謝廣元,倪 超,張 明,劉 博,代立琪,王學(xué)霞,彭耀麗,沙 杰

(1.中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,江蘇徐州 221116;2.中國礦業(yè)大學(xué)煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點實驗室,江蘇徐州 221116;3.昆士蘭大學(xué)化工學(xué)院,昆士蘭州布里斯班 QLD4072)

改善高濃度煤泥水浮選效果的組合柱浮選工藝

謝廣元1,2,倪 超1,張 明3,劉 博1,代立琪1,王學(xué)霞1,彭耀麗1,2,沙 杰1,2

(1.中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,江蘇徐州 221116;2.中國礦業(yè)大學(xué)煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點實驗室,江蘇徐州 221116;3.昆士蘭大學(xué)化工學(xué)院,昆士蘭州布里斯班 QLD4072)

為改善高濃度煤泥水的浮選效果,結(jié)合噴射式浮選柱(JFC)與旋流微泡浮選柱(FCMC)的分選優(yōu)勢,構(gòu)建了JFC與FCMC組合工藝試驗系統(tǒng)(JFC&FCMC系統(tǒng)),對比分析了FCMC及JFC&FCMC系統(tǒng)處理高濃度煤泥水的分選指標(biāo)。結(jié)果表明:精煤灰分相當(dāng)?shù)那疤嵯?與FCMC相比,入料濃度為100,120,140,160 g/L時,JFC&FCMC系統(tǒng)的精煤產(chǎn)率分別提高2.85%,1.82%, 0.93%,1.20%,平均提高1.70%;浮選完善指標(biāo)分別提高1.17%,0.56%,1.48%,1.59%,平均提高1.20%;0.50～0.25 mm煤泥的浮選完善指標(biāo)分別提高8.22%,6.15%,8.83%,9.51%,平均提高8.18%。JFC&FCMC系統(tǒng)能充分發(fā)揮JFC與FCMC的優(yōu)勢,實現(xiàn)高濃度煤泥水的全粒級高效分選,與FCMC相比,顯著改善整體分選效果,且濃度越高,分選優(yōu)勢越明顯。

高濃度;煤泥水;浮選柱;組合工藝

重介質(zhì)選煤技術(shù)具有分選精度高、對煤質(zhì)適應(yīng)性強、易于實現(xiàn)自動控制等突出優(yōu)點,因此在＞0.5 mm煤炭分選技術(shù)中占主導(dǎo)地位,尤以大型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為主選設(shè)備的重介質(zhì)選煤工藝在我國得到廣泛應(yīng)用[1-3]。然而,隨之產(chǎn)生的煤泥水濃度過高問題(一般可達(dá)120～160 g/L,甚至更高)卻已成為當(dāng)前重介質(zhì)選煤廠面臨的共性技術(shù)難題[4]。

浮選機和浮選柱是工業(yè)應(yīng)用處理＜0.5 mm煤泥的兩大類浮選設(shè)備。由于對微細(xì)粒物料具有高選擇性的分選優(yōu)勢,浮選柱在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域顯示出強大的生命力,受到選礦界的重視[5-6]。其中,FCMC型旋流微泡浮選柱(以下簡稱FCMC)逐漸在我國選煤工業(yè)中得到推廣應(yīng)用[7-8]。FCMC適宜的入料濃度(文中濃度均采用固體含量表示,單位g/L)為50～100 g/ L,若超過濃度上限的煤泥水直接進行浮選,則不能同時兼顧精、尾煤質(zhì)量[9-10]。入料中細(xì)泥含量高時,濃度對浮選效果的影響更加顯著[11]。謝領(lǐng)輝通過改進FCMC的柱體高度、給料及礦化方式以適應(yīng)高濃度煤泥水的分選特性,取得了一定效果[12]。劉均章借鑒浮選機多槽串聯(lián)結(jié)構(gòu),提出將兩臺FCMC串聯(lián)處理高濃度煤泥水的思想,研究表明:FCMC串聯(lián)浮選工藝對高濃度煤泥水的適應(yīng)性比單臺FCMC更強,有助于改善高濃度煤泥水的分選效果[13]。彭耀麗[4]、謝領(lǐng)輝[14]、李振濤[15]等的研究成果進一步驗證了上述結(jié)論。濃度高時,串聯(lián)式FCMC改善了細(xì)煤泥的分選效果,但對粗粒煤泥的(這里指浮選入料中粒度＞0.25 mm的顆粒)的分選效果不夠理想,仍存在尾煤“跑粗”問題。因此有必要尋求一種對粗粒煤泥具有良好回收效果的浮選設(shè)備與FCMC組合,實現(xiàn)高濃度煤泥水的全粒級高效分選。

基于Jameson浮選柱為代表的高效管流礦化短體浮選柱對粗粒礦物的回收效果較好[16-19]。本文將短體噴射式浮選柱(以下簡稱JFC)分選粗粒煤泥的優(yōu)勢和FCMC分選細(xì)粒及微細(xì)粒煤泥的優(yōu)勢相結(jié)合,構(gòu)建了JFC與FCMC浮選柱組合工藝試驗系統(tǒng)(以下簡稱JFC&FCMC系統(tǒng)),分析FCMC,JFC&FCMC系統(tǒng)分選高濃度煤泥水的浮選指標(biāo)隨各因素的變化規(guī)律,對比了FCMC與JFC&FCMC系統(tǒng)分選高濃度煤泥水的浮選效果及粗粒煤泥的回收效果。

1 試 驗

1.1 煤樣分析

1.1.1 粒度分析

試驗煤樣為神火集團薛湖選煤廠的入浮煤泥。從煤樣的粒度組成(表1)可知:煤樣的加權(quán)平均灰分為24.56%,屬于中灰等級;各粒級分布不均,主導(dǎo)粒級為0.50～0.25 mm和＜0.045 mm,分別占煤樣的30.58%和29.19%。上述兩個粒級含量高,有利于研究高濃度條件下粗顆粒及微細(xì)粒煤泥的浮選效果。

表1 煤樣粒度組成Table 1 Size composition of coal sample

1.1.2 可浮性分析

由探索試驗確定的煤樣最佳浮選工藝參數(shù)見表2。根據(jù)最佳浮選參數(shù)進行浮選速度試驗,如圖1所示。根據(jù)該廠浮選精煤灰分＜9.50%的要求,查得精煤灰分9.50%時對應(yīng)的精煤產(chǎn)率為65.70%,計算可得精煤可燃體回收率為78.82%,煤樣中等可浮。

表2 浮選最佳工藝參數(shù)Table 2 Parameters of optimum flotation technology

1.2 試驗系統(tǒng)

JFC&FCMC系統(tǒng)如圖2所示,一段采用自制正方形截面的JFC(截面邊長100 mm,柱高940 mm),二段采用自制正方形截面的FCMC(截面邊長100 mm,柱高1 540 mm)。一段浮選尾礦通過管道自流作為二段浮選入料。FCMC 試驗系統(tǒng)直接采用JFC&FCMC系統(tǒng)的二段浮選柱構(gòu)建。

圖1 可浮性曲線Fig.1 Curves of floatability

圖2 JFC&FCMC系統(tǒng)示意Fig.2 Schematic diagram of JFC&FCMC system

1.3 試驗條件及方法

試驗固定條件:FCMC及JFC&FCMC系統(tǒng)試驗均采用表2的藥劑種類及用量;入料濃度分別為100, 120,140和160 g/L;配制礦漿體積100 L;JFC的入料預(yù)礦化壓力為0.08 MPa和0.10 MPa;根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實踐選擇二段FCMC的循環(huán)泵壓力為0.14,0.16和0.18 MPa。以浮選精煤灰分、產(chǎn)率及浮選完善指標(biāo)作為試驗綜合評價指標(biāo)。

試驗方法:按濃度稱取相應(yīng)質(zhì)量的煤樣,在塑料桶中加水預(yù)先潤濕后,倒入攪拌桶,再加水至100 L。調(diào)漿攪拌10 min后,同時加入定量的捕收劑和起泡劑,加藥完畢調(diào)漿5 min后,開啟給料泵,柱內(nèi)液位上升至600 mm(以柱體段數(shù)計,每段300 mm)時,開啟循環(huán)泵,出現(xiàn)泡沫層。液位升至給料口時減小給料速度,讓泡沫緩慢上升,待有尾礦流出時,根據(jù)尾礦流速調(diào)整給料速度。調(diào)節(jié)循環(huán)泵壓力,穩(wěn)定運行5 min后同時接取精、尾礦樣,接樣時間3 min,每個產(chǎn)品均連續(xù)采樣兩次作為平行樣,試驗結(jié)果取平均值。對于JFC&FCMC系統(tǒng)試驗,一段JFC尾礦進入二段FCMC柱體至600 mm高度時,開啟二段FCMC的循環(huán)泵,待二段FCMC有尾礦流出時,同時調(diào)節(jié)一段JFC的預(yù)礦化泵壓力和二段FCMC的循環(huán)泵壓力,穩(wěn)定運行5 min后同時接取一段JFC和二段FCMC的精、尾礦樣,采樣方法與FCMC試驗相同。一段JFC的尾礦箱與二段FCMC入料口之間裝有三通閥,便于接取一段尾礦樣。樣品經(jīng)過濾、烘干、稱重、制樣、分析及化驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 FCMC試驗

圖3為FCMC在不同循環(huán)壓力下精煤灰分、產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)隨濃度的變化曲線。

圖3 FCMC試驗結(jié)果Fig.3 Experiment results of FCMC

從圖3可以看出,同一循環(huán)壓力下,入料濃度＞120 g/L時,精煤灰分、產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)均明顯減小,表明FCMC不適于過高濃度煤泥水的浮選。這是因為浮選過程中氣泡作為運載工具,濃度過高時,充氣量相同的情況下,氣泡運載能力相對不足;其次顆粒與顆粒之間、煤粒與氣泡之間干擾加劇,加之浮選柱柱體高,礦化泡沫升浮路徑長,礦化顆粒的脫附概率增加;再者單位體積礦漿中固體比例增大,氣液兩相占據(jù)空間相應(yīng)減小,氣泡均布程度遭到破壞[4]。導(dǎo)致精煤產(chǎn)率大幅降低,最多降低8.95%,精煤灰分和浮選完善指標(biāo)相應(yīng)降低。

相同入料濃度的礦漿,隨循環(huán)壓力增大,精煤產(chǎn)率及灰分持續(xù)增加,浮選完善指標(biāo)的變化規(guī)律較復(fù)雜。入料濃度為100 g/L時,0.14,0.16 MPa的浮選完善指標(biāo)明顯高于 0.18 MPa;然而 160 g/L時,0.16 MPa的浮選完善指標(biāo)最大,0.18 MPa次之, 0.14 MPa最小。這是因為FCMC采用負(fù)壓自吸式微泡發(fā)生器,循環(huán)壓力直接影響氣泡發(fā)生器吸氣量、柱體內(nèi)氣含率和礦漿紊亂程度[20-21]。礦漿濃度低時,循環(huán)壓力大容易導(dǎo)致礦漿擾動劇烈,高灰細(xì)泥通過氣泡的機械夾帶或者礦漿涌動直接進入精煤的量增加,精煤灰分顯著升高,浮選完善指標(biāo)顯著降低,浮選效果惡化[22];相反,礦漿濃度高時,循環(huán)壓力小,由于氣泡運載能力不足導(dǎo)致的精煤損失增加,而且高濃度煤泥水在一定程度上削弱循了環(huán)壓力增加導(dǎo)致的礦漿擾動。因此入料濃度為100 g/L時,0.18 MPa的浮選完善指標(biāo)最小;入料濃度為160 g/L時,0.14 MPa的浮選完善指標(biāo)最小。

為研究不同粒級煤泥的浮選效果,分別對浮選精、尾煤進行篩分試驗,并以浮選完善指標(biāo)作為各粒級煤泥分選效果的評價指標(biāo)。圖4為FCMC分選各粒級煤泥的浮選完善指標(biāo)隨循環(huán)壓力和入料濃度的變化曲線。

圖4 FCMC分選各粒級的浮選完善指標(biāo)曲線Fig.4 Flotation perfect index curves of each size fraction with FCMC

從圖4可以看出,不同循環(huán)壓力和入料濃度下, 0.500～0.250 mm和0.250～0.125 mm煤泥的浮選完善指標(biāo)均明顯低于＜0.125 mm煤泥。主要原因是高濃度下顆粒與顆粒之間、煤粒與氣泡之間干擾加劇,同時浮選柱柱體高,礦化泡沫升浮路徑長,礦化顆粒的脫附概率增加,尤其是粒度較粗的煤泥。增大循環(huán)壓力可改善 0.500～0.250 mm 和 0.250～ 0.125 mm煤泥的浮選效果,但會惡化極細(xì)粒煤泥的選擇性。其原因是循環(huán)壓力增大可產(chǎn)生更多的氣泡,尤其是微泡,不僅提供更大的可供顆粒附著的表面,而且可作為粗顆粒與大氣泡附著的橋梁,增大粗顆粒礦化幾率及回收率[23]。但是較大的循環(huán)壓力增大了礦漿紊亂程度,降低了＜0.045 mm煤泥的分選精度。增大入料濃度,FCMC對粗顆粒煤泥的回收效果逐漸變差。這是因為隨著濃度增大,顆粒與顆粒之間、煤粒與氣泡之間干擾更加明顯,甚至不能實現(xiàn)有效分選,粗粒煤泥損失加劇。

從粒度角度分析,FCMC分選高濃度煤泥水存在的不足是對0.500～0.250 mm煤泥的分選效果較差,浮選完善指標(biāo)低于其他粒級,而且隨入料濃度的增大,該粒級煤泥的回收效果逐漸變差。

2.2 JFC&FCMC系統(tǒng)試驗

圖5為JFC&FCMC系統(tǒng)在不同的一段預(yù)礦化壓力和二段循環(huán)壓力下精煤灰分、產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)隨入料濃度的變化曲線。其中精煤產(chǎn)率為一段、二段精煤產(chǎn)率之和,灰分由加權(quán)平均計算得到。

從圖5(a),(b)可以看出,JFC&FCMC系統(tǒng)的精煤灰分、產(chǎn)率隨濃度及二段循環(huán)壓力的變化趨勢與FCMC相同。相同二段循環(huán)壓力下,入料濃度≤120 g/L時,一段預(yù)礦化壓力0.10 MPa與0.08 MPa的精煤灰分、產(chǎn)率基本相當(dāng);但濃度＞120 g/L時, 0.10 MPa的精煤灰分、產(chǎn)率均低于0.08 MPa,且濃度越高,差值越大。這是因為一段JFC的柱體較低,隨著預(yù)礦化壓力增大,柱體內(nèi)礦漿紊動程度顯著增加,不僅導(dǎo)致更多的礦化顆粒與氣泡脫附,而且泡沫夾帶高灰細(xì)泥量增大,甚至出現(xiàn)礦漿因瞬時動能較大直接進入精礦的現(xiàn)象。因此一段精煤產(chǎn)率低、灰分高,剩余進入二段FCMC的礦漿濃度相應(yīng)升高。由于二段FCMC相當(dāng)于單段FCMC,直接浮選高濃度煤泥水時,不能實現(xiàn)良好分選,二段精煤產(chǎn)率及灰分均降低。入料濃度＞120 g/L時,二段FCMC的浮選效果對JFC&FCMC系統(tǒng)浮選效果的影響更加顯著,導(dǎo)致總精煤灰分、產(chǎn)率降低。

從圖5(c)可以看出,整體而言,隨著礦漿濃度的增大,JFC&FCMC系統(tǒng)的浮選效果持續(xù)變差,但均高于圖3(b)中FCMC相同濃度下的浮選完善指標(biāo)。相同入料濃度及二段循環(huán)壓力下,入料濃度為100 g/L時,0.08 MPa的浮選完善指標(biāo)明顯高于0.10 MPa;然而入料濃度＞120 g/L時,兩者關(guān)系相反。主要原因是一段預(yù)礦化壓力和二段循環(huán)壓力分別決定一段JFC和二段FCMC的柱體內(nèi)氣泡量及礦漿紊動程度,因而這兩個參數(shù)在不同入料濃度下對浮選完善指標(biāo)具有大體相同的影響規(guī)律。濃度低時,高壓力下礦漿擾動劇烈,嚴(yán)重惡化分選效果;濃度高時,對礦漿擾動具有一定的抑制作用,同時低壓力下精煤損失嚴(yán)重,因此較高壓力下的分選效果更好。由于JFC&FCMC系統(tǒng)浮選過程中兩段的分選效果均影響最終的分選指標(biāo),因此一段預(yù)礦化壓力與二段循環(huán)壓力對分選指標(biāo)的影響必然存在交互作用,浮選完善指標(biāo)的變化規(guī)律也更加復(fù)雜。

圖5 JFC&FCMC系統(tǒng)試驗結(jié)果Fig.5 Experiment results of JFC&FCMC system

圖6為不同預(yù)礦化壓力和入浮濃度下一段JFC分選各粒級的浮選完善指標(biāo)曲線。由圖6可以看出,隨著粒度減小,浮選完善指標(biāo)先增大,在0.250～0.125 mm 出現(xiàn)極大值后減小。整體而言,＞0.125 mm煤泥的分選效果優(yōu)于細(xì)粒級(尤其是＜0.045 mm 煤泥)。提高預(yù)礦化壓力可改善 ＞0.074 mm粒級的浮選效果,但惡化＜0.045 mm煤泥的選擇性。隨著入料濃度增加,各粒級分選效果持續(xù)變差,入料質(zhì)量濃度＞140 g/L時表現(xiàn)更加明顯。其原因是JFC的靜態(tài)快浮分選機制:① 入料采用高效管流礦化,提高了粗顆粒礦化效率;②氣泡的礦化及分離分別在導(dǎo)流管和分選槽中進行,礦化氣泡在柱體內(nèi)實現(xiàn)相對“靜態(tài)”的分離環(huán)境,減小粗粒脫附的概率;③柱體短,氣泡升浮路徑短,進一步減小顆粒(尤其是粗顆粒)從氣泡脫附的概率。然而由于JFC的柱體短,泡沫二次富集作用不強,同時預(yù)礦化壓力增大容易導(dǎo)致礦漿紊動劇烈,高灰細(xì)泥通過機械夾帶或者礦漿涌動直接進入精煤的量增加,降低微細(xì)粒級煤泥分選選擇性。

由圖6與圖4對比可知,無論是在不同礦化壓力下(入料濃度均為120 g/L),還是在不同濃度下(忽略一段預(yù)礦化壓力及二段循環(huán)壓力的差異),一段JFC分選0.500～0.250 mm和0.250～0.125 mm煤泥的浮選完善指標(biāo)都大于FCMC相應(yīng)粒級煤泥的浮選完善指標(biāo)。試驗證明:采用JFC作為一段分選設(shè)備有利于粗粒煤泥的高效分選回收。

圖6 一段JFC分選各粒級浮選完善指標(biāo)Fig.6 Flotation perfect index of each size fraction with one stage JFC

圖7為不同循環(huán)壓力和入料濃度下二段FCMC分選各粒級的浮選完善指標(biāo)曲線。與圖4相比,圖7中各組曲線的變化趨勢與FCMC對應(yīng)曲線大致相同。其主要區(qū)別在于,JFC&FCMC系統(tǒng)中,二段FCMC入料為一段JFC尾礦,因此濃度比FCMC分選更低,但可浮性更差。對比試驗結(jié)果表明,不論在不同循環(huán)壓力(入料濃度相同)下,還是在不同入料濃度(循環(huán)壓力相同)下,二段FCMC分選＜0.25 mm煤泥的浮選完善指標(biāo)均略高于FCMC相同條件下的相應(yīng)指標(biāo)。其原因是:①濃度是影響FCMC分選效果的重要工藝參數(shù)。通過一段JFC浮選,二段FCMC浮選入料濃度相比FCMC浮選入料濃度降低20%左右,從而有利于二段FCMC分選[4];②通過一段JFC分選,入料中大部分粗粒煤泥已得到較好的分選回收,二段入料粒度組成更有利于FCMC發(fā)揮其分選細(xì)粒及微細(xì)粒煤泥的優(yōu)勢[20,24]。

圖7 二段FCMC分選各粒級浮選完善指標(biāo)Fig.7 Flotation perfect index of each size fraction with second stage FCMC

上述結(jié)果表明,在JFC&FCMC系統(tǒng)中,通過一段JFC分選可回收大部分粒度較粗的易浮及中等可浮顆粒,降低進入二段FCMC的礦漿濃度,再發(fā)揮FCMC分選細(xì)粒及微細(xì)粒煤泥的優(yōu)勢保證對以細(xì)粒難浮物料為主的剩余礦漿的高精度分選,從而實現(xiàn)高濃度煤泥水的全粒級高效分選。

2.3 兩種浮選系統(tǒng)試驗結(jié)果對比

不同濃度下FCMC和JFC&FCMC系統(tǒng)的試驗結(jié)果分別有3組和6組,為便于比較,分別選擇精煤灰分為9.01%～9.50%、浮選完善指標(biāo)最高的一組進行對比。圖8為兩種試驗系統(tǒng)不同濃度下的精煤產(chǎn)率、浮選完善指標(biāo)和0.500～0.250 mm煤泥浮選完善指標(biāo)的對比曲線。

由圖8(a)可知,隨著入料濃度從100 g/L增大至160 g/L,JFC&FCMC系統(tǒng)的精煤產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)均高于FCMC,其中精煤產(chǎn)率分別提高2.85%, 1.82%,0.93%,1.20%,平均提高1.70%;浮選完善指標(biāo)分別提高1.17%,0.56%,1.48%,1.59%。而且入料濃度＞120 g/L時,隨著濃度增加,兩種試驗系統(tǒng)浮選完善指標(biāo)的差值呈增大趨勢。從圖8(b)可以看出,對于煤泥中0.500～0.250 mm顆粒分選而言,隨著入料濃度的增加,JFC&FCMC系統(tǒng)的浮選完善指標(biāo)均明顯高于 FCMC,分別提高8.22%,6.15%, 8.83%,9.51%。

圖8 兩種浮選系統(tǒng)試驗結(jié)果對比Fig.8 Results comparison of two flotation systems

上述結(jié)果證明,JFC&FCMC系統(tǒng)處理高濃度煤泥水具有可行性,與FCMC相比,顯著改善了整體分選效果。

3 結(jié) 論

(1)入料濃度＞120 g/L時,FCMC的分選效果隨濃度的增大持續(xù)惡化,增大循環(huán)壓力有一定的緩解作用。從粒度角度分析,主要由于入浮煤泥中0.500～0.250 mm顆粒的回收效果明顯低于其他粒級,且隨濃度的增加,該粒級的回收效果變差。

(2)JFC&FCMC系統(tǒng)的浮選效果隨濃度的增加持續(xù)變差,但均高于相同濃度下FCMC的分選指標(biāo),并且隨著入料濃度增加,JFC&FCMC系統(tǒng)的優(yōu)勢更加明顯;一段JFC分選＞0.250 mm煤泥和二段FCMC分選＜0.250 mm煤泥的浮選完善指標(biāo)均高于FCMC分選相應(yīng)粒級的浮選完善指標(biāo),保證各粒級煤泥的高效分選。

[1] 王成師.我國選煤技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].選煤技術(shù), 2006(6):55-59.

Wang Chengshi.State-of-art and development trend of coal prepara-tion in China[J].Coal Preparation Technology,2006(6):55-59.

[2] 楊建國,王羽玲.重介旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對分選效果的影響[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,34(6):770-773.

Yang Jianguo,Wang Yuling.Effect of structural parameters of heavy medium cylindrical cyclone on separation efficiency[J].Journal of China University of Mining&Technology,2005,34(6):770-773.

[3] 孟凡芹,王耀才,姜建國,等.重介工藝懸浮液密度和液位的多變量模糊控制方法研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,34(1): 252-255.

Meng Fanqin,Wang Yaocai,Jiang Jianguo,et al.Study of multivariable fuzzy control for density and level of suspension in heavy media coal processing[J].Journal of China University of Mining&Technology,2005,34(1):252-255.

[4] 彭耀麗,謝廣元,蔣兆桂,等.基于高濃度煤泥水的柱式主再浮試驗研究[J].煤炭學(xué)報,2013,38(S1):195-200.

Peng Yaoli,Xie Guangyuan,Jiang Zhaogui,et al.Experimental study on primary and secondary column flotation based on high concentration coal slurry[J].Journal of China Coal Society,2013,38(S1): 195-200.

[5] 劉炯天,王永田,曹亦俊,等.浮選柱技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].選煤技術(shù),2006(5):25-29.

Liu Jiongtian,Wang Yongtian,Cao Yijun,et al.Current state of research and development trend of flotation column technology[J].Coal Preparation Technology,2006(5):25-29.

[6] 劉炯天,周曉華,王永田,等.浮選設(shè)備評述[J].選煤技術(shù), 2003(6):25-33.

Liu Jiongtian,Zhou Xiaohua,Wang Yongtian,et al.Review on flotation equipment[J].Coal Preparation Technology,2003(6):25-33.

[7] 陳冬香,焦紅光.浮選柱的發(fā)展與應(yīng)用[J].選煤技術(shù),2007(2): 67-69.

Chen Dongxiang,Jiao Hongguang.Development and application of flotation column[J].Coal Preparation Technology,2007(2):67-69.

[8] 劉長春,謝廣元,吳 玲.FCMC型旋流微泡浮選柱在中小型選煤廠的應(yīng)用優(yōu)勢[J].煤炭工程,2006(3):54-56.

Liu Changchun,Xie Guangyuan,Wu Ling.Application advantages of FCMC cyclonic micro-bubble column floatation in medium and small coal preparation plants[J].Coal Engineering,2006(3):54-56.

[9] 楊 颋,霍曉麗,俞和勝.影響旋流微泡浮選柱工作的因素分析[J].潔凈煤技術(shù),2008,14(1):12-13.

Yang Ting,Huo Xiaoli,Yu Hesheng.Analysis on factors influenced on cyclonic micro-bubble flotation column[J].Clean Coal Technology,2008,14(1):12-13.

[10] 何世驥.FCMC旋流微泡浮選柱幾個應(yīng)用問題探討[J].江西煤炭科技,2002(4):30-31.

He Shiji.Discussion on several application problems of FCMC cyclonic micro-bubble flotation column[J].Jiangxi Coal Science& Technology,2002(4):30-31.

[11] 王澤南,謝廣元.FCMC型浮選柱處理難浮煤的探討[J].煤炭工程,2006(5):86-88.

Wang Zenan,Xie Guangyuan.Discussion on FCMC separating column to treat difficult floated coal[J].Coal Engineering,2006(5): 86-88.

[12] 謝領(lǐng)輝.高濃度煤泥水浮選柱分選試驗研究[D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2009.

Xie Linghui.The study on flotation column separation experimental when processing coal slime water with high concentration[D].Xuzhou:China University of Mining&Technology,2009.

[13] 劉均章.串聯(lián)式浮選柱處理高濃度煤泥水試驗研究[D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué),2010.

Liu Junzhang.Experimental study on processing coal slime water of high concentration by series flotation column[D].Xuzhou:China University of Mining&Technology,2010.

[14] 謝領(lǐng)輝,謝廣元,王 宏,等.浮選柱串聯(lián)處理高濃度煤泥水效果初探[J].煤炭工程,2009(3):92-94.

Xie linghui,Xie Guangyuan,Wang Hong,et al.Preliminary discussion on results of flotation column in series to treat high concentrated coal slurry water[J].Coal Engineering,2009(3):92-94.

[15] 李振濤,劉均章,謝廣元,等.串聯(lián)浮選柱分選高濃度煤泥水的試驗研究[J].選煤技術(shù),2010(6):24-27.

Li Zhentao,Liu Junzhang,Xie Guangyuan,et al.Experimental study on separation high density coal slurry with tandem flotation column [J].Coal Preparation Technology,2010(6):24-27.

[16] Clayton R,Jameson G J,Manlapig E V.The development and application of the Jameson cell[J].Minerals Engineering,1991,4(7-11):925-933.

[17] Graeme J Jameson.Flotation cell design-experiences with the Jameson cell[A].Aus IMM Extractive Metallurgy Conference[C].1991:1-6.

[18] Graeme J Jameson.A new concept in flotation column design[A].Proceedings of an International Symposium on Column Flotation,SME,Phoenix Az[C].1988:281-289.

[19] Ata Seher,Ahmed Nafis,Graeme J Jameson.Collection of hydrophobic particles in the froth phase[J].International Journal of Mineral Processing,2002,64(2-3):101-122.

[20] 謝廣元,吳 玲,歐澤深,等.從細(xì)粒煤泥中回收精煤的分選與脫水技術(shù)研究[J].煤炭學(xué)報,2004,29(5):602-605.

Xie Guangyuan,Wu Ling,Ou Zeshen,et al.Study on separation and dewatering techniques of recovering clean coal from fine coal [J].Journal of China Coal Society,2004,29(5):602-605.

[21] Neethling S J,Lee H T,Cilliers J J.Simple relationships for predicting the recovery of liquid from flowing foams and froths[J].Mining Engineering,2003,16(11):1123-1130.

[22] Duarte A C P,Grano S R.Mechanism for the recovery of silicate gangue minerals in the flotation of ultrafine sphalerite[J].Minerals Engineering,2007,20(4):766-775.

[23] Fan Maoming,Tao Daniel,Honaker Rick,et al.Nanobubble generation and its applications in froth flotation(part II):Fundamental study and theoretical analysis[J].Mining Science and Technology, 2010,20(2):159-176.

[24] 謝廣元,吳 玲,歐澤深,等.煤泥分級浮選工藝的研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2005,34(6):756-760.

Xie Guangyuan,Wu Ling,Ou Zeshen,et al.Research on fine coal classified flotation flow sheet[J].Journal of China University of Mining&Technology,2005,34(6):756-760.

Enhanced separation of high concentration coal slurry by a two stages process with different flotation columns

XIE Guang-yuan1,2,NI Chao1,ZHANG Ming3,LIU Bo1,DAI Li-qi1,WANG Xue-xia1,PENG Yao-li1,2,SHA Jie1,2

(1.School of Chemical Engineering and Technology,China University of Mining&Technology,Xuzhou 221116,China;2.Key Laboratory of Coal Processing and Efficient Utilization,Ministry of Education,China University of Mining&Technology,Xuzhou 221116,China;3.School of Chemical Engineering,University of Queensland,Brisbane QLD4072,Australia)

high concentration;coal slurry;flotation column;two stages process

:In order to improve effect separation of high concentration coal slurry,a jet flotation column(JFC)and a cyclonic micro-bubble flotation column(FCMC)was adopted to comprise a two stage flotation system(JFC&FCMC) combining advantages of the two flotation columns.A favorable performance was obtained in treating high concentration coal slurry with the JFC&FCMC flotation system when compared with that of the single stage FCMC system.The comparison of results at the same clean coal ash level indicate that,when feed concentrations are set at 100,120, 140,160 g/L,clean coal yields of JFC&FCMC system are 2.85%,1.82%,0.93%,1.20%higher(1.70%on average)respectively than that of single stage FCMC,flotation perfect indexes of all size fractions are 1.17%,0.56%, 1.48%,1.59%higher(1.20%on average)respectively,while a more significant increase is obtained at the 0.50-0.25 mm coal slime,whose flotation perfect index are 8.22%,6.15%,8.83%,9.51%higher(8.18%on average)in each concentration.So it can be concluded that JFC&FCMC system can combine the advantages of JFC and FCMC whereby separating whole fraction of high concentration coal slurry effectively.Its superiority over FCMC in treating high concentration coal slurry rises with the coal slurry concentration.

謝廣元,倪 超,張 明,等. 改善高濃度煤泥水浮選效果的組合柱浮選工藝[J].煤炭學(xué)報,2014,39(5):947-953.

10.13225/ j.cnki.jccs.2013.1103

Xie Guangyuan,Ni Chao,Zhang Ming,et al.Enhanced separation of high concentration coal slurry by a two stages process with different flotation columns[J].Journal of China Coal Society,2014,39(5):947-953.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2013.1103

2013-08-05 責(zé)任編輯:張曉寧

高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金資助項目(20110095120021);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(2010QNB08);江蘇省2013年度普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目(CXLX13_953)

謝廣元(1962—),男,江蘇泰興人,教授,博士生導(dǎo)師,博士。Tel:0516-83591056,E-mail:xgywl@163.com

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0253-9993(2014)05-0947-07