盧智強,刁海瑞,李彩霞,張?zhí)煲?/p>
(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司,河北 唐山 063012;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院,遼寧 阜新 123000)
進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著煤炭開采深度逐年加深,人工智能化的提升,以及機(jī)械化程度不斷提高,使得原生煤泥含量不斷上升[1-2]。此外,原煤分選過程中極易產(chǎn)生次生煤泥,導(dǎo)致煤泥含量越來越高,這部分細(xì)顆粒物料不僅增加了原煤的入選難度,還直接影響了選煤廠的精煤回收率,影響環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。近年來煤炭交易市場對煤炭質(zhì)量要求日益嚴(yán)格[3-5],使得探索煤泥浮選最佳條件成為重點課題[6-8]。崔浩然等[9]通過研究乳化起泡劑,改善了煤泥浮選效果,提高了精煤產(chǎn)量;宋萬軍等[10]針對選煤廠煤泥較難處理的現(xiàn)狀,對選煤廠進(jìn)行工藝改造、設(shè)備選型,提高了精煤回收率;余悅發(fā)等[11]研究不同水硬度對煤泥浮選效果的影響,認(rèn)為較高硬度水有利于煤泥浮選,可以提高精煤產(chǎn)率。本文以億成選煤廠3號煤為試驗煤樣,分析了3號煤的煤質(zhì)特性和可浮性,并最終確定煤泥最佳浮選條件,以期提高精煤產(chǎn)率,緩解億成選煤廠周圍環(huán)境壓力。
采用AXS公司的D8型X射線衍射儀分析3號煤泥礦物組成,條件為靶型Cu靶,電壓40 kV,電流40 mA,起始角4°,終止角65°,掃描速度0.5 s/步,步長0.02°,礦物成分分析見表1。由表1可知,煤泥中主要礦物成分為黏土礦物,含量高達(dá)69.13%,使煤泥在浮選過程中易產(chǎn)生泥化現(xiàn)象,因靜電吸附的作用吸附在煤粒表面,改變煤粒電動電位,從而影響煤泥浮選效果。
表1 礦物成分分析Table 1 Mineral composition analysis
將煤樣在120 ℃下烘干1 h后,在800 ℃煅燒,對煅燒后產(chǎn)品進(jìn)行煤泥的化學(xué)成分分析,結(jié)果見表2。
表2 化學(xué)成分分析結(jié)果Table 2 Chemical composition analysis
由表2可知,煤泥主要成分為SiO2和Al2O3,含量分別為60.01%和25.14%,結(jié)合表1可知,脈石礦物石英含量比較高,影響煤泥浮選效果。在同等條件下,如果預(yù)選脫除煤泥中石英,將會提高煤泥浮選效果。
根據(jù)GB/T 478—2008《煤炭浮沉試驗方法》對億成3號煤泥進(jìn)行浮沉試驗,取煤樣500 g,選用四氯化碳、苯、三溴甲烷配置重液,設(shè)定高速離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min,試驗結(jié)果見表3。
表3 原煤泥浮沉試驗結(jié)果Table 3 Coal slime sedimentation test results
由表3可知,<1.40 g/cm3密度級的累計灰分為6.43%,累計產(chǎn)率為14.12%;密度級增至1.40~1.50 g/cm3,累計灰分為13.24%,累計產(chǎn)率為36.47%,且煤泥主導(dǎo)密度級為1.40~1.60 g/cm3,加權(quán)灰分為22.88%,產(chǎn)率為48.54%,表明在該條件下進(jìn)行浮選,精煤灰分較高,很難滿足市場需求,需探索最佳浮選條件。
取煤泥500 g,試驗按照GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗方法》采用0.50、0.25、0.125、0.074及0.045 mm標(biāo)準(zhǔn)套篩進(jìn)行粒度分析,篩分結(jié)果見表4。由表4可知,適于煤泥浮選最佳粒級0.074~0.250 mm含量為34.59%,該粒級為原煤泥的次主導(dǎo)粒級,加權(quán)灰分為19.19%;煤泥中<0.074 mm物料為主導(dǎo)粒度級,占51.11%,加權(quán)灰分為38.84%,說明煤泥中高灰細(xì)泥含量較多,為難浮選煤泥。
表4 原煤泥篩分試驗結(jié)果Table 4 Test results of raw coal slime
煤泥可浮性是浮選精煤產(chǎn)品的直接影響因素。影響煤泥浮選的主要因素有捕收劑用量、起泡劑用量以及浮選入料濃度等[12]。
本試驗選用柴油作為捕收劑,選用仲辛醇作為起泡劑,試驗過程按照GB/T 4757—2013《煤粉(泥)實驗室單元浮選試驗方法》進(jìn)行,固定起泡劑用量為60 g/t,浮選入料濃度為120 g/L,葉輪轉(zhuǎn)速1 750 r/min,充氣量0.19 m3/(m2·min),刮板速度15 r/min,刮泡時間2 min,分別設(shè)置不同捕收劑用量,試驗結(jié)果見表5。
表5 不同捕收劑用量條件下煤泥浮選試驗結(jié)果Table 5 Restults of floation test in different collectordosage
由表5可知,捕收劑用量較小時,精煤還未完全浮選,藥劑已用完,導(dǎo)致精煤產(chǎn)率較低。隨捕收劑用量增加,精煤產(chǎn)率和可燃體回收率增加。捕收劑用量增至360 g/t時,可燃體回收率達(dá)到最高64.45%,煤泥可浮性等級由難選變?yōu)橹械瓤蛇x,但此時精煤灰分為11.85%,不滿足出廠精煤灰分10.5%的質(zhì)量指標(biāo)要求。確定捕收劑最佳用量為270 g/t。
固定捕收劑用量為270 g/t,浮選入料濃度為120 g/L,葉輪轉(zhuǎn)速1 750 r/min,充氣量0.19 m3/(m2·min),刮板速度15 r/min,刮泡時間2 min,分別設(shè)置不同起泡劑用量,試驗結(jié)果見表6。
表6 不同起泡劑條件下煤泥浮選試驗結(jié)果Table 6 Restults of floation test in differentfoaming agent
由表6可知,隨起泡劑用量增加,精煤產(chǎn)率增加。起泡劑用量低于90 g/t時,隨起泡劑用量增加,精煤產(chǎn)量增幅較大,超過90 g/t時,精煤產(chǎn)率增幅緩慢;起泡劑用量過多時,起泡劑易出現(xiàn)絮凝,導(dǎo)致精煤產(chǎn)率增幅緩慢,且精煤灰分不能滿足億成選煤廠精煤灰分10.5%的質(zhì)量指標(biāo)要求。確定起泡劑最佳用量為60 g/t。
固定捕收劑用量為270 g/t,起泡劑用量為60 g/t,葉輪轉(zhuǎn)速1 750 r/min,充氣量0.19 m3/(m2·min),刮板速度15 r/min,刮泡時間2 min,分別設(shè)置不同浮選入料濃度,試驗結(jié)果見表7。由表7可知,浮選入料濃度增加時,浮選精煤中低灰精煤成比例增加,精煤產(chǎn)率增加。浮選入料濃度升高至120 g/L時,精煤灰分降至最低為10.50%,精煤產(chǎn)率為34.57%,可燃體回收率為54.99%;浮選入料濃度超過120 g/L時,隨著浮選入料濃度增加,精煤產(chǎn)率及可燃體回收率增幅平緩,精煤灰分升高,大于10.5%,原因為浮選入料濃度過高時,煤泥粉碎作用增加,機(jī)械夾帶的高灰細(xì)泥含量增加,從而使煤泥浮選時分選精度降低。由此確定最佳浮選入料濃度為120 g/t。
表7 不同入料濃度下煤泥浮選試驗結(jié)果Table 7 Restults of floation test in different feedconcentration
綜上所述,最終確定億成選煤廠3號煤泥最佳浮選條件:捕收劑柴油用量為270 g/t,起泡劑仲辛醇用量為60 g/t,浮選入料濃度120 g/t,葉輪轉(zhuǎn)速1 750 r/min,充氣量0.19 m3/(m2·min),刮板速度15 r/min,刮泡時間2 min。
1)通過研究億成選煤廠煤泥可浮性,確定了3號煤煤泥主要含有60.01%的SiO2和25.14%的Al2O3,煤泥中小于0.074 mm粒級含量為51.11%,加權(quán)灰分為38.84%,屬于難選煤泥。
2)確定億成選煤廠3號煤泥最佳浮選條件為:捕收劑柴油用量270 g/t,起泡劑仲辛醇用量60 g/t,浮選入料濃度120 g/t,葉輪轉(zhuǎn)速1 750 r/min,充氣量0.19 m3/(m2·min),刮板速度15 r/min,刮泡時間2 min,此時精煤產(chǎn)率為34.57%,灰分為10.5%,符合出廠精煤灰分指標(biāo)的同時提高了精煤產(chǎn)率。