提高浮选精煤回收率的研究

张李辉

山西焦煤西山煤电东曲选煤厂 山西 古交 030200

近年来，随着煤炭开采量的增大，炼焦煤种越来越稀缺，原煤中的煤泥含量逐渐增加，尤其是污染浮选精矿最为严重的高灰细泥含量的增加，给浮选环节造成很大压力。这部分难以脱除的高灰细泥不仅会污染精煤灰分，使精煤灰分升高，还会制约浮选精煤产率，同时增加浮选药剂消耗量。随着选煤技术的发展，本着“吃干榨净”的原则，对浮选系统和粗煤泥回收系统进一步完善，进一步提高精煤回收率，以创造更多的经济效益和社会效益。

1 矿井原煤现状

1.1 原煤粒度变化

随着煤田地质条件的恶化，采煤工作面距离地面越来越远，导致毛煤运输过程中转载点增多，工作面回采率提高；综合采煤、井下破碎、转载这一系列的过程，使进入选煤厂原煤中的次生煤泥含量不断增加。另外，随着煤炭价格的升高，以及优质焦煤的数量急剧减少，使得各选煤厂需要最大限度的提高精煤的回收率，实现优质资源合理利用，以创造更大的经济效益。原煤中细粒级含量的不断增加，煤质的不断变化使得重介选煤成为主流的选煤方法，而介质系统循环又会造成次生煤泥量的增加。重介旋流器分选粒度下限通常为0.5 mm，浮选是回收-0.5 mm精煤最有效、最广泛的选煤方法，浮选入料量占原煤入洗量20%～30%，因此煤泥浮选效果好坏成为制约最终精煤产品数质量的关键。

2 影响浮选效率的因素

2.1 入浮煤泥的物性

入浮煤泥物性是影响浮选效果的根本因素，包括粒度、灰分、入料浓度和可浮性等。

（1）浮选入料的粒度特性和灰分特性是决定浮选工艺、设备选型、粗煤泥回收系统的重要因素。它是提高浮选精煤产率最重要一环，也是现阶段各选煤厂改造浮选系统、煤泥水处理系统的重要依据。通过统计浮选入料（精煤磁尾）小浮沉试验数据可知，粒度〈0.125 mm的累计产率在28.78%，产率累计灰分38.75%，其中〈0.045 mm粒度级的灰分高达56.99%，产率8.56%。说明该厂浮选入料中高灰细泥含量较高。+0.5 mm粒度级的占比在7.92%，说明跑粗现象严重，这部分粗颗粒如果直接进入浮选系统，就会导致尾矿跑粗，尾矿灰分偏低，浮选精煤产率下降；+0.25 mm平均灰分为8.51%，该厂重介旋流器分选下限为0.25 mm。

实验室和实际生产表明，浮选入料粒度范围越大，浮精的回收率会随着粒度的增大而降低，只有在适宜的粒度范围才能有最大的回收率，0.5～0.075 mm范围回收率最高，粒度过粗或过细浮选精煤回收率都会下降。另外，原料中高灰细泥含量也是制约浮精灰分的关键，一般情况下，当入料中细泥（粒度-0.0750 mm）含量多时[1]，浮选精矿灰分也会增加。但粗粒（粒度+0.5 mm）的含量多时则会造成跑粗，使尾矿灰分降低，对于矸石易泥化的原煤，在洗选过程中应尽量缩短煤与水接触的时间，以减小煤泥水中高灰细泥含量和降低煤粒的氧化程度，为提高浮选效率和提高浮选精煤回收率创造良好条件。

（2）浮选入料浓度

适宜的入料浓度是提高浮选效率的必要条件，浮选的最佳入料浓度在80 g/L～120 g/L，针对不同可浮性的入料，在逐步提高浮选入料浓度的过程中，浮选机干煤泥处理量增加，单机小时处理量提高，浮选时间长，精煤产率、精煤和尾煤的灰分也相应升高。但过高的浓度会导致精煤产率下降，选择性降低，精煤灰分增高，尾煤灰分下降。在进行粗选作业时适合选择高浓度入料。

选择低浓度时矿浆的通过量变大，可燃体的抽出率提高，但单位时间内干煤泥处理量小。低浓度对消除高灰细泥的污染、选择性的提高、降低精煤灰分有利。实际生产中可根据浮选入料煤的细泥含量、灰分、可浮性的难易程度等，利用循环水调节适宜的浮选入料浓度。

2.1.3 浮选入料的可浮性

影响入料煤可浮性有多种因素，总体包括煤的变质程度，煤岩组成，氧化程度、粒度特性，灰分特性等。浮选是根据矿物表面性质的不同而实现矿物分离的方法。浮选药剂可以改善煤炭表面性质，增加煤炭可浮性，并提高浮选选择性和浮选速度，对浮选效率影响很大[2]。

当浮选入料煤中夹带的高灰细泥含量过多时，细泥会因静电吸引而黏附在煤粒表面，致使煤粒表面疏水性降低，而当细泥吸附在气泡上时，会使起泡剂失去选择性，严重恶化浮选过程。对于难浮煤、细泥含量大、氧化煤可以在浮选过程中加入调整剂来改善可浮性效果。

2.2 浮选工艺流程

浮选工艺流程按照浮选入料的来源，可分为浓缩浮选，直接浮选、半直接浮选和浓缩分级浮选。四种浮选流程各有优缺点。

2.2.1 浓缩浮选

浓缩浮选是将矿浆浓缩沉降后底流进入浮选系统的一种流程，浮选入料来自于浓缩机底流，浓度达到300～400g/L,浮机处理量增加，浮精产率高，浮选入料稳定性强。此流程适用于高灰细泥含量低的入料煤，当细泥含量高时，由于重力原因，细泥杂质会漂浮在上层液面进入浓缩池溢流成为循环水，循环一定时间后使循环水浓度升高，会达到100～200g/L，严重影响重介、浮选等各环节的分选效果和系统的正常运转。

2.2.2 直接浮选

直接浮选的特点是煤泥水不进入浓缩池，经过缓冲桶（浮选入料桶）直接进入浮选，直接浮选降低了煤泥与水的接触时间，可以很好的改善和维持物料煤表面的疏水性，从而改善煤泥的可浮性；但直接浮选在浓度低时，浓度调节受到制约。

2.2.3 半直接浮选

半直接浮选流程的特点是介于浓缩浮选和直接浮选之间的一种流程，它兼顾了浮选入料的稳定性，也可以根据生产情况随意调节浮选入料浓度。该流程主要用于浓缩浮选流程的老选煤厂的改造。

2.2.4 浓缩分级浮选

针对细泥对浮选精煤污染的问题，浓缩分级浮选的流程逐渐得到应用。浓缩分级浮选可使不同粒级的煤泥得到合理有效的处理。煤泥水在进入浮选机之前，先经过旋流器组进行浓缩分级，旋流器的底流，粒度+0.125 mm进入浮选机，溢流（粒度-0.125 mm）进入高效浓缩机，浓缩机底流进入浮选柱进行浮选，溢流进入循环水。浮选尾矿进入浓缩池（沉淀池）后，浓缩池（沉淀池）底流进行压滤脱水，尾矿浓缩池（沉淀池）溢流作为循环水。这种流程按照粒度分级充分发挥浮选机和浮选柱在处理不同粒度级的优势特点，浮选入料的浓度可以通过调节旋流器组调节底流的浓度，也可以通过调节高效浓缩机底流的液固比来实现对浮选入料浓度的调节。

2.3 浮选药剂的选择以及加药制度对浮选的影响

浮选之所以能够被广泛的应用于矿物加工，重要的原因在于它能够通过浮选药剂灵活、有效的控制浮选过程，从而按照要求将有用矿物与无用矿石分离。浮选过程中加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式统称为药剂制度。浮选效果的好坏，浮选药剂以及加药制度是重要的影响因素。在保持充气量、转速、入料浓度不变的情况下，仅改变药耗和药比的条件下进行的试验。

通过试验可以看出药剂不同，精煤回收产率和灰分都有所不同，所以在药剂选择方面要通过煤质分析试验来选择适合的药剂提高精煤回收率。

使用浮选药剂改善煤泥的可浮性，可以提高其浮选效率、提高浮选精煤回收率。煤泥可浮性的大小主要取决于两个因素：一是煤泥的组成和结构，决定了其亲水性或可浮性大小，但是仅利用煤泥本身的天然可浮性的差异难以达到分选的目的；另一种方法就是人为干预、改变浮选矿物的表面性质，如加入捕收剂，从而提高微粒表面疏水性，使煤粒能够更加牢固的附着在气泡表面，从而达到高效分选，提高浮选精煤回收率的目的。

3 粗煤泥回收系统

粗煤泥回收为浮选过程创造有利条件，是提高精煤回收率的重要组成部分，由于重介旋流器的最低有效分选下限根据对产品指标要求的不同，一般为0.25 mm左右，但实际生产中重介旋流器对粒度在0.25 mm左右的细粒并不能全部分选。另一方面，弧形筛、脱介筛经过长时间使用，筛孔会被磨损，使筛孔孔径增大，或者有跑粗现象的发生，如果这部分大颗粒物料随着煤泥水进入到浮选系统，由于浮选对粗颗粒的选择性差，浮选速度慢，往往在浮选机的后两室才能浮起，大颗粒的增加，势必会造成粗颗粒进入到尾煤，使尾矿灰分降低，浮精产率下降，造成精煤损失。所以科学有效的粗煤泥回收系统，也是减小浮选机负荷，提高浮选效率，提高浮选精煤回收率的必要条件。