張敬波

（山西省霍州煤電集團(tuán)辛置選煤廠煤質(zhì)科，山西 霍州 031400）

在選煤工藝中，浮選劑是影響浮選精煤產(chǎn)率的重要因素，因此選擇高效廉價(jià)的浮選劑可以有效地提高精煤產(chǎn)率，降低浮選成本，從而為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)利用棉籽油為主要原料開(kāi)發(fā)了一款XF高效煤泥浮選促進(jìn)劑，霍州煤電集團(tuán)辛置選煤廠決定采用XF高效煤泥浮選促進(jìn)劑，旨在原有浮選劑基礎(chǔ)上添加少量XF后，改善浮選劑性能，改善煤泥浮選效果，提高浮選精煤產(chǎn)率。

1 辛置煤礦選煤廠基本情況

辛置煤礦選煤廠屬于礦井型選煤廠，位于臨汾盆地北沿，霍州南端，西臨108國(guó)道。該選煤廠始建于1958年，經(jīng)多次技術(shù)改造，現(xiàn)設(shè)計(jì)能力為3.35Mt/a，由一車間、二車間兩個(gè)相互獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)組成。其中一車間設(shè)計(jì)能力0.75Mt/a，選煤工藝采用脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選—煤泥浮選—浮選精煤、尾煤全壓濾的聯(lián)合流程。二車間設(shè)計(jì)能力2.60Mt/a，選煤工藝采用動(dòng)篩預(yù)排矸(淺槽重介排矸正在改造)—不脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選—煤泥重介二產(chǎn)品—煤泥浮選—浮選精煤加壓、壓濾并聯(lián)回收—尾煤粗細(xì)煤泥兩次回收的聯(lián)合流程。

2 二車間浮選工藝

二車間浮選流程為一次浮選流程，即從浮選機(jī)第一室給入，各室選出精礦都作為最終精煤，末室尾礦為尾煤，不進(jìn)行再選。優(yōu)點(diǎn)：該流程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，處理量大，適用于分選可浮性好或精煤質(zhì)量要求不太嚴(yán)格的煤泥。缺點(diǎn)：煤質(zhì)變化時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，浮選難選煤時(shí)精煤灰分與尾煤灰分不易控制。

二車間浮選主要工藝參數(shù)及要求指標(biāo)：浮入濃度80～100g/L；尾礦濃度＜40g/L；精礦灰分10.50%～12.00% ；尾礦灰分＞45.00%；浮選抽出率80.0%；浮選入料量550～650m3/h；浮精產(chǎn)率9.0～10.0%；浮精產(chǎn)量45～65t/h。二車間浮選入料的來(lái)源（如下圖1所示）。

圖1 二車間浮選工藝流程圖

從工藝上講，二車間浮選入料主要有三部分來(lái)源。一是精煤脫介篩篩下水經(jīng)過(guò)磁選回收，再經(jīng)分級(jí)旋流器分級(jí)，溢流（細(xì)粒度＜0.5mm）進(jìn)入浮選；二是精煤脫介弧形篩篩下水經(jīng)過(guò)分流，分流出的物料進(jìn)入分濃縮旋流器組分選，溢流與精煤脫介篩篩下水混合，經(jīng)磁選機(jī)回收，再經(jīng)分級(jí)旋流器分級(jí)，溢流（細(xì)粒度＜0.5mm）進(jìn)入浮選。三是末精煤回收弧形篩篩下水和末精煤離心機(jī)的濾液。

影響浮選入料濃度及粒度的因素有以下幾點(diǎn)：（1）煤泥重介旋流器的溢流量及溢流濃度；（2）精煤磁選機(jī)尾礦的帶介量（要求：≤0.04kg/m3）；（3）磁尾旋流器的溢流濃度及粒度（要求：濃度≤120g/l，粒度＜0.5mm）；（4）加壓過(guò)濾機(jī)濾液稀釋閥門開(kāi)啟度（一般情況下開(kāi)1/3）；（5）加壓過(guò)濾機(jī)濾液濃度（要求：≤20g/l）；（6）循環(huán)水稀釋閥門開(kāi)啟度（一般情況下不開(kāi)），循環(huán)水濃度（要求：≤20g/l），原煤中細(xì)顆粒（＜0.5mm）含量。

3 XF促進(jìn)劑用于中等可浮煤泥的工業(yè)性浮選試驗(yàn)

試驗(yàn)在山西省霍州煤電集團(tuán)辛置選煤煤廠進(jìn)行。該廠煤泥總體上為中等可浮性煤泥。

3.1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

取該選煤廠原礦濃縮機(jī)的底流為實(shí)驗(yàn)室的原料，收集本局生產(chǎn)的捕收劑和起泡劑做為浮選劑。根據(jù)辛置選煤廠對(duì)浮選劑量的使用經(jīng)驗(yàn)，確定下面的添加比例。單位總用量0.8kg/（t干煤泥），捕收劑與起泡劑的用量比例為3.5∶1，浮選促進(jìn)劑XF相對(duì)于浮選劑的百分?jǐn)?shù)分別為0.5%、0.75%、1.0%。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到精煤產(chǎn)率和精煤灰分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表1數(shù)據(jù)可知，確定捕收劑與起泡劑用量不變時(shí)，添加一定量的浮選促進(jìn)劑XF都可以提高精煤產(chǎn)率和精煤灰分。

表2為添加浮選促進(jìn)劑XF后降低浮選劑用量與表1中2號(hào)試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果。添加促進(jìn)劑1%后，浮選劑單位用量由原來(lái)的0.8kg/（t干煤泥）降低到0.64kg/（t干煤泥），降低了20%。在精煤灰分接近的情況下，精煤產(chǎn)率提高了2.19%。

表2 添加促進(jìn)劑對(duì)比結(jié)果

3.2 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

得到實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)結(jié)果后，繼而在該選煤廠二車間30號(hào)浮選機(jī)進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)。浮選機(jī)為河南省滎陽(yáng)市礦山機(jī)械制造廠生產(chǎn)的XJM-S20型浮選機(jī)。設(shè)定以下試驗(yàn)條件：（1）捕收劑、起泡劑分別為0.62kg/（t干煤泥）、0.18kg/（t干煤泥），不添加任何促進(jìn)劑。（2）捕收劑、起泡劑分別為0.495kg/（t干煤泥）、0.18kg/（t干煤泥），XF促進(jìn)劑：0.0038kg/（t干煤泥）。XF占總浮選劑量的0.5%。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3所示。

通過(guò)表3的數(shù)據(jù)得知，在浮選工藝當(dāng)中降低捕收劑用量在20.16%時(shí)，精煤產(chǎn)率提高了1.49%，浮選完善指標(biāo)提高了1.46%，浮選精煤的灰分較接近，而且泡沫流動(dòng)性變好，有力地說(shuō)明了XF煤泥浮選促進(jìn)劑能有效地提高精煤產(chǎn)率。當(dāng)前辛置選煤廠已全面使用XF煤泥浮選促進(jìn)劑達(dá)1年之久，為企業(yè)創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

表3 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表

4 XF促進(jìn)劑作用機(jī)理的分析

浮選劑種類和藥劑制度是影響精煤產(chǎn)率最重要的因素之一。在實(shí)踐作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，捕收劑和起泡劑無(wú)法均勻分布，并對(duì)煤粒進(jìn)行有效的均勻包裹。將浮選劑有效地均勻分散開(kāi)來(lái)，就可以增加煤粒、微細(xì)油滴兩者之間的接觸概率，提高結(jié)存精煤產(chǎn)率。XF促進(jìn)劑的加入，可以與浮選劑進(jìn)行混合，從而產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)提高浮選劑的分散性。

XF促進(jìn)劑屬于高分子有機(jī)化合物，其分子結(jié)構(gòu)當(dāng)中存在著大量的醚鍵和羥基，醚鍵和羥基的存在都可與煤粒表面的氫原子共同形成氫鍵，因氫鍵的存在造成XF促進(jìn)劑與煤粒表面發(fā)生化學(xué)吸附作用，從而進(jìn)一步降低捕收劑在煤粒表面的吸附張力，使捕收劑更易在煤粒表面鋪展并降低油膜厚度，有利于節(jié)油和提高精煤產(chǎn)率。

5 總結(jié)

通過(guò)XF煤泥浮選促進(jìn)劑在辛置選煤廠的應(yīng)用研究表明，XF煤泥浮選促進(jìn)劑的添加能夠明顯改善浮選效果。XF促進(jìn)劑的加入增加了煤粒表面對(duì)捕收劑的吸附效果，促使浮選劑可以均勻分散開(kāi)來(lái)成為微滴均勻地吸附在煤粒表面；極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)的耦合作用進(jìn)一步促進(jìn)了氣泡與煤粒之間的粘附?？傊琗F煤泥浮選促進(jìn)劑能對(duì)煤泥的浮選起到提高精煤產(chǎn)率的效果，同時(shí)XF屬于環(huán)保產(chǎn)品，無(wú)毒無(wú)味，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，可以為企業(yè)創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。