浮选法精选细粒级煤泥技术探讨

王会杨帅强

一、引言

选煤厂煤泥来源于两方面：一是入选原煤，即在开采、运输过程中产生的原生煤泥；二是在选煤过程中，由于各种破碎作用产生的一些次生煤泥。采用重力选煤法，煤泥不能得到有效精选。如果这部分数量相当可观的煤泥能有效地精选回收与利用，那么对有效利用能源、保护环境都是非常重要的。浮选，是目前公认的用于细粒煤泥脱硫降灰经济、有效的分选技术和方法之一，也是选煤厂取得最佳经济效益、社会效益和环境效益的有效技术途径。影响煤高效浮选的因素很多，主要有浮选原料煤、浮选药剂及药剂制度、浮选设备、浮选流程等。本文主要对浮选的基本原理及影响煤泥高效浮选的因素进行探讨。

二、浮选的基本原理及浮选工艺

浮选过程就是将一定浓度的煤浆与定量的浮选药剂在搅拌桶中进行充分搅拌，然后进入浮选机，由于浮选机搅拌、充气，在煤浆中形成大量气泡，疏水的煤粒与气泡碰撞并黏附在气泡上，上浮至矿浆液面，形成矿化泡沫层，由刮泡器刮出为精煤；不能黏附到气泡上的矸石则留在水中，作为尾煤排出机体，从而达到分选的目的。

浮选是一个复杂的物理化学和流体力学的过程，在这个过程中起主导作用的是煤和矸石表面润湿性的差异。煤和矸石的表面润湿性之所以有差别主要是因为煤和矸石表面的结构不同，煤主要由有机质和无机质两部分组成，煤表面以非极性疏水表面为主，又存在不同程度的极性表面，煤的非极性表面对水分子的吸附力小于水分子之间的内聚力，固水滴在煤表面不易展开，润湿程度较小，疏水性较强，因此煤粒与水中的气泡碰撞接触时，气泡容易克服水化层的阻挡，并排开水化层与煤粒表面黏附在一起。而矸石表面呈极性，水滴在矸石表面能迅速地展开，表明矸石表明亲水性强。

目前应用最广泛的浮选工艺是泡沫浮选法，向煤泥中加入各种浮选药剂并搅拌调和，使之与煤泥细粒作用，以扩大不同煤泥颗粒间的可浮性差别。调好的矿浆送入浮选槽，搅拌充气。矿浆中的矿粒与气泡接触、碰撞，可浮性好的煤泥选择性地黏附于气泡并携带上升成为气—液—固三相组成的矿化泡沫层，经机械刮取或从矿浆面溢出，再脱水、干燥成精煤产品。不能浮起的矿物随矿浆从浮选槽底部作为尾矿产品排出。

三、影响煤泥高效浮选的主要因素分析

1.浮选原料煤

煤泥浮选原料由粒度粗细不等、密度大小不同的煤和矸石及连生体组成，其可浮性与煤化程度、煤岩成分、氧化程度以及矿物质的浸染等有关。研究表明：相同工艺条件下，中等煤化程度的煤（焦煤、肥煤、瘦煤）的可浮性最好，年轻的和年老的煤浮选效果很差；同一种煤，由于煤岩成分的不同，可浮性不同，镜煤的可浮性最好，丝炭最差，亮煤和暗煤居中。煤被氧化后，煤表面亲水性增加，可浮性变差，因此煤泥氧化程度越大对浮选越不利。

另外，的可浮性与煤泥的粒度有关。煤泥粒度要求为0.5mm以下。煤泥的最佳浮选粒级是在0.074—0.25mm，而对于0.25—2mm的粗粒煤泥，由于其粒度大，可浮性不好，在浮选过程中不能有效分选［１］，造成精煤损失，因此有效分选出粗粒煤泥的精煤非常关键。推荐对煤泥粒度进行小筛分实验，在0.25—0.5ram比重较大且灰分偏高的情况下，推荐采用TBS分选粗粒煤泥，有效回收粗煤泥，解决“跑粗”，同时，对于＜0.25ram的细粒级，可采用对其有效地浮选柱分选，达到提高浮选精煤产率的目的［２］。

2.浮选药剂及药剂制度

煤泥浮选只靠煤和矸石表明的自然差别是不够的，为了扩大煤和矸石表面性质的差异，必须向矿浆中加入一定量的浮选药剂，以增强煤粒表明的疏水性。浮选药剂主要由起泡剂、捕收剂、抑制剂、调整剂四部分组成。煤泥浮选中，一般采用煤油、轻柴油做捕收剂，仲辛醇作起泡剂，石灰或碳酸钠做抑制剂，水玻璃、醇做调整剂。不同的浮选药剂对煤泥的浮选效果不同，要根据煤泥的性质，选用不同的浮选药剂，做浮选对比试验。在满足用户要求的情况下，应选择性能价格比最优的药剂。

药剂制度主要指药剂的种类和用量，加药方式和加药点，以及药剂的乳化，等等。药剂用量要适量，过量的药剂不仅造成浪费，而且使精煤质量降低，如果浮选药剂量不足，就会使浮选速度和精煤回收率降低。适宜的用药量要根据浮选原料性质、药剂性质和加药方式等通过实验来确定。加药方式有一次添加和分次添加两种。一次添加是将药剂添加到搅拌桶中，这样可以提高浮选速度，操作方便，但选择性差。药剂性质不活泼、不易失效和不易分散，当煤浆中细泥较少时，可采用一次加药。分次加药可使浮选机各槽中煤浆的药剂浓度比较均匀，有利于提高选择性和降低用药量，但分次加药量和加药点也应通过实验确定。

3.浮选流程

合理的浮选流程是保证获得理想的技术经济指标的首要条件，常见的浮选工艺流程有下列四种。

（1）一次浮选流程

一次浮选流程是煤泥经浮选分成精煤（泡沫）和尾煤两种产品最简单的流程。该流程的最大优点是结构简单，生产操作方便，处理量大。适合于低灰易选煤泥对精煤质量要求不太高的较难选煤。

（2）中煤再选流程

图2所示为中煤再选流程，该流程前四室的产品为最终精煤产品，后两室的泡沫产品为中煤，返回到第二室再选，末一室排出的最后为尾煤。该流程的特点是结构简单，由于中煤再选，精煤、尾煤质量指标容易保证，适用于细粒含量多的较难选煤，但只有当中煤基本上不以连生体形式存在时，再选才有效。

（3）精煤再选流程

该流程如图3所示，该流程可以全部精煤再选也可部分精煤再选，该流程的特点是流程复杂，适用于难选煤或对精煤质量要求比较高的浮煤。

（4）三产品流程

上述几种浮选产品流程都是选出最终产品，这对要求出低灰精煤、高灰尾煤，往往不容易保证，而三产品流程就可以实现，如图4，因此它适合含连生体多而精煤灰分有要求比较低的难选煤。该流程的缺点是要多设中煤过滤系统。

四、结语

在煤泥浮选工艺设计中，原煤性质是最先应考虑的影响因素，还有浮选工艺的设计和改进，也要对浮选药剂及药剂制度、浮选设备、浮选流程等进行分析探究，以上因素应协调考虑，这对实现煤泥高效、经济浮选具有重要意义。

参考文献：

［1］李普迎，沈丽娟，于伟.浅析粗煤泥分选［0L］.中国科技论文在线，［009—11-05］，http：//www.paper.educn/indexphp/default/releasepaper/content/20091l-150.

［2］孙青，谢华煤泥高效浮选技术研究［J］.煤矿现代化，2011，（6）:41-43.