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        提高浮選精煤回收率的研究

        2023-08-28 09:57:06張李輝
        石化技術(shù) 2023年7期
        關(guān)鍵詞:浮性入料精煤

        張李輝

        山西焦煤西山煤電東曲選煤廠 山西 古交 030200

        近年來,隨著煤炭開采量的增大,煉焦煤種越來越稀缺,原煤中的煤泥含量逐漸增加,尤其是污染浮選精礦最為嚴(yán)重的高灰細(xì)泥含量的增加,給浮選環(huán)節(jié)造成很大壓力。這部分難以脫除的高灰細(xì)泥不僅會污染精煤灰分,使精煤灰分升高,還會制約浮選精煤產(chǎn)率,同時增加浮選藥劑消耗量。隨著選煤技術(shù)的發(fā)展,本著“吃干榨凈”的原則,對浮選系統(tǒng)和粗煤泥回收系統(tǒng)進(jìn)一步完善,進(jìn)一步提高精煤回收率,以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

        1 礦井原煤現(xiàn)狀

        1.1 原煤粒度變化

        隨著煤田地質(zhì)條件的惡化,采煤工作面距離地面越來越遠(yuǎn),導(dǎo)致毛煤運(yùn)輸過程中轉(zhuǎn)載點(diǎn)增多,工作面回采率提高;綜合采煤、井下破碎、轉(zhuǎn)載這一系列的過程,使進(jìn)入選煤廠原煤中的次生煤泥含量不斷增加。另外,隨著煤炭價格的升高,以及優(yōu)質(zhì)焦煤的數(shù)量急劇減少,使得各選煤廠需要最大限度的提高精煤的回收率,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源合理利用,以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。原煤中細(xì)粒級含量的不斷增加,煤質(zhì)的不斷變化使得重介選煤成為主流的選煤方法,而介質(zhì)系統(tǒng)循環(huán)又會造成次生煤泥量的增加。重介旋流器分選粒度下限通常為0.5 mm,浮選是回收-0.5 mm精煤最有效、最廣泛的選煤方法,浮選入料量占原煤入洗量20%~30%,因此煤泥浮選效果好壞成為制約最終精煤產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的關(guān)鍵。

        2 影響浮選效率的因素

        2.1 入浮煤泥的物性

        入浮煤泥物性是影響浮選效果的根本因素,包括粒度、灰分、入料濃度和可浮性等。

        (1)浮選入料的粒度特性和灰分特性是決定浮選工藝、設(shè)備選型、粗煤泥回收系統(tǒng)的重要因素。它是提高浮選精煤產(chǎn)率最重要一環(huán),也是現(xiàn)階段各選煤廠改造浮選系統(tǒng)、煤泥水處理系統(tǒng)的重要依據(jù)。通過統(tǒng)計(jì)浮選入料(精煤磁尾)小浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,粒度〈0.125 mm的累計(jì)產(chǎn)率在28.78%,產(chǎn)率累計(jì)灰分38.75%,其中〈0.045 mm粒度級的灰分高達(dá)56.99%,產(chǎn)率8.56%。說明該廠浮選入料中高灰細(xì)泥含量較高。+0.5 mm粒度級的占比在7.92%,說明跑粗現(xiàn)象嚴(yán)重,這部分粗顆粒如果直接進(jìn)入浮選系統(tǒng),就會導(dǎo)致尾礦跑粗,尾礦灰分偏低,浮選精煤產(chǎn)率下降;+0.25 mm平均灰分為8.51%,該廠重介旋流器分選下限為0.25 mm。

        實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際生產(chǎn)表明,浮選入料粒度范圍越大,浮精的回收率會隨著粒度的增大而降低,只有在適宜的粒度范圍才能有最大的回收率,0.5~0.075 mm范圍回收率最高,粒度過粗或過細(xì)浮選精煤回收率都會下降。另外,原料中高灰細(xì)泥含量也是制約浮精灰分的關(guān)鍵,一般情況下,當(dāng)入料中細(xì)泥(粒度-0.0750 mm)含量多時[1],浮選精礦灰分也會增加。但粗粒(粒度+0.5 mm)的含量多時則會造成跑粗,使尾礦灰分降低,對于矸石易泥化的原煤,在洗選過程中應(yīng)盡量縮短煤與水接觸的時間,以減小煤泥水中高灰細(xì)泥含量和降低煤粒的氧化程度,為提高浮選效率和提高浮選精煤回收率創(chuàng)造良好條件。

        (2)浮選入料濃度

        適宜的入料濃度是提高浮選效率的必要條件,浮選的最佳入料濃度在80 g/L~120 g/L,針對不同可浮性的入料,在逐步提高浮選入料濃度的過程中,浮選機(jī)干煤泥處理量增加,單機(jī)小時處理量提高,浮選時間長,精煤產(chǎn)率、精煤和尾煤的灰分也相應(yīng)升高。但過高的濃度會導(dǎo)致精煤產(chǎn)率下降,選擇性降低,精煤灰分增高,尾煤灰分下降。在進(jìn)行粗選作業(yè)時適合選擇高濃度入料。

        選擇低濃度時礦漿的通過量變大,可燃體的抽出率提高,但單位時間內(nèi)干煤泥處理量小。低濃度對消除高灰細(xì)泥的污染、選擇性的提高、降低精煤灰分有利。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)浮選入料煤的細(xì)泥含量、灰分、可浮性的難易程度等,利用循環(huán)水調(diào)節(jié)適宜的浮選入料濃度。

        2.1.3 浮選入料的可浮性

        影響入料煤可浮性有多種因素,總體包括煤的變質(zhì)程度,煤巖組成,氧化程度、粒度特性,灰分特性等。浮選是根據(jù)礦物表面性質(zhì)的不同而實(shí)現(xiàn)礦物分離的方法。浮選藥劑可以改善煤炭表面性質(zhì),增加煤炭可浮性,并提高浮選選擇性和浮選速度,對浮選效率影響很大[2]。

        當(dāng)浮選入料煤中夾帶的高灰細(xì)泥含量過多時,細(xì)泥會因靜電吸引而黏附在煤粒表面,致使煤粒表面疏水性降低,而當(dāng)細(xì)泥吸附在氣泡上時,會使起泡劑失去選擇性,嚴(yán)重惡化浮選過程。對于難浮煤、細(xì)泥含量大、氧化煤可以在浮選過程中加入調(diào)整劑來改善可浮性效果。

        2.2 浮選工藝流程

        浮選工藝流程按照浮選入料的來源,可分為濃縮浮選,直接浮選、半直接浮選和濃縮分級浮選。四種浮選流程各有優(yōu)缺點(diǎn)。

        2.2.1 濃縮浮選

        濃縮浮選是將礦漿濃縮沉降后底流進(jìn)入浮選系統(tǒng)的一種流程,浮選入料來自于濃縮機(jī)底流,濃度達(dá)到300~400g/L,浮機(jī)處理量增加,浮精產(chǎn)率高,浮選入料穩(wěn)定性強(qiáng)。此流程適用于高灰細(xì)泥含量低的入料煤,當(dāng)細(xì)泥含量高時,由于重力原因,細(xì)泥雜質(zhì)會漂浮在上層液面進(jìn)入濃縮池溢流成為循環(huán)水,循環(huán)一定時間后使循環(huán)水濃度升高,會達(dá)到100~200g/L,嚴(yán)重影響重介、浮選等各環(huán)節(jié)的分選效果和系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        2.2.2 直接浮選

        直接浮選的特點(diǎn)是煤泥水不進(jìn)入濃縮池,經(jīng)過緩沖桶(浮選入料桶)直接進(jìn)入浮選,直接浮選降低了煤泥與水的接觸時間,可以很好的改善和維持物料煤表面的疏水性,從而改善煤泥的可浮性;但直接浮選在濃度低時,濃度調(diào)節(jié)受到制約。

        2.2.3 半直接浮選

        半直接浮選流程的特點(diǎn)是介于濃縮浮選和直接浮選之間的一種流程,它兼顧了浮選入料的穩(wěn)定性,也可以根據(jù)生產(chǎn)情況隨意調(diào)節(jié)浮選入料濃度。該流程主要用于濃縮浮選流程的老選煤廠的改造。

        2.2.4 濃縮分級浮選

        針對細(xì)泥對浮選精煤污染的問題,濃縮分級浮選的流程逐漸得到應(yīng)用。濃縮分級浮選可使不同粒級的煤泥得到合理有效的處理。煤泥水在進(jìn)入浮選機(jī)之前,先經(jīng)過旋流器組進(jìn)行濃縮分級,旋流器的底流,粒度+0.125 mm進(jìn)入浮選機(jī),溢流(粒度-0.125 mm)進(jìn)入高效濃縮機(jī),濃縮機(jī)底流進(jìn)入浮選柱進(jìn)行浮選,溢流進(jìn)入循環(huán)水。浮選尾礦進(jìn)入濃縮池(沉淀池)后,濃縮池(沉淀池)底流進(jìn)行壓濾脫水,尾礦濃縮池(沉淀池)溢流作為循環(huán)水。這種流程按照粒度分級充分發(fā)揮浮選機(jī)和浮選柱在處理不同粒度級的優(yōu)勢特點(diǎn),浮選入料的濃度可以通過調(diào)節(jié)旋流器組調(diào)節(jié)底流的濃度,也可以通過調(diào)節(jié)高效濃縮機(jī)底流的液固比來實(shí)現(xiàn)對浮選入料濃度的調(diào)節(jié)。

        2.3 浮選藥劑的選擇以及加藥制度對浮選的影響

        浮選之所以能夠被廣泛的應(yīng)用于礦物加工,重要的原因在于它能夠通過浮選藥劑靈活、有效的控制浮選過程,從而按照要求將有用礦物與無用礦石分離。浮選過程中加入藥劑的種類和數(shù)量、加藥地點(diǎn)和加藥方式統(tǒng)稱為藥劑制度。浮選效果的好壞,浮選藥劑以及加藥制度是重要的影響因素。在保持充氣量、轉(zhuǎn)速、入料濃度不變的情況下,僅改變藥耗和藥比的條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。

        通過試驗(yàn)可以看出藥劑不同,精煤回收產(chǎn)率和灰分都有所不同,所以在藥劑選擇方面要通過煤質(zhì)分析試驗(yàn)來選擇適合的藥劑提高精煤回收率。

        使用浮選藥劑改善煤泥的可浮性,可以提高其浮選效率、提高浮選精煤回收率。煤泥可浮性的大小主要取決于兩個因素:一是煤泥的組成和結(jié)構(gòu),決定了其親水性或可浮性大小,但是僅利用煤泥本身的天然可浮性的差異難以達(dá)到分選的目的;另一種方法就是人為干預(yù)、改變浮選礦物的表面性質(zhì),如加入捕收劑,從而提高微粒表面疏水性,使煤粒能夠更加牢固的附著在氣泡表面,從而達(dá)到高效分選,提高浮選精煤回收率的目的。

        3 粗煤泥回收系統(tǒng)

        粗煤泥回收為浮選過程創(chuàng)造有利條件,是提高精煤回收率的重要組成部分,由于重介旋流器的最低有效分選下限根據(jù)對產(chǎn)品指標(biāo)要求的不同,一般為0.25 mm左右,但實(shí)際生產(chǎn)中重介旋流器對粒度在0.25 mm左右的細(xì)粒并不能全部分選。另一方面,弧形篩、脫介篩經(jīng)過長時間使用,篩孔會被磨損,使篩孔孔徑增大,或者有跑粗現(xiàn)象的發(fā)生,如果這部分大顆粒物料隨著煤泥水進(jìn)入到浮選系統(tǒng),由于浮選對粗顆粒的選擇性差,浮選速度慢,往往在浮選機(jī)的后兩室才能浮起,大顆粒的增加,勢必會造成粗顆粒進(jìn)入到尾煤,使尾礦灰分降低,浮精產(chǎn)率下降,造成精煤損失。所以科學(xué)有效的粗煤泥回收系統(tǒng),也是減小浮選機(jī)負(fù)荷,提高浮選效率,提高浮選精煤回收率的必要條件。

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