跳汰重选轻矿物煤泥分选及对浮选试验的影响研究

郭鲜平

（山西兰花科技创业股份有限公司 望云煤矿分公司，山西 晋城 048400）

我国是煤炭能源消耗大国，煤炭占据我国能源榜的主导地位[1-3]。煤炭在我国开采利用历史悠久，在煤炭开采利用的过程中，伴生着大量的工业固体废弃物煤矸石[3-4]。矸石大量堆放，占用浪费了大量的土地资源，且矸石风化后，其粉尘随着风及雨水流入到周围的空气、土壤及河流中，使得周围生态环境恶化，矸石自燃引发火灾的现象也是层出不穷。矸石的夹生，使得煤的发热量降低，利用率下降，且造成严重的水和空气污染等。因此需将煤与矸石进行分离，跳汰选煤有着处理能力大、工艺流程简单以及入料粒度范围广等优点，对于动力煤分选及块煤排矸有着一定的优势。因此，本文通过跳汰实验使得C、S 得到了初步的分离，随后进行跳汰轻矿物浮选，并对影响跳汰及浮选过程的因素进行了探究，得出了最佳跳汰浮选条件，为后续工业化应用提供了理论基础和指导。

1 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

实验所用煤样取自山西兰花望云煤矿，经破碎筛分后得3 mm 的实验煤样，烘干后置于干燥器内保存待用。

实验用到的试剂有水玻璃（Na2O·nSiO2，分析纯）、石灰（CaO，工业品） 均购于天津市化学试剂六厂，柴油（工业品） 购于佛山坤龙石油能源有限公司， 2 号油（分析纯） 购于广州有色研究院。

1.2 跳汰实验

取一定量的煤样，搅拌均匀，调节跳汰机的床层厚度和上升水量，进行跳汰实验，得到轻矿物和重矿物2 部分，将所得轻重矿物收集后烘干，通过化学分析方法测定其C、S 含量。

1.3 浮选实验

浮选试验时，先设定主轴转速和充气量，每次给矿量为500 g，注水至浮选槽标线后打开浮选机，浮选后产品经过滤烘干后测其C、S 含量。

2 跳汰重选试验

将上述原煤烘干后给入跳汰机，设定床层厚度为6 cm，上升水量为12 mL/s，对原矿进行跳汰重选试验，试验结果如图1 所示。

图1 原矿跳汰重选试验Fig.1 Jigging gravity separation test of rawore

从图1 可以看出，经跳汰重选后，轻矿物中C品位相比于原矿提升不是很明显，但S 品位降低了2%，重矿物中C 品位降低了将近2%，但S 品位相较于原矿提升了将近3 倍，由原矿的5.17%提升到了15.31%。这表明，跳汰重选可使得煤泥中的C和S 会发生一定程度的解离，可能会对后续煤泥处理时煤硫夹杂问题得到改善。

2.1 跳汰重选试验床层厚度探究

取一定量烘干且粒度一定的原矿，设定跳汰试验上升水量为12 mL/s，调节床层厚度为3、5、6、7 cm，进行跳汰重选试验，并对其轻重矿物的C、S 含量进行测定，试验结果如图2 所示。

图2 不同床层厚度煤泥跳汰实验结果Fig.2 Experimental results of slime jigging with different bed thicknesses

从图2 可以看出，随着床层厚度的增加，轻矿物中C 品位发生了轻微的降低，降低量不是很明显，C 回收率随着床层厚度的增加呈现先增大后趋于平缓的趋势，当床层厚度由3 cm 增加到5 cm时，C 回收率增加了10%，继续增加床层厚度，C回收率增加幅度减小。综合C 品位、回收率及S含量，本试验确定床层厚度为6 cm 时较为合适，此时，含硫量最低，其值为3.41%，C 品位可达到12.47%，回收率为75.48%。

2.2 跳汰重选试验上升水量探究

取一定量烘干且粒度一定的原矿，设定跳汰试验床层厚度为6 cm，调节上升水量为5、10、12、14 mL/s，进行跳汰重选试验，并对其轻重矿物的C、S 含量进行测定，试验结果如图3 所示。

图3 不同上升水量煤泥跳汰实验结果Fig.3 Experimental results of coal slime jigging with different rising water volumes

从图3 可以看出，随着上升水量的增加，跳汰轻矿物中C 品位发生了轻微的降低，C 回收率逐渐增大，当上升水量达到12 mL/s 时，C 的回收率达到最大值，继续增加上升水量的值，C 回收率反而降低；同时，随着上升水量的增加，S 品位先减小，当上升水量为12 mL/s，S 的品位最低，继续增加上升水量，S 的品位稍微增加。因此，该实验选择上升水量为12 mL/s。

基于上述试验可知，原矿跳汰重选可以使得煤泥中的C 和S 发生初步的分离，且当床层厚度设为6 cm 时，上升水量为12 mL/s 时，跳汰重选后C品位最佳，S 含量最低，C 和S 的初步分离效果效果明显。

2.3 跳汰重选后煤泥浮选次数探究

跳汰后得到的轻矿物经一次粗选后，精煤产率较低，经过多次粗选实验探究粗选次数对精矿回收率的影响，试验结果如图4 所示。浮选试验条件为浮选浓度20%，氧化钙用量8 000 g/t，抑制剂水玻璃用量1 500 g/t，捕收剂柴油，用量为 1 600 g/t[5]。

图4 跳汰重选后煤泥浮选次数对浮选试验的影响Fig.4 Influence of flotation times of coal slime after jigging and gravity separation on flotation test

从图4 可以看出，经Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三次浮选后，相对于原矿产率依次增加，分别达到8.11%、11.47%和13.94%，C 品位为 25.74%、20.61%和17.09%，S 品位值变化不是很明显，其值维持在4.5 左右，回收率值超过了20%。相较于未经跳汰重选之前，浮选产品中含S 有了明显降低。浮选Ⅳ后，所得的产率、品位、回收率都较低，因此选择三次浮选工艺，将三次浮选后的精矿、中矿1 和中矿 2 合并后，产率为 33.52%，平均 C 品位为21.15%。

3 结 论

（1） 原矿经跳汰重选后，C、S 得到了初步分离，对后续煤泥分选时煤硫夹杂问题得到一定的改善。

（2） 跳汰重选最佳试验条件为床层厚度6 cm，上升水量 12 mL/s，得到轻矿物 C 品位为12.17%，S 品位 3.21%，C、S 回收率分别为85.09%、49.57%。

（3） 跳汰重选后煤泥轻矿物经3 次浮选，得到产率为33.52%，平均C 品位为21.15%，S 品位为4.5%。