王微微，劉雨苗，陳立龍

(唐山森普工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 唐山 064000)

PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的研究與應(yīng)用

王微微，劉雨苗，陳立龍

(唐山森普工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 唐山 064000)

闡述了PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點(diǎn)，并介紹了其在山西臨汾新絳礦區(qū)一座選煤廠的應(yīng)用情況。在入選原煤煤質(zhì)不變及浮選產(chǎn)品指標(biāo)基本相同的條件下，重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器比葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器浮選完善指標(biāo)提高1.43百分點(diǎn)，噸原煤浮選藥劑費(fèi)用降低48.53%，每年節(jié)電約2.5萬kW·h，可有效地降低選煤廠生產(chǎn)成本。

浮選；礦漿預(yù)處理；PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器；葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器；浮選完善指標(biāo)；藥劑用量

浮選法是目前細(xì)粒和極細(xì)粒煤泥分選應(yīng)用最多、最有效的一種分選方法。在浮選生產(chǎn)中，浮選入料不僅需要有合適、穩(wěn)定的入料濃度，并且需要與浮選藥劑有一定的接觸時(shí)間，因此浮選作業(yè)前一般需要設(shè)置調(diào)漿設(shè)備，即礦漿預(yù)處理設(shè)備。目前，選煤廠普遍應(yīng)用的礦漿預(yù)處理設(shè)備主要有攪拌桶、礦漿準(zhǔn)備器、管道預(yù)處理器和礦漿預(yù)處理器等等[1]。攪拌桶是新中國成立后我國選煤廠使用最廣泛的一種設(shè)備，它通過葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)來混合煤漿和藥劑，混合時(shí)間短，效果差，目前已很少使用；礦漿準(zhǔn)備器于上世紀(jì)80年代開始應(yīng)用于我國選煤廠，其分散效果好，但工作可靠性差，藥劑乳化噴嘴易堵塞；近年來推廣的管道預(yù)處理器占地少，不需要?jiǎng)恿ο?，但其混合均勻程度取決于它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和煤漿流速，并且由于混合時(shí)間有限，混合效果也不理想；礦漿預(yù)處理器工藝效果差，動(dòng)力消耗高，浮選藥劑耗量高，混合效果差。基于上述設(shè)備存在的問題，迫切需要一種霧化效果好，浮選藥劑能與煤漿充分混合的設(shè)備，為此研發(fā)了PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器。

1 PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器

目前在選煤生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器(圖1)主要由進(jìn)料口、稀釋水入口、桶體、錐形循環(huán)筒、葉輪定子混合器、進(jìn)氣管、加藥嘴和排料口組成[1]。其工作原理為：葉輪定子組呈傘形分為上下兩層，工作時(shí)上層葉輪吸入浮選劑和空氣，形成氣溶膠;下層葉輪具有大流量特征,從底部吸進(jìn)入浮煤漿,并促進(jìn)礦粒循環(huán)與懸浮，并同時(shí)完成預(yù)礦化。與葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器不同，PAD重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器是利用礦漿自身的重力和流體流變特性來實(shí)現(xiàn)礦漿預(yù)處理過程的技術(shù)。PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器是基于重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理技術(shù)，結(jié)合煤泥浮選預(yù)處理工藝要求設(shè)計(jì)的，現(xiàn)有PAD-1500、PAD-2000、PAD-2500、PAD-3000和PAD-3500五種規(guī)格產(chǎn)品投入使用，與我國煤用浮選機(jī)相匹配。

圖1 葉輪機(jī)械攪拌式礦漿預(yù)處理器結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 結(jié)構(gòu)

PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器由高壓氣流引射霧化裝置和浮選藥劑流態(tài)混合裝置組成。其中：浮選藥劑高壓氣流引射霧化裝置作用是使浮選藥劑分散，由加藥管路1和霧化器2組成；流態(tài)混合裝置則用于混合礦漿，由礦漿入料口3、箱體4、礦漿均分器5、流態(tài)混合單元6、出料口7和支腿8組成。

PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示[2]。

1.2 工作原理

工作時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入浮選藥劑霧化器2中，經(jīng)噴嘴高速噴出，在噴射室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，形成抽吸作用，將加藥管路1中的浮選藥劑快速吸入、分散、霧化，使霧狀浮選藥劑彌散在箱體內(nèi)；礦漿從入料口3給入到箱體4內(nèi)，首先進(jìn)入礦漿均分器5，通過二次溢流，沿圓周均勻分配到最上層流態(tài)混合單元6；之后，礦漿在自身重力的作用下，從上至下沿各層流態(tài)混合單元向下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中與霧狀浮選藥劑接觸混合，并且在運(yùn)動(dòng)過程中，受流態(tài)混合單元紊流堰的作用，不斷地上下起伏翻滾，提高了礦漿的紊流程度；由于各層流態(tài)混合單元橫截面為圓形，當(dāng)?shù)V漿沿流態(tài)混合單元從中心向周邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，流態(tài)混合單元上的礦漿流層隨之變薄，當(dāng)?shù)V漿沿流態(tài)混合單元從周邊向中心運(yùn)動(dòng)時(shí)，流態(tài)混合單元上的煤漿流層隨之逐漸變厚，如此往復(fù)，礦漿在運(yùn)動(dòng)中不斷地?cái)U(kuò)散、聚合[4]，從而形成了大量二次流和渦流，礦漿相互不斷碰撞、摩擦，提高了礦漿紊流程度，強(qiáng)化了混合效果[5]；最后，礦漿到達(dá)處理器底部，從出料口7流出，進(jìn)入浮選機(jī)分選。

1—加藥管路；2—浮選藥劑霧化器；3—礦漿入料口；4—箱體；5—礦漿均分器；6—流態(tài)混合單元；7—出料口；8—支腿；

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

PAD型重力流態(tài)式煤漿預(yù)處理器技術(shù)特點(diǎn)為：

(1)壓縮空氣噴射引流式霧化器結(jié)構(gòu)簡單，霧化效果好，浮選劑霧化后，霧滴粒度均勻、直徑小，具有明顯的降耗效果[3]，一般可節(jié)省浮選劑用量20%左右。

(2)流態(tài)混合單元上設(shè)有紊流堰，礦漿沿流態(tài)混合單元向下運(yùn)動(dòng)的過程中，受紊流堰的作用，紊流程度提高，強(qiáng)化了混合效果。

(3)設(shè)備自身沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，無噪聲，故障率低，可靠性好，維護(hù)工作量小。

(4)采用重力流態(tài)式礦漿跌落混合技術(shù)，不需動(dòng)力。藥劑高壓氣流引射霧化分散所需壓縮空氣量很小，功耗極低[6]。

2 實(shí)際應(yīng)用

2.1 入浮煤泥性質(zhì)

試驗(yàn)煤樣為山西臨汾新絳礦區(qū)一選煤廠浮選入料。試驗(yàn)參照GB/T477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》[7]、GB/T4757—2013《煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法》[8]和MT/T144—1997《選煤試驗(yàn)室分步釋放浮選試驗(yàn)方法》[9]進(jìn)行。浮選入料的篩分試驗(yàn)與分步釋放浮選試驗(yàn)結(jié)果列于表1、表2，浮選速度試驗(yàn)結(jié)果列于表3。試驗(yàn)煤漿濃度為80 g/L，輕柴油用量為1.0 kg/t，仲辛醇用量為0.1 kg/t。

表1 浮選入料篩分試驗(yàn)結(jié)果

表2 浮選入料分步釋放浮選試驗(yàn)結(jié)果

由表1可見，浮選入料的主導(dǎo)粒級為<0.045 mm粒級，且灰分較其他各粒級高很多。這部分物料比表面積大，吸附藥劑的能力強(qiáng)，浮選選擇性差。

圖3為根據(jù)表3數(shù)據(jù)繪制的可浮性曲線圖，計(jì)算可得，當(dāng)浮選精煤灰分為11.0%時(shí)，精煤產(chǎn)率為68.28%，可燃體回收率為75.68%，依據(jù)MT/T 259—1991《煤炭可浮性評定方法》[10]可判定該浮選入料可浮性等級為“中等可浮”。

表3 浮選入料浮選速度試驗(yàn)結(jié)果

最開始的15 s刮出的精煤灰分為9.89%，接下來的15 s刮出的精煤灰分為11.27%，兩者僅相差1.38個(gè)百分點(diǎn)，說明該浮選入料的浮選速度快，選擇性差。這主要是由于浮選入料中含有大量的高灰細(xì)泥造成的，與篩分試驗(yàn)的結(jié)果是吻合的。

β—精煤產(chǎn)率-灰分曲線；ν—尾煤產(chǎn)率-灰分曲線；τ—浮選時(shí)間-精煤產(chǎn)率曲線

2.2 PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器與葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器效果對比

2.2.1 單機(jī)檢測

表4列出了山西臨汾新絳礦區(qū)兩座使用PAD型重力流態(tài)式、葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器的浮選單機(jī)檢查結(jié)果對比。

表4 PAD型重力流態(tài)式、葉輪攪拌式礦漿處理器浮選單機(jī)檢查指標(biāo)Table 4 Performances of PAD the gravity-flow and impeller agitated pulp preprocessors

注：浮選精煤灰分要求10.50%～11.00%

從表4可知：使用PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的選煤廠在表征浮選總體技術(shù)指標(biāo)的浮選完善指標(biāo)高4.06個(gè)百分點(diǎn)的情況下，捕收劑和起泡劑用量僅為使用葉輪攪拌式預(yù)處理器選煤廠的60%。

2.2.2 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

在入選相同原煤的情況下，兩座選煤廠的浮選技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

表5 PAD型重力流態(tài)式、葉輪攪拌式礦漿處理器浮選經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

注：浮選精煤灰分要求10.50%～11.00%。

從表5可知：與使用葉輪攪拌式預(yù)處理器的選煤廠相比，使用PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的選煤廠在浮選完善指標(biāo)提高1.43百分點(diǎn)的情況下，噸原煤浮選藥劑費(fèi)用降低48.53%，節(jié)省浮選藥劑效果明顯，可有效降低選煤廠的生產(chǎn)成本。

3 效果分析

3.1 節(jié)能效果

生產(chǎn)實(shí)踐表明，PAD-2000型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器投入使用后，在入選原煤煤質(zhì)沒有變化，浮選指標(biāo)基本相同的情況下，比采用葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器時(shí)的噸原煤浮選藥劑費(fèi)用降低48.53%，降耗效果明顯，該廠每年洗選原煤60萬t，則每年可節(jié)約浮選藥劑成本19.80萬元。此外，葉輪攪拌式礦漿預(yù)處理器的配套電動(dòng)機(jī)功率為5.5 kW，而PAD型煤漿預(yù)處理器無配套電機(jī)，每年還可節(jié)電約2.5萬kW·h。

3.2 降耗效果

PAD-2000型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器投入使用后，在浮選指標(biāo)基本相同的情況下，噸原煤捕收劑、起泡劑用量僅為葉輪攪拌式預(yù)處理器60%，降耗效果明顯。另外，PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器本身沒有運(yùn)動(dòng)部件，不需供電運(yùn)行，不需注油潤滑，幾乎沒有維護(hù)工作量。

4 結(jié)語

山西臨汾新絳礦區(qū)選煤廠PAD-2000型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的生產(chǎn)實(shí)踐表明：使用PAD-2000型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器后,浮選生產(chǎn)所需的捕收劑、起泡劑用量僅為葉輪攪拌式預(yù)處理器的60%，浮選藥劑用量大大減少，每年還可節(jié)約浮選藥劑成本19.80萬元,從而大大降低了選煤生產(chǎn)成本，提高了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。此外,PAD系列煤漿預(yù)處理器結(jié)構(gòu)簡單,本身無動(dòng)力消耗, 每年可節(jié)電2.5萬kW·h,生產(chǎn)管理費(fèi)用低廉。目前，PAD系列煤漿預(yù)處理器已在通化八寶、靈石興慶、棗莊付村等十余座選煤廠得到推廣與應(yīng)用。

[1] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001:491-494.

[2] 樸正武，江明東，宋永平，等.PAD-2000型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器應(yīng)用效果分析[J].選煤技術(shù)，2015(3):40-42.

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[7] GB/T 477—2008 煤炭篩分試驗(yàn)方法[S].

[8] GB/T 4757—2013 煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法 [S].

[9] MT/T 144—1997 選煤試驗(yàn)室分步釋放浮選試驗(yàn)方法 [S].

[10] MT/T 259—1991煤炭可浮性評定方法[S].

Research and application of the PAD gravity-flow type flotation pulp preprocessor

WANG Wei-wei, LIU Yu-miao, CHEN Li-long

(Tangshan Shenzhou Engineering Design Co., Ltd., Tangshan 064000, Hebei, China)

An introduction is made in the paper of the structure, working principle and technical features of the PAD gravity-flow type flotation pulp preprocessor as well as the result of its application at a coal preparation plant in Xinjiang Mining Area, Linfeng, Shanci Province. Under the conditions of treating a raw coal with the same property and basically identical product indices, as compared with the impeller-agitated type of pulp processor, the use of the gravity-flow version can lead to an increase of flotation perfection index by 1.43 percentage points, a drop of the cost of agents per ton of raw coal treated by 48.53 percentage points and a save of power by 25 000 kW·h per year, effectively reducing, as a result, the operating cost of the plant.

flotation; feed pulp preprocessing; PAD gravity-flow type pulp preprocessor; impeller agitated type pulp preprocessor; flotation perfection index; consumption of flotation reagent

1001-3571(2016)04-0022-04

TD943

A

2016-07-31

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.006

王微微(1979—),女，山東省棗莊市人，工程師，從事選煤工藝和設(shè)備的研究工作。

E-mail：www@tssenpu.cn Tel：18833335480

王微微，劉雨苗，陳立龍. PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的研究與應(yīng)用[J]. 選煤技術(shù),2016(4):22-25.