鹿倩倩

(山西西山煤電股份有限公司西曲礦選煤廠，山西 太原 030200)

隨著不可再生能源(煤和石油等)的不斷開采，其儲量在不斷減小，因此，現(xiàn)在國家越來越重視礦產(chǎn)資源的再利用。例如，從金屬礦的尾礦產(chǎn)物中再進(jìn)行稀有金屬的回收[1-2]。煤炭在能源結(jié)構(gòu)中占有主要的地位，而充分發(fā)揮煤體效能的主要方式就是加大煤體的利用率。浮選尾煤具有高黏度、高灰分且粒度較小的特征，當(dāng)尾煤所含灰分比例較小時，尾煤無法被再次利用，從而造成了資源的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)效益的降低，故進(jìn)行尾煤再選對緩解能源緊缺現(xiàn)狀及提高資源利用率都具有重要的意義[3-4]。筆者通過浮選機(jī)進(jìn)行了浮選尾煤再選的試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中改變不同控制參數(shù)來分析浮選尾煤的再選效果，從而提取最大產(chǎn)率的精煤，達(dá)到確定浮選尾煤再選的合理試驗(yàn)條件。

1 浮選尾煤性質(zhì)的測試

對某選煤廠的浮選尾煤進(jìn)行粒度篩分測試，得到了該尾煤在不同粒度下的產(chǎn)量值和灰分值，如表1所示。從篩選結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，浮選尾煤的灰分為46.44%，小于50%，無法直接利用，需要進(jìn)行再次浮選；同時，粒度在0.125 mm～0.250 mm尾煤的累計(jì)產(chǎn)率和灰分分別為42.01%和25.80%，說明較大粒度尾煤的產(chǎn)率較高，但灰分值較低，而且該粒度范圍內(nèi)的尾煤是尾煤再選的主體；粒度在0.125 mm以下的尾煤灰分均大于54.54%，說明細(xì)粒尾煤的灰分值較高，故在進(jìn)行浮選尾煤的再選試驗(yàn)時應(yīng)該將該部分細(xì)粒尾煤除去，以減小對尾煤再選產(chǎn)物的污染。

表1 尾煤粒度篩分測試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

在除去粒度0.125 mm以下的尾煤后，將篩上物作為尾煤再選的入料，對篩上物進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，由此得到的不同密度級的產(chǎn)率和灰分如第28頁表2所示。密度級低于1.4 g/mL尾煤的產(chǎn)率為49.19%，密度級在1.4 g/mL～1.6 g/mL尾煤的產(chǎn)率為30.66%，密度級高于1.6 g/mL尾煤的產(chǎn)率為20.15%；從灰分統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，密度級在1.4 g/mL～1.6 g/mL尾煤的產(chǎn)率較高，同時灰分值也在較高水平，在浮選尾煤再選過程中會影響浮選效果，故需要對篩上物進(jìn)行磨礦。有研究指出，當(dāng)尾煤密度級過大(>1.8 g/mL)時，在磨礦作用下會轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋曳智伊６容^小的煤泥，使得浮選脫灰的效果減弱。綜合分析，進(jìn)行正式的浮選尾煤再選工作之前，先要進(jìn)行粗選，獲得粒度較大的煤泥，再通過棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦，控制濃度為30%，時間為4 min，所得入料才可以進(jìn)行再選試驗(yàn)。該試驗(yàn)流程如第28頁圖1所示。

2 浮選尾煤再選的試驗(yàn)過程

本次試驗(yàn)所用的浮選機(jī)為單槽式浮選機(jī)，容積為1 L；選擇捕收劑為煤油；再選過程中浮選機(jī)的攪拌速率是恒定的，保持在2 000 r/min。試驗(yàn)主要分為以下幾個過程：

表2 篩上物中不同密度級的產(chǎn)率和灰分統(tǒng)計(jì)表

圖1 浮選尾煤工藝流程示意圖

1) 在槽體內(nèi)裝入1 L的篩上物，恒速攪拌30 s，使篩上物在槽體內(nèi)分布均勻；

2) 倒入些許煤油，充分?jǐn)嚢杓s1.5 min，加入起泡劑，繼續(xù)恒速攪拌1.5 min，完成漿液的調(diào)制工作；

3) 保持充其量為0.3 m3·(m2·min)-1，繼而進(jìn)行浮選工作，控制時間為6 min，完成浮選工作。為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每次試驗(yàn)均需進(jìn)行3組。

4) 對浮選尾煤產(chǎn)出的精礦和尾礦進(jìn)行收集和烘干，然后進(jìn)行化驗(yàn)分析。

本次試驗(yàn)基于公式(1)和公式(2)，對浮選尾煤再選的效率進(jìn)行測定和評價(jià)。

(1)

式中：Ay為再選尾煤篩上物的灰分值；γj為浮選得到的精煤產(chǎn)率；Aj為浮選得到的精煤灰分值；η為浮選完善指標(biāo)。

(2)

式中：ξ為可燃?xì)怏w回收率。

3 浮選結(jié)果分析

3.1 不同煤油用量下浮選結(jié)果分析

進(jìn)行不同煤油用量下浮選結(jié)果的測試時，控制起泡劑用量為200 g/t，得到的浮選結(jié)果見表3所示。從表3中可以發(fā)現(xiàn)，浮選精煤和尾煤的灰分均隨著煤油用量的增加而增大。但隨著煤油用量的增加，浮選精煤的產(chǎn)率逐漸提高，說明較高的煤油用量下浮選尾煤再選的效果更好。另一方面，浮選得到的可燃?xì)怏w回收率也隨著煤油用量的增加而提高，但浮選完善指標(biāo)表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢，當(dāng)煤油用量為600 g/mL時，浮選完善指標(biāo)達(dá)到最大值。綜合考慮浮選效果和成本問題，認(rèn)為浮選所用的煤油用量應(yīng)該控制到600 g/mL。

表3 不同煤油用量下浮選結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2 不同篩上物濃度下浮選結(jié)果分析

進(jìn)行不同篩上物濃度下浮選結(jié)果的測試時，控制起泡劑用量同樣為200 g/t，煤油用量600 g/mL，得到浮選結(jié)果見表4所示。從表4中可以發(fā)現(xiàn)，隨著煤油用量的增加，浮選精煤產(chǎn)率和灰分均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，在120 g/L下，精煤產(chǎn)率和灰分達(dá)到最大值，分別為69.69%和12.79%；同樣，浮選完善指標(biāo)和可燃?xì)怏w回收率2個參數(shù)也表現(xiàn)為先增大后減小的特征，當(dāng)120 g/L煤油用量下，浮選完善指標(biāo)和可燃?xì)怏w回收率2個參數(shù)值分別為48.28%和82.36%。正常情況下，煤泥的入料濃度由其中的細(xì)粒煤決定，當(dāng)煤泥中細(xì)粒煤含量較大時，入料濃度需要適當(dāng)減小，以提高浮選精煤產(chǎn)率。本次試驗(yàn)所用的入料為篩上物，提前除去了粒度較小的高灰分煤，綜合評估，選擇煤油用量為120 g/L。

表4 不同篩上物濃度下浮選結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.3 磨礦時間與不同粒度尾煤產(chǎn)率的關(guān)系分析

上文提到，在進(jìn)行正式的浮選尾煤再選工作之前，先要進(jìn)行粗選，以獲得粒度較大的煤泥，然后再通過棒磨機(jī)進(jìn)行磨礦。其中，粗選可以除去大約35%的高灰分尾煤。對剩余粒度較大的尾煤進(jìn)行磨礦得到不同粒度尾煤產(chǎn)率隨時間的變化關(guān)系如第29頁圖2所示。

從圖2中可以看出，隨著時間的延長，粒度0.074 mm以下的尾煤產(chǎn)率不斷增加，同時粒度0.250 mm以上的尾煤產(chǎn)率不斷減小，而粒度0.075 mm～0.250 mm尾煤產(chǎn)率表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢。故認(rèn)為磨礦時間應(yīng)該控制在3 min左右。

圖2 不同粒度尾煤產(chǎn)率隨之間的變化關(guān)系示意圖

4 結(jié)論

尾煤再選對緩解能源緊缺現(xiàn)狀及提高資源利用率都具有重要的意義。本文進(jìn)行了浮選尾煤再選的試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中通過改變煤油用量和篩上物濃度分析浮選尾煤的再選效果。得到主要結(jié)論為：

1) 當(dāng)煤油用量為600 g/mL時，浮選完善指標(biāo)達(dá)到最大值。綜合考慮浮選效果和成本問題，認(rèn)為浮選所用的煤油用量應(yīng)該控制到600 g/mL。

2) 隨著煤油用量的增加，浮選完善指標(biāo)和可燃?xì)怏w回收率2個參數(shù)表現(xiàn)為先增大后減小的特征，當(dāng)120 g/L煤油用量下，浮選完善指標(biāo)和可燃?xì)怏w回收率2個參數(shù)值分別為48.28%和82.36%。綜合評估，選擇煤油用量為120 g/L。

3) 當(dāng)磨礦時間為3 min時，粒度在0.125 mm～0.250 mm尾煤產(chǎn)率得到最大值，從而為浮選尾煤再選的精煤產(chǎn)率達(dá)到最高點(diǎn)創(chuàng)造了條件。

參考文獻(xiàn)：

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