煤泥浮选技术的新进展

导读：综述了近年来煤泥浮选工艺、浮选前改质、浮选药剂及处理、浮选机等方面的研究进展，并对煤泥浮选技术未来发展方向进行了展望。

煤泥浮选是炼焦煤选煤厂的组成环节，肩负着回收细粒精煤和净化煤泥水的重要任务。随着选煤技术的进步，近年来煤泥浮选技术在浮选工艺、浮选前改质、浮选药剂及处理、浮选机等方面有了较大的进展。

1 煤泥浮选工艺的改进

1.1 脱泥浮选

部分选煤厂浮选入料中具有较高含量的高灰细泥。高灰细泥不但没有浮选的价值，而且恶化浮选效果，造成浮选精煤灰分高、尾煤灰分低、浮选剂耗量大，使生产管理处于极为被动的局面。要从根本上解决问题，首要的任务是在入浮前脱除细泥。脱泥浮选流程见图1。

图1 脱泥浮选流程

脱泥设施有以下几种：水力旋流器脱泥、耙式浓缩机脱泥和新型脱泥池脱泥。目前使用情况较好的是新型脱泥池，其借助水力分级原理实现浮选入料的脱泥工序，结构简单，操作方便，脱泥效果好，工作效率高，脱泥池的底流由入料泵输送至浮选作业。该池兼有脱泥和入料缓冲两项功能，投资少，见效快;在生产中可视浮选入料中的细泥含量和灰分，灵活调整水力分级粒度，控制脱泥量。

1.2 浮选精煤二次精选

生产实践表明：改善难选煤泥浮选的效果、降低浮选精煤灰分的一个重要途径是进行浮选精煤的二次浮选。我国许多选煤厂浮选精煤灰分较高，浮选“背灰”严重，使得总体精煤产率降低。如开滦矿业集团钱家营选煤厂的煤泥为难浮煤泥，浮选效果较差，浮选精煤灰分一直高位运行。经研究分析发现：浮选精煤中夹带高灰细泥严重是造成该厂煤泥浮选精煤灰分高、产率低、浮选效果差的主要原因。近期该厂进行了“浮选精煤二次浮选”的技术改造，将精矿中的大部分高灰细泥排除，降低浮选精煤灰分约1. 5个百分点以上，改善了浮选效果，提高了总体精煤产率。目前乌海地区的部分选煤厂也在进行精煤二次浮选的技术改造。

1.3 煤泥两段浮选两段脱水回收工艺

该工艺是将一段浮选的精矿进入沉降过滤式离心脱水机脱水。为保证沉降过滤式离心脱水机入料中小于0.045 mm细粒级产率小于40%，将粗煤泥弧形筛的筛上物部分掺入浮选精煤，以确保该设备必要的工艺条件。设置第二段浮选作业环节，浮选沉降过滤式离心脱水机的滤液和离心液。二段浮选作业的浮选精煤由压滤机脱水回收。沉降过滤式离心脱水机的精煤与压滤机的精煤掺入最终的精煤中。目前该浮选工艺在友谊、君正、田陈等多家选煤厂应用，对可浮性难、选择性差的煤泥，可有效降低浮选精煤的灰分，同时也避免了可燃体的损失。利用沉降过滤式离心脱水机的优势，不但减少了压滤机的负荷，而且降低了炼焦精煤的总体水分。

2 浮选前改质技术

2.1 超声波强化浮选技术

超声波强化煤泥浮选的效果在实验室得到了证实。对准备好的矿浆进行超声波处理，待矿浆冷却至室温后浮选。当超声波参数为：超声频率40 KHz、处理时间4 min，功率60w，处理赵各庄难浮煤泥后，在其他浮选条件相同的条件下，浮选精煤灰分较普通浮选低1.26%，精煤产率和浮选完善指标分别提高了17.34%和13.15%。试验表明，超声波的功率、频率以及处理时间对浮选的效果影响较大。

但该项技术只是局限于实验室实验，还没有工艺应用的报道。

2.2 改质机改质技术

浮选机叶轮线速度对捕收剂分散度有很大影响，随着剪切强度的提高，柴油分散度逐步提高;将煤泥经不同强度调浆处理后，采用常规浮选试验，结果表明：调浆强度对精煤产率有着重要影响，随着叶轮线速度的提高，浮选精煤产率总体呈增加趋势。所以浮选前高强度调浆对浮选是有利的。典型的代表是M—COL2100型表面改质机，在山西和河南的某些选煤厂均有使用。最近钱家营选煤厂采用了我国自行设计的“改质机”，也取得了很好的效果。使用表面改质机系统，在浮选精煤灰分相当的情况下，较普通浮选可提高精煤产率。

2.3 加压预处理浮选

将煤样配制成一定浓度的煤泥水充气加压预处理，待煤泥水恢复常压后进行常规浮选试验。试验结果表明：采用加压方式对煤泥水预处理，精煤产率和浮选完善指标与压强成正比，精煤灰分随着压强增加小幅度增加。其作用机理为：加压预处理使煤粒表面扩散层中核化气泡量增多，在浮选过程中发挥较大的作用，有效改善了浮选效果。

目前这项技术的效果得到了实验室实验验证，但工业还没有采用。

2.4 氧化煤浮选改质

针对高灰氧化煤存在的细粒级含量大、灰分高、难浮选等问题，考察了脂肪醇(乙醇和丁醇)对氧化煤的去氧化作用。浮选机试验表明：经脂肪醇处理后，煤样浮选效果明显改善，与空白试验相比，丁醇处理后煤样的可燃体回收率提高了12. 99%，精煤灰分降低了16. 63%。丁醇改善氧化煤浮选效果的能力要强于乙醇。但工业上还没有应用的实例。

另外对氧化煤采用GD技术处理的实验室研究也取得了较大的进展，这将是氧化煤浮选的未来方向。

3 浮选药剂的处理

3.1 浮选药剂乳化

浮选药剂乳化具有重要意义，研究表明，对浮选药剂进行乳化，可提高浮选速度，节省药剂用量，改善浮选过程，提高精煤产率。有代表性的乳化设备目前有2种：射流乳化系和迷宫式乳化系统。经迷宫式乳化系统乳化后的捕收剂破乳时间最少者为15'57"，最久者可达36'8"。通过观察分析显微镜图片和数据可知乳化细度均在2~6μm范围内。工业应用表明，使用浮选药剂乳化器后，柴油由原来的0.85kg/t(干煤泥)左右降到0.59kg/t(干煤泥)左右，节省柴油约30%;起泡剂由原来的0.15kg/t(干煤泥)左右降到0.11kg/t(干煤泥)左右，节省起泡剂约26%。总体节油30%左右。浮选精煤产率提高0.48%。

3.2 浮选药剂雾化

在分析研究目前常用的矿浆预处理器、矿浆准备器优缺点的基础上，提出了将风动喷射雾化浮选药剂和矿浆跌落相结合的矿浆预处理理念，研究开发出了雾化跌落式矿浆预处理器。雾化跌落式矿浆预处理器的结构简单，能耗为0.388kw.h。激光粒度分析仪测定浮选药剂的雾滴直径结果证明，风动喷射式雾化器是一项分散效果很好的浮选药剂雾化技术。在风压0.08MPa时，按雾滴体积计，雾滴平均直径为7.89μm。生产实践证明，浮选效果相近的情况下，使用雾化跌落式矿浆预处理器比采用矿浆准备器，节省浮选药剂用量24%以上。

4 浮选新药剂

4.1 ost促进剂

ost促进剂是近年研发出的性能优异的浮选促进剂，它和柴油或起泡剂互溶，使用时加入现行浮选药剂中即可。实验室试验和现场使用表明：ost浮选促进剂可显著改善浮选效果，一般情况下精煤产率提高5~10%或节省浮选药剂30%左右。该促进剂可使捕收剂与煤粒的吸附更容易，促使同体积捕收剂在煤粒上展铺更大的面积。不但适用于易浮、中等可浮煤泥的浮选，而且可显著改善难浮煤和氧化煤的浮选效果。该促进剂属环保产品，无毒无味，使用方便。应用该促进剂可显著改善浮选效果、提到浮选精煤产率，为选煤厂带来较好的技术经济效益。

4.2 由植物油等合成的促进剂

在催化剂的作用下，植物油(棉籽油)中的脂肪酸甘油醋与醇类物质进行醋交换反应并醇解反应，生成的高级脂肪酸醇酯显著降低液—液界面张力，促进烃类油在水中的分散。促进剂的极性官能团也可使煤粒局部亲水部位的疏水性提高，有利于降低烃类油的消耗。煤油中加入该促进剂浮选马头选煤厂的煤泥，捕收剂用量相当时，精煤产率提高4%左右，精煤灰分略有增加;柴油中加入该促进剂浮选钱家营煤泥，精煤灰分相近的情况下，捕收剂用量减少了50%。由棉籽油制备的浮选促进剂能显著改善煤(柴)油的捕收性能。

5 抑制剂的实验室实验效果

针对选煤厂煤泥浮选精煤灰分高的问题，在实验室里研究了浮选流程、抑制剂等对浮选精煤灰分的影响。首先对煤泥进行浮选，将一次浮选出的精煤进行二次浮选，在二次浮选过程中添加抑制剂(羧甲基纤维素)，可使一次浮选出的精煤灰分从12.10%降低到9.87%，明显降低了浮选的精煤灰分，改善了浮选效果。

使用六偏磷酸钠也可作为浮选抑制剂。试验确定抑制剂用量为1kg/t(入浮煤泥)时效果最佳。在生产浮选系统应用实践中，精煤灰分由抑制剂使用前的14.36%降至10.56%，浮选精煤产率仅下降7. 8%。

但抑制剂在工业选煤工业上还基本没有使用的。

6 常规浮选机的进步和离心浮选技术

6.1 常规浮选机的技术进步

经过改进，我国研发出了XJM-(K)S系列机械搅拌式浮选机，目前该类型浮选机广泛应用于我国选煤厂。其假底下吸周边串流的矿浆通过方式对入料量和可浮性变化的适应能力强;以双层伞形叶轮和组合式定了为核心的搅拌机构产生的“W”型矿浆流态在理论上符合浮选工艺过程;用射流式预矿化器代替常规矿浆准备作业，简化了浮选工艺。目前该浮选机的单槽容积达到40m3。

在总结2代优缺点的基础上，对喷射式浮选机进行了改进。喷射浮选机改进后的FJC型浮选机见图2。

图2 改进后的FJC型浮选机

主要是对充气搅拌装置的改造，采用浸没式充气搅拌机构，这样可以提高浮选机整机的可靠性。改进后的FJC型浮选机取消了伞形分散器，喉管长度缩短，减少了管路磨损，提高了设备的寿命。功耗降低，提高充气均匀度，增强矿浆在假底上的冲击力，有利于按“W”形向周边反射，加大了槽内的搅拌区域。槽体截面由梯形变为矩形，有利于设备的大型化。目前该浮选机的单槽容积达到了48m3。

另外浮选柱的大型化和高效化也取得了一定的突破。

6.2 离心力场中浮选技术

离心力场中浮选是一项先进的技术。离心力场中浮选速度较快，可改善精煤中高灰细泥的夹带现象，强化细煤泥的浮选效果;离心浮选设备体积小，占地面积少，节约生产费用。但离心力力场比较适宜细粒的浮选，离心强度不能太大，以免造成粗粒煤的损失。

目前离心浮选设备主要有以下3类：圆形离心浮选机、浮选旋流器和ASH，它们的结构示意图见3。由于种种原因，离心浮选技术在我国发展很慢。今后在研制新型离心浮选设备时要充分吸纳以往的经验和教训，特别要考虑到各种不利因素，研制出可靠实用的离心浮选设备。

图3 离心浮选设备结构示意图

7 结语与展望

煤泥浮选的效果受多因素的影响，对浮选技术的研究要综合考虑多种因素的交互效应。首先要把煤质研究作为重点，不同的煤质采用不同的浮选方式方法，其次要创造最佳的浮选条件，以实现最佳的分选效果。对于高灰细泥含量高的煤泥最好采用脱泥浮选或二次精选工艺。对于抑制剂的使用、高选择性的浮选药剂研究及处理方式、浮选前矿浆的预处理等方面是很有潜力的技术，应加强研究。如高效、环保、可取代石油类的新型浮选药剂是未来的研究方向;对药剂应进行可靠的雾化处理，以提高其使用效果，除现在已有的喷嘴气压雾化外，借助于汽车发动机原理来雾化浮选药剂不失为一种好的方法。抑制剂的选择和使用应进一步探索，但要注意的是抑制剂的使用不能煤泥水澄清带来副作用。加强氧化煤GM浮选技术研究，争取早日投入工业生产。随着我国选煤厂的大型化，浮选设备的大型化、自动化、适应性是应亟须解决的问题。离心浮选技术有其独特的优势，所以加强离心浮选理论和设备的研究是一项很有前途的工作。