于 洋

(重慶能源(貴州)煤電有限公司 黔西洗選廠，貴州 畢節(jié) 551700)

干壩子洗選廠隸屬于重慶能源南桐礦業(yè)有限公司，處理能力為1.8 Mt/a，屬于礦區(qū)型選煤廠。入廠原煤硫分高達(dá)4%～6%，屬于高硫煤，洗選加工后矸石硫分更高，達(dá)7%～11%。煤矸石中硫的主要賦存形式為黃鐵礦，黃鐵礦是生產(chǎn)硫酸、化肥的原料，若不能將矸石中黃鐵礦分選出來，既浪費(fèi)資源，也會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)產(chǎn)生環(huán)境治理費(fèi)用及排污費(fèi)等。為此，該廠曾采用“水介旋流器—梯形隔膜跳汰機(jī)—搖床”聯(lián)合分選工藝對煤矸石中的黃鐵礦進(jìn)行回收。因洗選廠的入選原煤量逐年增加，產(chǎn)生的大量矸石無法得到有效處理，而且此系統(tǒng)占地大且生產(chǎn)成本高，所以，亟待對原系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造來適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)情況。

為此，干壩子洗選廠根據(jù)化工企業(yè)對煤系黃鐵礦硫分要求在30%左右的基本要求，與科研設(shè)計(jì)單位合作，通過對矸石解離試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析、半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果并借鑒重介質(zhì)旋流器分選磷礦技術(shù)，最終確定采用高密度重介工藝對煤矸石中的硫進(jìn)行回收。

1 常用磁鐵礦粉

重介質(zhì)選煤的分選介質(zhì)有重液和懸浮液兩種。重液是無機(jī)鹽水溶液或有機(jī)溶液，由于難以回收未在工業(yè)中應(yīng)用。懸浮液是在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的分選介質(zhì)，它是一種兩相分散體系，即固相和液相。固相為高密度的微粒，稱加重質(zhì)；液相通常為水。當(dāng)加重質(zhì)的粒徑<10 μm時(shí)，稱為膠體溶液；當(dāng)加重質(zhì)的粒徑>100 μm時(shí)，稱為懸浮液，故它也是一種粗分散體系。

1.1 分類

目前國內(nèi)外普遍采用磁鐵礦粉與水配制的懸浮液作為重介質(zhì)選煤的分選介質(zhì)[1],可以配制成密度為1.3～2.0 g/cm3的懸浮液，并且磁鐵礦粉容易凈化回收。選煤廠常用的磁鐵礦粉主要分為兩類：原生磁鐵礦粉和煅燒磁鐵礦粉。原生磁鐵礦是自然界自然形成，并通過開采及分選后直接獲得；煅燒磁鐵礦則主要是通過煅燒手段將硫酸燒結(jié)渣或赤鐵礦等加工成磁鐵礦，煅燒產(chǎn)生的磁鐵礦比原生磁鐵礦泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，入水后懸浮液粘度也較大。

1.2 磁鐵礦粉技術(shù)要求

在MT/T 1017—2007《選煤用磁鐵礦粉》[2]中按重介質(zhì)選煤工藝的要求，將磁鐵礦粉分為四個(gè)級別：特粗、粗、細(xì)、特細(xì)。各級磁鐵礦粉技術(shù)要求見表1。

表1 磁鐵礦粉技術(shù)要求Table 1 Technical requirement on magnetite powder %

注：粒度組成、外在水分和硫分等技術(shù)要求也可根據(jù)用戶要求協(xié)商確定。

同時(shí)在GB/T 50359—2016《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]中規(guī)定，當(dāng)采用磁鐵礦粉作加重質(zhì)時(shí)，其磁性物含量應(yīng)不低于95%，密度不宜低于4.5 t/m3。磁鐵礦粉的細(xì)粒級含量應(yīng)符合下列規(guī)定：用于斜(立)輪、刮板重介質(zhì)分選機(jī)分選塊煤時(shí)，<0.075 mm的含量應(yīng)占90%以上；用于重介質(zhì)旋流器分選的磁鐵礦中<0.045 mm的含量應(yīng)占85%以上[4]。

2 高密度分選黃鐵礦

對于使用磁鐵礦粉作為加重質(zhì)的選煤廠來說，將分選密度控制在1.3～1.8 g/cm3即可滿足生產(chǎn)要求。而回收煤系黃鐵礦要求的分選密度較高，如要分選出品位為30%的硫精砂，重介質(zhì)旋流器一段分選密度需達(dá)到2.25 g/cm3，旋流器二段分選密度需達(dá)到2.75 g/cm3。當(dāng)要求循環(huán)介質(zhì)密度>1.8 g/cm3時(shí)，高密度懸浮液則難以配置并穩(wěn)定運(yùn)行，如要循環(huán)介質(zhì)密度達(dá)到2.3 g/cm3，最高分選密度為2.75 g/cm3時(shí)，則更難以實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)干壩子洗選廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)和類似選礦廠的生產(chǎn)情況，經(jīng)過長期摸索，最終實(shí)現(xiàn)了利用磁鐵礦粉將分選密度提升到2.2～2.75 g/cm3分選黃鐵礦的工藝，保證了煤矸石分選出的沸騰煤和硫精砂的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了煤矸石的綜合利用率。

2.1 磁鐵礦粉技術(shù)要求

保持重介懸浮液的密度穩(wěn)定對重介質(zhì)分選系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要[5]。干壩子洗選廠在生產(chǎn)期間曾選用選煤用磁鐵礦粉，無論如何都不能將分選密度穩(wěn)定在2.2～2.75 g/cm3之間。因?yàn)檫x煤用磁鐵礦粉主要是煅燒礦，粒度細(xì)、入水后泥化嚴(yán)重、粘度增大、降低了單位容積內(nèi)磁鐵礦粉的質(zhì)量及在重介質(zhì)旋流器中懸浮液的濃縮作用，不能形成有效的高密度懸浮液并最終影響分選效果。實(shí)現(xiàn)高密度分選的首要條件，就是要確保磁鐵礦粉為原生磁鐵礦粉，同時(shí)對磁鐵礦粉的各項(xiàng)指標(biāo)也有一定要求。從煤矸石中回收硫所用磁鐵礦粉技術(shù)要求見表2。

表2 選硫用磁鐵礦粉技術(shù)要求

2.2 磁選機(jī)精礦技術(shù)要求

重介質(zhì)選煤的磁鐵礦粉都是經(jīng)磁選機(jī)回收[6]。磁選機(jī)在重介系統(tǒng)不只是起到凈化回收的作用，磁選精礦返回到合格介質(zhì)桶也起到對懸浮液密度的調(diào)節(jié)作用，這同樣適用于高密度分選環(huán)境。為保證分選密度控制在2.2～2.75 g/cm3，則磁選機(jī)的磁選精礦漿密度也要保持在2.6 g/cm3以上，一旦低于2.5 g/cm3，分選密度就很難穩(wěn)定在高位運(yùn)行。因此，磁選機(jī)的運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)也很重要，包括對磁偏角、排料間隙、筒體與槽體間隙的調(diào)節(jié)，既要滿足磁選精礦的密度，又要保證磁選尾礦不跑介[7]。

2.3 合理的重介質(zhì)旋流器參數(shù)

將黃鐵礦從煤矸石中回收主要是在重介質(zhì)旋流器的二段，因此重懸浮液在一段旋流器內(nèi)的濃縮情況直接影響二段的分選效果。旋流器二段的懸浮液密度不能得到保證，也就無法分選出合格的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高密度分選更加凸顯重介質(zhì)旋流器一段的結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要性。經(jīng)過試驗(yàn)確定旋流器一段為圓臺形狀，而不是常規(guī)選煤用的圓柱形，參數(shù)也得到了一定優(yōu)化，在旋流器一段就開始加強(qiáng)對懸浮液的濃縮作用，保證二段懸浮液密度能夠達(dá)到2.75 g/cm3。

2.4 穩(wěn)定合格介質(zhì)桶內(nèi)介質(zhì)密度

高密度懸浮液因磁鐵礦粉含量高、密度大、煤泥含量低、懸浮液中磁鐵礦粉沉淀速度快，且沉淀后需較長時(shí)間才能再次將其攪拌均勻，因此，在重介系統(tǒng)開車前必須保證合格介質(zhì)桶桶內(nèi)的介質(zhì)循環(huán)，時(shí)間一般長于重介選煤的介質(zhì)循環(huán)時(shí)間，在介質(zhì)循環(huán)與鼓風(fēng)的共同作用下，使懸浮液得到充分?jǐn)嚢?，達(dá)到所需的密度；停車后繼續(xù)開啟桶內(nèi)介質(zhì)循環(huán)，保證介質(zhì)泵入料口不會(huì)因?yàn)橥＼嚩欢氯?。如較長時(shí)間不使用該系統(tǒng)，需經(jīng)常對合格介質(zhì)桶進(jìn)行鼓風(fēng)來攪拌介質(zhì)，防止介質(zhì)板結(jié)。

3 分選效果

3.1 工藝效果

產(chǎn)品要求低熱值煤硫分<4.5%，硫精砂硫分>28%，現(xiàn)改造后的有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝與原有分選工藝分選效果見表3。

從不同工藝的產(chǎn)品質(zhì)量來看，有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝生產(chǎn)出的硫精砂基本滿足要求，低熱值煤硫分較低，更方便組織生產(chǎn)與銷售，而“水介旋流器—梯形隔膜跳汰機(jī)—搖床”分選工藝生產(chǎn)出的硫精砂雖然質(zhì)量較好，但二者硫精砂售價(jià)差別不大。然而低熱值煤硫分未達(dá)要求，需要摻配更多的低硫分動(dòng)力煤來確保銷售產(chǎn)品的質(zhì)量，增加了生產(chǎn)組織的難度。

表3 不同分選工藝產(chǎn)品質(zhì)量情況Table 3 Quality of products of different separation processes %

3.2 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

干壩子洗選廠全年入選原煤140萬t，產(chǎn)生矸石量約45萬t。廢棄的矸石不僅占用大量的土地，而且矸石中的硫氧化生成二氧化硫形成酸雨，也污染大氣。煤矸石高密度分選黃鐵礦不但解決了此問題，還提高了煤矸石的綜合利用率，經(jīng)分選后產(chǎn)出的沸騰煤和黃鐵礦全年創(chuàng)收700余萬元。

4 結(jié)語

隨著機(jī)械化開采的推廣，煤礦開采出的煤炭含矸量不斷上升，高硫煤地區(qū)的矸石中硫分也隨之上升。干壩子洗選廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明，利用磁鐵礦實(shí)現(xiàn)高密度分選是切實(shí)可行的，同時(shí)彌補(bǔ)了我國煤矸石全重介分選的空白。通過合理的對煤矸石脫硫，既獲得了寶貴的黃鐵礦資源，又可生產(chǎn)出沸騰煤作為綜合利用電廠的發(fā)電用煤，實(shí)現(xiàn)煤矸石的綜合利用。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 中國煤炭建設(shè)協(xié)會(huì).煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/T 50359—2016[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2016.

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