田立新

(開灤(集團(tuán))有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000)

傳統(tǒng)的煤泥調(diào)漿設(shè)備有攪拌桶、礦漿預(yù)處理器、礦漿準(zhǔn)備器等，近年來又相繼開發(fā)了管道混合器、跌落箱等[1-2].這些設(shè)備可處理易選煤泥，但在處理高灰難浮煤泥時(shí)，不能適應(yīng)高灰難選細(xì)粒煤泥所突顯的高灰、難浮、選擇性差以及細(xì)泥覆蓋的特點(diǎn)，表現(xiàn)在精煤灰分高、回收率低、藥劑耗量高[3].

開灤礦區(qū)煤炭由于地質(zhì)賦存原因，8、9煤層普遍呈現(xiàn)細(xì)泥含量高、可浮性差的特點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中難以獲得低灰分浮選精煤，并對(duì)選煤生產(chǎn)循環(huán)水產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)[4].因此，高效調(diào)漿是充分發(fā)揮開灤集團(tuán)現(xiàn)有浮選設(shè)備作用的重要途徑。

1 調(diào)漿方式及強(qiáng)度影響因素分析與試驗(yàn)

1.1 高剪切調(diào)漿對(duì)調(diào)漿效果的影響機(jī)理

浮選礦漿調(diào)漿方式分為無動(dòng)力調(diào)漿和動(dòng)力調(diào)漿兩種，動(dòng)力調(diào)漿又可分為低速攪拌調(diào)漿和高剪切攪拌調(diào)漿。煤泥高剪切調(diào)漿過程是一個(gè)機(jī)械攪拌分散的過程，捕收劑和吸附藥劑的礦物粒團(tuán)通過強(qiáng)剪切力等力的作用分散成更小的粒度級(jí)，并通過對(duì)礦漿進(jìn)行高強(qiáng)度剪切，使礦粒表面得到磨新，改善表面吸附性[5].

利用Sommerfeld的顆粒碰撞模型[6]，可推導(dǎo)藥劑分散前后與煤粒碰撞概率變化情況：假定顆粒相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不變，則分散前后碰撞概率比為：

(1)

式中：

Cp—分散前后碰撞概率比；

n—分散強(qiáng)度；

R1—分散前藥劑顆粒半徑,mm；

R2—煤泥顆粒的半徑,mm；

CR—分散前藥劑顆粒與煤泥顆粒的半徑之比。

由式(1)可以看出，煤泥與藥劑顆粒碰撞概率與顆粒濃度、粒度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系密切[7].當(dāng)分散前藥劑顆粒與煤泥顆粒的半徑比一定時(shí)，隨著藥劑分散強(qiáng)度n的增大，顆粒碰撞概率增大；當(dāng)藥劑分散強(qiáng)度n一定時(shí)，隨著分散前藥劑顆粒與煤泥顆粒的半徑比增大，顆粒碰撞概率增大，即在調(diào)漿攪拌過程中，提高剪切強(qiáng)度，有利于藥劑與煤泥顆粒的結(jié)合。

1.2 調(diào)漿強(qiáng)度対浮選效果的影響試驗(yàn)

為研究調(diào)漿強(qiáng)度對(duì)浮選效果的影響，實(shí)驗(yàn)室采用林西礦選煤廠入浮煤漿，通過調(diào)整調(diào)漿強(qiáng)度，對(duì)入浮煤漿進(jìn)行了浮選試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)礦漿濃度100 g/L，捕收劑為柴油，起泡劑為仲辛醇，藥劑用量為0.22 kg/t，藥比為10∶1，試驗(yàn)結(jié)果見表1.

表1 不同調(diào)漿強(qiáng)度的浮選試驗(yàn)結(jié)果表

從表1中可以看出，礦漿經(jīng)調(diào)漿后，精煤產(chǎn)率、完善指標(biāo)比不調(diào)漿得到提高。采用不同的調(diào)漿強(qiáng)度進(jìn)行礦漿預(yù)處理，對(duì)浮選精煤灰分和精煤產(chǎn)率作用明顯不同。當(dāng)調(diào)漿轉(zhuǎn)速為2 580 r/min時(shí)，在精煤灰分相近情況下，精煤產(chǎn)率較不調(diào)漿增加了3.98%.

2 高效調(diào)漿機(jī)工作機(jī)理

高效調(diào)漿機(jī)采用高剪切攪拌調(diào)漿機(jī)理，設(shè)備為柱體結(jié)構(gòu)，高度3 m，半徑為1 250 mm，主要由桶體、立軸、葉輪、剪切盤、分隔板、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置等部件組成[8].攪拌機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)速機(jī)構(gòu)控制，可通過浮選單機(jī)檢查結(jié)果確定適宜的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)浮選效果最優(yōu)化。浮選礦漿從機(jī)體底部給入調(diào)漿機(jī)，浮選藥劑給入葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)在筒體底部形成的負(fù)壓區(qū)，礦漿向上經(jīng)過剪切盤攪拌磨新和分隔板調(diào)整，使礦漿藥劑有效結(jié)合后，從筒體上部流出，給入浮選機(jī)進(jìn)行分選。高效調(diào)漿機(jī)工藝流程圖見圖1.

圖1 高效調(diào)漿機(jī)工藝流程圖

3 調(diào)漿強(qiáng)度工業(yè)應(yīng)用選擇

選煤廠原浮選工藝采用管道混合器作為礦漿浮選前的預(yù)處理設(shè)備，浮選機(jī)采用FJC36-4型噴射式浮選機(jī)。為在工業(yè)生產(chǎn)中驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，在林西選煤廠用高效調(diào)漿機(jī)替代礦漿管道混合器，在藥劑制度相同情況下，對(duì)高效調(diào)漿機(jī)變頻調(diào)速，采用3種不同轉(zhuǎn)速的攪拌強(qiáng)度進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，效果見表2.

表2 高效調(diào)漿機(jī)調(diào)漿強(qiáng)度工業(yè)試驗(yàn)表

工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)表明，不同的調(diào)漿強(qiáng)度，對(duì)浮選效果有著不同的影響。對(duì)于林西礦選煤廠而言，浮選礦漿采用2 400 r/min左右的調(diào)漿強(qiáng)度可優(yōu)化該浮選機(jī)浮選效果。

4 結(jié) 論

在浮選調(diào)漿過程中，調(diào)漿強(qiáng)度(剪切盤轉(zhuǎn)速)對(duì)浮選效果影響作用明顯，調(diào)漿強(qiáng)度不但影響捕收劑分散度、碰撞概率，也影響了藥劑在礦物表面的解吸概率。針對(duì)不同性質(zhì)的礦漿，采用合適的剪切強(qiáng)度可有效提高藥劑分散度，改善礦粒表面物理化學(xué)特性，增大藥劑與礦物顆粒碰撞概率，吸附選擇性增加。