不在浮选药剂本身，而是在于现场对浮选药剂进行“作用”的设备和方式上。因此，我们需要对浮选药剂添加设备和添加方式进行优化改造。

2.2 浮选系统的优化实施

在经历了长期的现场观察、查阅资料和对浮选入料、精矿、尾矿进行一系列的实验室分析后，我们认真讨论后一致认为：造成浮选药剂“乳化”不彻底以及不能充分分散的原因在于药剂添加设备存在“缺陷”和“弊端”，故决定根据文丘里原理对浮选系统药剂添加管路进行优化改造，改变浮选药剂的添加方式。借助一定的风压，从而使药剂由“乳化”变为“雾化”，以彻底解决药剂分散程度低造成的浮选效果不理想的状态。

2.3 药剂添加设备的优化改造

在5月份完成对浮选加药设施以及一系列管路的优化改造后，我们对现场加药过程中所用到的仪器仪表进行了标定校准，确保生产过程中所记录的数据准确可靠。

选煤厂现使用的浮选乳化器共有3套，且均为唐山国华公司生产的AEM型浮选剂乳化器。我们决定对其中的一套乳化器进行优化改造，即改造为风压“雾化”的结构，并与现有的2套形成对比，以检验其改造后的先进性和优越性。

与原系统相比，优化改造后的新系统相对更加直观简单，借助一定条件下的风压（约0.04-0.06MPa），使管道混合器下方的管路呈现“负压”状态;同时通过风压将药剂彻底进行雾化，浮选药剂液滴直径将会变得更小，能够最大限度的发挥其作用效果。由于管路附近均呈现“负压”状态，雾化后的药剂经负压被吸入管道内，在管道混合器内与浮选入料充分混合和接触，辅之循环泵的搅拌充气，最终达到提高浮选效率的目的。

所有优化改造完成后，我们经过现场观察，发现在相同的生产条件和药剂消耗水平下，改造前后浮选室内的浮选效果存在明显的区别。经风压“雾化”后的浮选室内，泡沫层比较平稳、厚度相对稳定，气泡均匀不易破灭，精煤的富集程度密集且平稳，刮泡器的刮泡效率更高。尾矿中的气泡明显减少，颜色明显“发灰”，用手滤去其中的水后感觉不到有未被浮出的煤粒存在，浮选效果更加“彻底”。

3 系统优化后的评定

我们选择在相同的生产条件下，按照药剂消耗由大到小的原则，利用10天时间，从浮精和尾矿的产率及灰分两方面对水乳化和风压雾化两种状态下的浮选效果进行了认真化验和对比分析。

在相同的药耗条件下，经风压“雾化”后的浮选药剂作用效果要优于水乳化后的效果。随着药耗的下降，两种状态下的浮精和尾矿灰分均出现不同程度的降低。当药剂消耗为0.40kg/t时，经风压雾化后的药剂作用效果发挥到了最佳状态，浮精产率比“乳化”后高出0.36%，尾矿灰分也达到了88.90%的良好状态，说明当药剂添加量为0.40kg/t干煤泥时，在适当的风压条件下，药剂雾化效果最好，在浮选机内能够充分的发挥出其效果。但随着药耗的进一步降低，两种情况下的浮选效果均出现明显的降低，说明此药耗已不能“满足”实际生产过程中浮选效果的“需求”，因此不宜进一步降低药剂添加量。

通过此次全面系统的实验，我们可以看出，经过优化改造后的风压雾化加药系统使浮选抽出率较之前得到了明显的提升，也基本确定了实际生产条件下的浮选药剂最佳添加值。我们决定将前面工业试验中总结得出的所有最佳条件综合在一起，再次利用一周的时间，对浮选风压雾化加药系统的最佳效果进行一次全面的试验检验和评价。

从试验结果来看，当入料浓度保持一定时，在最佳的药剂添加量和最佳的风压条件下，浮精产率和尾矿灰分较之前又有了小幅提升（最大提升达0.15%），最后稳定在一个理想的范围（浮精产率79.99%，尾矿灰分85.43%）之内。这再次体现了浮选风压雾化加药系统的先進性和高效性，良好效果得到了进一步的验证。

4 结论

浮选风压“雾化”加药系统原理先进、结果简单、操作方便、实用可靠，能够有效降低浮选药剂消耗，实现精煤产率和尾矿灰分的显著提升，针对解决当前浮选效率普遍低下的难题实现了新的突破，不仅有效节约了稀缺资源，而且在避免稀缺资源的浪费和提高企业经济效益等方面具有重要的意义。

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作者简介：

段斌（1981- ），男，山西省平遥县人，工程师，主要从事选煤厂生产技术管理和选煤自动化研究。