李麗芳，張賢賢，李光輝，郝 星，閆 凱，吳大為

(1.唐山國華科技國際工程有限公司，河北 唐山 063020；2.北京國華科技集團有限公司，北京 101300)

兩種浮游選煤精選工藝流程分析

李麗芳1，張賢賢2，李光輝1，郝 星1，閆 凱2，吳大為2

(1.唐山國華科技國際工程有限公司，河北 唐山 063020；2.北京國華科技集團有限公司，北京 101300)

梗陽選煤廠采用煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程，潘一選煤廠采用煤泥全部精選工藝流程，結合生產(chǎn)檢查數(shù)據(jù)，對>0.045 mm和<0.045 mm兩個粒級的分選效果進行分析。數(shù)據(jù)分析表明：前者適用于<0.045 mm粒級灰分較低的浮選物料分選，后者僅適用于高灰細泥產(chǎn)率高的浮選物料分選。

精選工藝流程；二次浮選；兩段回收；全部精選；工藝效果

選煤廠的浮選精煤產(chǎn)量一般占總精煤產(chǎn)量的15%～30%，但其灰分卻遠高于重選精煤灰分，這種現(xiàn)象完全不能適應市場對煉焦精煤質量越來越高的要求。為解決這個難題，越來越多的選煤廠設置了浮游選煤精選工藝流程——煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程或煤泥全部精選工藝流程，這逐漸成為一種發(fā)展趨勢。筆者選取分別采用兩種分選工藝流程的梗陽選煤廠、潘一選煤廠的浮選生產(chǎn)系統(tǒng)系列檢查數(shù)據(jù)，并以>0.045 mm和<0.045 mm兩個粒級的分選效果來分析兩種精選工藝流程的工藝效果及其適應性。

1 煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程

1.1 工藝流程

近年來，煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程(圖1)得到一定推廣[1-3]，其適用于以不脫泥方式入選、三產(chǎn)品重介質旋流器為主選設備的選煤廠。按煤泥浮選工藝流程分類，其屬于部分精選工藝流程范疇。

該流程將煤泥粗選、精選和粗精煤泥回收組合為一個整體。在生產(chǎn)中，精煤磁選尾礦經(jīng)精煤泥弧形篩按浮選工藝要求分級后，篩下水作為入浮煤漿，經(jīng)煤漿預處理器處理后進行一次浮選作業(yè)(粗選作業(yè))，分選出粗選精煤和尾煤；精煤泥弧形篩篩上物摻入粗選精煤，為保證沉降過濾式離心機正常工作，采用截粗弧形篩除去其中的粗粒和雜物，再由離心機脫水回收，脫水后的粗精煤泥摻入重選精煤；攜帶細泥的離心液(含濾液)經(jīng)煤漿預處理器處理后進行二次浮選作業(yè)(精選作業(yè))，二次浮選尾煤與一次浮選尾煤一起進入煤泥水處理系統(tǒng)，二次浮選精煤由壓濾機脫水回收后也摻入重選精煤。壓濾機濾液作為循環(huán)水繼續(xù)使用。

圖1 煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程

1.2 計算入料粒度組成

梗陽選煤廠采用煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程，2013年對浮選生產(chǎn)系統(tǒng)進行了系列檢查?？紤]到煤泥在生產(chǎn)過程中的粉碎情況，按各精煤產(chǎn)物和尾煤產(chǎn)物的產(chǎn)率比例及各自的粒度組成，將二者折算成精煤泥弧形篩的計算入料(表1)，也就是浮選生產(chǎn)系統(tǒng)的計算入料，據(jù)此對入料粒度組成進行分析。

表1 浮選生產(chǎn)系統(tǒng)計算入料粒度組成Table 1 Calculated feed size dstribution of flotation systemin Gengyang coal preparation plant %

由表1可知:

(1)精煤泥弧形篩入料為精煤脫介篩篩下水，由于原煤的單體解離程度好，且受到原煤重介質旋流器和煤泥重介質旋流器分選過程的影響，0.25～0.125 mm粒級的灰分為8.40%，說明該選煤廠的重力選煤分選下限已<0.125 mm。

(2)隨著煤泥粒度的減小，各粒級灰分有上升趨勢。>0.075 mm粒級的灰分增幅較平緩，<0.045 mm粒級的灰分增幅很大；與0.075～0.045 mm粒級的灰分相比，<0.045 mm粒級的灰分上升11.45個百分點，這說明部分高灰礦物富集在細泥中。

(3)該選煤廠的商品煤(煉焦精煤)灰分指標隨用戶要求不同存在差異，一般在8.80%～9.30%之間。入料中>0.045 mm粒級的加權平均灰分為9.26%，基本達到精煤產(chǎn)品質量要求。對于浮選生產(chǎn)系統(tǒng)(包括粗精煤泥回收和浮選作業(yè))而言，應注重>0.045 mm粒級的回收，即浮選精煤可燃體回收率越高越好，同時應重視<0.045 mm粒級的有效分選。

1.3 綜合精煤和綜合尾煤的粒度組成

根據(jù)梗陽選煤廠浮選生產(chǎn)系統(tǒng)檢查結果，計算出綜合精煤和綜合尾煤。為便于統(tǒng)計和計算，分別以>0.045 mm和<0.045 mm兩個粒級來代表精煤泥和尾煤泥，二者的粒度組成如表2、表3所示。

由表2、表3可知：

(1)由沉降過濾式離心機脫水產(chǎn)物組成的粗精煤泥是浮選生產(chǎn)系統(tǒng)的主導產(chǎn)物，其中<0.045 mm粒級產(chǎn)率較少(為10.99%)。二次浮選泡沫脫水后產(chǎn)生的精煤濾餅的產(chǎn)率僅為前者的41.63%，且以<0.045 mm粒級為主導粒級，產(chǎn)率約為70%。截粗篩精煤產(chǎn)率最低，以粗粒為主。綜合精煤以>0.045 mm粒級為主導粒級，產(chǎn)率在70%以上，灰分不到8%。

(2)一次、二次浮選尾煤及綜合尾煤均以灰分高的<0.045 mm粒級為主，一次浮選尾煤中>0.045 mm粒級灰分高達51.88%，二次浮選尾煤中>0.045 mm粒級灰分低，但其占入料產(chǎn)率很小。

表2 精煤泥粒度組成

表3 尾煤泥粒度組成

1.4 數(shù)據(jù)分析

就煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程的浮選生產(chǎn)系統(tǒng)整體而言，可看作僅出兩種產(chǎn)物，即綜合精煤和綜合尾煤。

(1)對于占入料產(chǎn)率為68.25%、灰分為9.26%的>0.045 mm粒級來說，工藝上要求盡可能加大回收力度而減少損失，可采用浮選精煤可燃體回收率指標來衡量回收效果。浮選精煤可燃體回收率計算式為：

式中：E1為浮選精煤可燃體回收率，%；γc為精煤產(chǎn)率，%；Ac為精煤灰分，%；Af入料灰分，%。

(2)對于占入料產(chǎn)率為31.75%、灰分為26.10%的<0.045 mm粒級來說，工藝上要求盡可能完善其選擇性，提高分選效果，可采用浮選完善指標來判定工藝效果[4-5]。浮選完善指標計算式為：

η=E1-E2，

式中：η為浮選完善指標，%；E2為精煤非可燃體混雜率，%。

>0.045 mm粒級、<0.045 mm粒級及全粒級的工藝效果如表4所示。

表4 煤泥兩次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程的工藝效果

由表4可知：

(1)整個生產(chǎn)系統(tǒng)從灰分為14.61%的入料中分選出產(chǎn)率為91.04%、灰分為9.26%的精煤(其灰分與全廠精煤灰分基本持平)，浮選精煤可燃體回收率在96%以上，分選指標良好。

(2)對于占入料2/3以上的灰分為9.26%的>0.045 mm粒級來說，其本身灰分并不高，單體解離出的高灰礦物很少，工藝要求多回收精煤而不是大幅度地降灰。從該粒級最終分選出灰分為7.81%、產(chǎn)率為96.56%的精煤，同時分選出少量灰分為49.54%的尾煤，浮選精煤可燃體損失率為1.92%，達到了預期目標。

(3)就入料灰分為26.10%的<0.045 mm粒級而言，從其中最終分選出產(chǎn)率約為80%、灰分為13.07%的精煤和灰分高達75.66%的尾煤，損失于尾煤的浮選精煤可燃體僅為6.86%，從尾煤中排出的非可燃體達60.35%，浮選完善指標為53.49%，分選指標良好。

由于該廠煤質較好，精煤泥灰分容易保證，故一次、二次浮選均不添加稀釋水，入浮煤漿濃度分別為105.4、132.89 g/L；如果適當添加稀釋水，降低入浮煤漿濃度，分選效果將會更好。

在煤泥浮選過程中，一次浮選的重點是提高精煤產(chǎn)率。粗選精煤(泡沫)粒度組成如表5所示。

表5 粗選精煤(泡沫)粒度組成Table 5 Size distribution of roughing flotation concentrate (froth) in Gengyang coal preparation plant %

由表5可知：>0.045 mm粒級的累計產(chǎn)率為62.56%，加權平均灰分僅為7.96%，已是“合格產(chǎn)品”；<0.045 mm粒級的產(chǎn)率為37.44%，灰分高達15.79%，致使整體精煤灰分升高2.93個百分點。

煤泥精選的目的就是降灰，降灰的對象只是<0.045 mm粒級細泥；采用沉降過濾式離心脫水機對精煤泥進行一次脫水的目的之一，是將灰分不符合要求的細泥脫除。根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)系列檢查數(shù)據(jù)分析，離心機的低灰粗粒回收率為81.03%，細泥脫除率為75.19%，即有3/4的細泥隨離心液(含濾液)進行二次浮選，而產(chǎn)率在60%以上的、灰分合格的>0.045 mm粒級沒有一起再浮選。從技術經(jīng)濟角度來看，目前的分選情況良好。

2 煤泥全部精選工藝流程

2.1 工藝流程

潘一選煤廠采用原煤不脫泥入選、三產(chǎn)品重介質旋流器分選的洗選工藝，煤泥浮選采用我國傳統(tǒng)的煤泥全部精選工藝流程(圖2)。在生產(chǎn)中，精煤泥弧形篩篩下水由脫泥池脫除部分細泥后經(jīng)煤漿預處理器進入粗選作業(yè)環(huán)節(jié)，全部粗選精煤再次分選后，精選泡沫由加壓過濾機脫水回收，濾餅摻入重選精煤中。過濾機濾液返回精選浮選機，粗選、精選尾煤均進入煤泥水系統(tǒng)處理[6-7]。

圖2 煤泥全部精選工藝流程Fig.2 Process flowsheet of re-cleaning of all rougher coal flotation concentrate

2.2 粒度組成

2014年5月潘一選煤廠對浮選生產(chǎn)系統(tǒng)進行了系列檢查，按精煤(濾餅)和粗選、精選尾煤的產(chǎn)率比例及各自的粒度組成，折算出進入浮選生產(chǎn)系統(tǒng)的計算入料粒度組成，如表6所示。

表6 浮選生產(chǎn)系統(tǒng)計算入料粒度組成Table 6 Calculated feed size dstribution of flotation systemin Gengyang coal preparation plant %

由表6可知：

(1)重選精煤灰分要求在10%以下時，潘一選煤廠重選的分選下限不如梗陽選煤廠，分選下限僅為0.5 mm。隨著入料粒度的減小，各粒級灰分呈緩慢增大的趨勢，但<0.045 mm粒級的灰分發(fā)生了突變，突增至46.95%，且產(chǎn)率達51.56%。這說明入選原煤中混有相當數(shù)量的高灰礦物，這部分礦物在濕法選煤過程中形成了次生細泥，不但使入料灰分增高，而且大大增加了分選難度。

(2)>0.045 mm粒級的累計產(chǎn)率為48.44%，加權平均灰分為13.31%，對于潘一選煤廠而言，不能只注重于提高浮選精煤可燃體回收率，而且也要兼顧適當?shù)慕祷摇?0.045 mm粒級的產(chǎn)率最大，是入料的主導粒級，且灰分很高，這對分選精度提出了更高要求。

2.3 數(shù)據(jù)分析

將潘一選煤廠煤泥全部精選工藝流程看作一個整體，可認為分選出兩種產(chǎn)物，即精選精煤(濾餅)和綜合尾煤。根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)檢查的結果，計算出該選煤廠>0.045 mm粒級、<0.045 mm粒級及全粒級的工藝效果。不同粒級的工藝效果如表7所示。

表7 煤泥全部精選工藝流程的工藝效果

由表7可知：

(1)從灰分為30.65%的入浮煤泥中分選出產(chǎn)率為66.87%、灰分為10.85%的精選精煤和灰分為70.63%的尾煤，浮選精煤可燃體在尾煤中的損失率約為14%，從精煤中排除的非可燃體在3/4以上，浮選完善指標達62.29%，分選指標優(yōu)良。

(2)對于入料灰分為13.31%的>0.045 mm粒級，經(jīng)全部精選后最終精煤中該粒級灰分降至9.93%，即降灰幅度為3.38個百分點。由于入料中>0.045 mm粒級的灰分并不高，單體解離的高灰礦物少，精煤的非可燃體混雜率高屬正?，F(xiàn)象。>0.045 mm粒級的浮選精煤可燃體回收率接近92%，分選指標較好。

(3)從灰分為46.95%的<0.045 mm粒級中分選出產(chǎn)率為46.50%、灰分為12.50%的精煤及灰分為76.90%的尾煤，分選指標很好。精煤中非可燃體混雜率僅為12.38%，即已有87.62%的非可燃體從尾煤中排除，該粒級的浮選完善指標高達64.32%。

為了保證<0.045 mm粒級的分選效果，潘一選煤廠采用低濃度浮選的操作措施，粗選、精選的入浮煤漿濃度分別為59.2、108.5 g/L，且浮選機配置有足夠的容積。經(jīng)五次測試的粗選泡沫平均粒度組成如表8所示。

表8 潘一選煤廠粗選精煤平均粒度組成

由表8可知：>0.25、0.25～0.125、0.125～0.075、0.075～0.045 mm 四個粒級的灰分均隨粒度減小而增大，但增幅較平緩。>0.045 mm粒級的累計產(chǎn)率達67.29%，加權平均灰分為10.82%，此灰分小于潘一選煤廠對浮選精煤灰分的要求(<11%)。粗選精煤灰分高達13.26%，這是灰分為18.28%的細泥造成的。

為了進一步將約占1/3的細泥灰分降低，不得不將2/3以上的、灰分合格的>0.045 mm粒級一起再次精選，這就需要承擔精選作業(yè)的浮選設備容積相應增大。但是精選過程中這些低灰顆粒不可能得到百分之百的回收，必然有部分損失在尾煤中，從技術經(jīng)濟合理性分析，這不太合理。從目前技術水平來看，對于含有大量高灰細泥的浮選入料全部精選，這只能算無奈的選擇[8-9]。

3 結語

我國的煤泥可浮性較差，絕大多數(shù)煉焦煤選煤廠都存在重選精煤為浮選精煤“背灰”的現(xiàn)象。為適應市場對精煤產(chǎn)品質量越來越高的要求，在選煤廠設置煤泥精選工藝逐漸成為我國當前選煤技術發(fā)展的趨勢之一。

浮選精煤灰分之所以居高不下，絕大多數(shù)是因為精煤中<0.045 mm粒級灰分高。梗陽選煤廠采用煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收工藝流程，在此工藝流程中沉降過濾式離心脫水機兼有脫泥作用，將其離心液(含濾液)攜帶的細泥進行二次浮選，可進一步降低浮選精煤灰分。此工藝流程已在我國260余座選煤廠得到成功運用，不但能提高精煤產(chǎn)品質量，而且能增加煤炭資源的有效回收率。

對于<0.045 mm粒級灰分高、產(chǎn)率高的煤泥，因受制于沉降過濾式離心脫水機的脫泥率(僅為75%)，以及出于徹底杜絕高灰細泥的混雜考慮，仍要采用傳統(tǒng)的煤泥全部精選工藝流程。潘一選煤廠采用低濃度的操作措施和設置足夠容積的浮選設備，對含有高灰分、高產(chǎn)率的細泥浮選，取得良好的分選指標。但要指出的是，將粗選精煤中大部分>0.045 mm粒級灰分已合格者與細泥一起再選，只能算是不得已的辦法。

[1] 許 華,常少雄,馬心兵，等. 煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收流程在梗陽選煤廠的應用[J]. 煤炭加工與綜合利用,2015(5)：1-6,10.

[2] 王萬明,姜 云,李 強，等. 煤泥兩段浮選-兩段脫水回收工藝在友誼選煤廠的應用[J]. 煤炭加工與綜合利用,2010(2)：7-11.

[3] 朱家堯,尹建超,劉書瑩，等. 精煤泥兩次浮選、兩段脫水工藝在田陳礦選煤廠的應用[J]. 煤質技術,2013(4)：58-60,63.

[4] 吳大為,閆銳敏. 浮游選煤技術(修訂版)[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2014.

[5] 于 宇,倪貴平,吳 靜，等. 煤用噴射式浮選機在望峰崗選煤廠的應用[J]. 煤質技術,2008(3)：56-59.

[6] 于 宇,朱 鐸,朱金波，等. 浮選入料脫泥池在潘一礦選煤廠的應用研究[J]. 選煤技術,2013(1)：45-48.

[7] 朱勇武,于 宇,袁紅軍，等. 高灰分細粒煤泥的分選[J]. 煤炭加工與綜合利用,2013(3)：1-6.

[8] 于一棟,武麗麗,常少雄，等. 沉降過濾式離心脫水機在煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收系統(tǒng)中的工藝效果[J]. 煤炭加工與綜合利用，2014(1)：2-5.

[9] 張昌明,姜長海,閻文燕,等. LWZ1200×1800型沉降過濾式離心脫水機用于精煤泥脫水[J]. 煤質技術,2007(1)：48-50.

Analysis of two coal flotation cleaning processes

LI Li-fang1, ZHANG Xian-xian2, Li Guang-hui1, HAO Xing1, YAN Kai2, WU Da-wei2

(1. Tangshan Guohua International Engineering Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063020, China；2. Beijing Guohua Technology Group Ltd., Beijing 101300, China)

While two-stage flotation process for coal slime & two-stage recovery technology for clean coal slime is used in Gengyang coal preparation, cleaning process for all coal slime is employed in Panyi coal preparation. According to production data, comparing separation effect between plus 0.045 mm slime and minus 0.045mm materials, the former technology is appropriate for the minus 0.045mm materials, and the latter is only applied to high-ash fine slime.

cleaning process; two-stage flotation; two-stage recovery; cleaning for all; process effect

TD943

A

1001-3571(2015)04-0037-05

2015-05-19

10.16447/j.cnki.cpt.2015.04.010

李麗芳(1980—)，女，河北省邢臺市人，工程師，從事選煤廠新建、改造設計與調試工作。

E-mail: llf@ghkj.cn Tel: 0315-5913445