鄂尔多斯某选煤厂低阶煤泥浮选试验研究*

2021-01-08谭丽张君杰王建忠秦海滨荣令坤

内蒙古科技大学学报 2020年4期

谭丽，张君杰，王建忠，秦海滨，荣令坤

(1.内蒙古科技大学矿业与煤碳学院，内蒙古包头 014000；2.广西大学资源环境与材料学院，广西南宁 530000；3.内蒙古中钰泰德煤炭有限公司塔拉壕选煤厂，内蒙古鄂尔多斯 017000)

煤化程度影响煤泥可浮性.焦煤、1/3焦煤、肥煤、气煤可浮性最好，无烟煤、瘦煤、可浮性次之.这些煤种工业上都可采用常规浮选，且经济效益明显[1,2].低变质程度的褐煤、不粘煤、长焰煤、弱粘煤可浮性很差.一方面是由于煤粒表面含氧官能团多，表面疏水性差；另一方面是由于低阶煤泥孔隙度发达，孔隙吸油带来药剂损耗[3].所以低阶煤泥基本上无法用常规药剂浮选，且分选后经济效益微薄，造成低阶煤泥堆积严重，环境压力极大.为减少煤泥数量，小于25 mm粒级低阶煤一般不洗选，导致其分选下限高，入选比例普遍低于40%.低阶煤浮选技术已成为制约大力提高动力煤洗选比例的技术瓶颈[4].

为解决鄂尔多斯某选煤厂煤泥经济效益低的问题，本文以可燃体回收率作为浮选效果的主要评判指标，从药剂制度和浮选条件两个方面，探索低阶煤泥浮选提质的可行性[5-7].

1 煤泥特性分析

鄂尔多斯某选煤厂是一座处理量15.0 Mt/a特大型动力煤选煤厂，工艺流程为+13 mm块煤采用重介浅槽分选，13-3 mm末煤采用重介旋流器分选，-3 mm粉煤不洗选，煤泥水经分级旋流器0.15 mm分级，粗煤泥不分选，细煤泥浓缩后采用压滤机脱水处理.试验煤样采自压滤机滤饼[8].

1.1 工业分析及元素分析

对试验煤泥煤样进行工业分析和元素分析，结果如表1所示.

表1 煤泥工业分析与元素分析结果表(质量分数，%)

通过表1数据并结合该选煤厂设计资料可知：煤样煤种为不粘煤，属于低阶烟煤，目前该厂煤泥处置方式为低价销售，每吨煤泥以10～25元的价格出售，经济效益很低.根据煤炭资源评价灰分分级，该煤样灰分为36.56%，属于中高灰分；根据煤炭资源评价硫分分级，该煤样干燥基全硫为0.35%，属于特低硫分.

1.2 粒度组成分析

对试验煤样进行小筛分试验，结果如表2所示.

表2 煤泥粒度分析试验结果表(质量分数，%)

由表2可知，煤样中适宜浮选的0.250～0.074 mm粒级产率为31.71%，平均灰分27.34%；-0.074 mm粒级产率为57.73%，平均灰分为42.24%，其中-0.045 mm细泥产率为4.23%，灰分为46.44%.煤样粒度组成偏细，灰分较高，且有一定的泥化现象，在一定程度上对浮选不利.

2 药剂制度试验研究

2.1 药剂制度正交试验设计

药剂制度的正交试验设计，选取捕收剂种类、捕收剂用量、起泡剂种类、起泡剂用量4个因素.捕收剂种类和起泡剂种类选择为使用最普遍、价格最便宜的煤油、柴油、仲辛醇与2号油；为扩大试验探索范围，捕收剂与起泡剂用量2个因素，每因素选取4个水平，因素水平表如表3所示.

表3 药剂制度因素水平表

根据正交试验的因素和水平，选取混合水平正交试验表L16(42×29)进行试验.试验采用粗选流程，其他浮选条件控制如表4所示，正交表的表头设计和试验结果列于表5.

2.2 药剂制度正交试验的直观分析

对表5正交试验结果进行直观分析，即极差分析，极差R越大，表示因素的数值在试验范围内的变化，会导致试验指标在数值上更大的变化，所以极差最大的那一列，就是因素的水平对试验结果影响最大的因素，也就是最主要的因素.由表5可知，RB>RD>RA>RC，所以各因素从主到次的顺序为：B起泡剂用量，D起泡剂种类，A捕收剂用量，C捕收剂种类.

试验指标为可燃体回收率，数值越大越好，所以各因素优水平应是每个因素的组内平均值最大的值对应的那个水平，故优方案为A4B4C2D2.将因素水平作为横坐标，以其试验指标的组内平均值为纵坐标，画出因素A，因素B，因素C，因素D与指标的趋势图，如图1所示.