煤泥浮选工艺流程的探讨

史英祥

【摘 要】概述了一次浮选、二次浮选、二次尾矿或中矿返回浮选三种典型煤泥浮选工艺流程,阐述了以煤泥可浮性试验结果为依据,合理选择和制定浮选工艺流程的设计思路和方法,指出大型选煤厂往往煤源广泛、煤质差异大,应采用可灵活转换一次浮选与二次浮选的工艺流程. 【期刊名称】《选煤技术》 【年(卷),期】2012(000)005 【总页数】4页(P76-78,81)

【关键词】选煤;设计;浮选;工艺流程;可浮性 【作 者】史英祥

【作者单位】煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012;天地科技股份有限公司唐山分公司,河北唐山063012 【正文语种】中 文 【中图分类】TD943

随着采煤机械化程度的提高，选煤厂入选原煤中＜0.5 mm粒级煤泥量增大，浮选作为煤泥分选的主要方法，其重要性日益突出。选煤厂浮选作业设置与否，与煤泥的可浮性及精煤的价格密切相关。需要设置浮选环节的选煤厂，应根据煤泥的可浮性，合理选择浮选工艺流程。文章探讨了在选煤厂设计中浮选工艺流程的制定方法。

1 煤泥浮选工艺方式和工艺流程

按照进入浮选作业之前的煤泥水 (或其中一部分煤泥水)是否经过浓缩处理，可将浮选工艺方式分为浓缩浮选、直接浮选和半直接浮选［1］。我国选煤厂主要采用以下三种典型浮选工艺流程:

(1)一次浮选工艺。煤泥水进入单槽或多槽串联的浮选机分选，选出的精矿 (中矿)和尾矿均不再次分选，脱水后成为最终产品，工艺流程见图1所示。 图1 一次浮选工艺Fig.1 Primary flotation process

(2)二次浮选工艺 (也称粗选－精选工艺或一次精选工艺)。一次浮选的全部精矿或中矿经过再次浮选后得到最终精矿，工艺流程见图2所示。

(3)二次尾矿或中矿返回浮选工艺。二次浮选的尾矿或中矿返回到一次浮选入料，工艺流程见图3所示。

此外，有的选煤厂还采用浮选精矿滤液再浮选的工艺流程，如图4所示。具有一定浓度的浮选精矿滤液返回浮选入料再选，工艺流程见图4(a)所示;或者滤液单独再浮选，工艺流程见图4(b)所示。该工艺是上述三种典型浮选工艺的延伸，在许多情况下，煤泥浮选工艺的选择与精矿脱水设备的类型是密切相关的，精矿脱水采用圆盘真空过滤机、加压过滤机、沉降过滤离心机等过滤脱水设备中的一种或多种联合工作时，由于不同脱水设备的滤液浓度不同，需要分别处理。例如，沉降过滤离心机的滤液 (离心液与过滤液混合)浓度很高，甚至超过80 g/L，其中含有细粒精煤及浮选药剂，一般需要再选［2］;真空过滤机、加压过滤机脱的水，一般采用图4(a)流程处理;沉降过滤离心机脱的水，一般采用图4(b)流程处理，滤液单独浮选后用压滤机脱水。 2 浮选工艺流程的选择 2.1 煤泥浮选的必要性

目前，除炼焦煤选煤厂普遍设有煤泥浮选作业外，还有部分动力煤 (无烟煤)选煤厂采用浮选方法分选煤泥，如神华宁煤集团太西选煤厂［3］，永城煤电集团陈四楼矿选煤厂［4］，山西焦煤集团古汉山选煤厂［5］，南煤集团大阳泉选煤厂，邯矿集团陶二矿选煤厂［6］等。这些动力煤选煤厂，有的是在原设计中就设置了浮选作业，有的是投产后又补建了浮选车间，生产实践表明，这些动力煤选煤厂煤泥浮选后均取得了良好效果，说明在设计或改造动力煤 (无烟煤)选煤厂时，如果煤泥具有可浮性则应设置浮选作业。如陕西黄陵矿业集团一号煤矿选煤厂洗选气煤，浮选入料灰分为30%，浮选精煤灰分10%，尾煤灰分60%，取得了良好的浮选效果和经济效益［7］。

图4 精矿滤液再浮选工艺Fig.4 Re－flotation of filter liquor of clean coal 煤炭是珍贵的不可再生资源，应尽可能的回收利用。无论是变质程度高的无烟煤，还是变质程度低的气煤、弱粘煤、不粘煤，只要煤泥具有可浮性，浮选后精煤 (依据灰分或发热量指标)就可掺入最终精煤或中煤 (动力煤)中，不仅可提高选煤厂经济效益，而且可充分发挥有限资源的最大作用。因此，在选煤厂设计或改造时，对于具有可浮性的煤泥，都应考虑浮选作业。 2.2 浮选工艺方式的选择

国内近二十年新建的选煤厂一般采用直接浮选，过去采用浓缩浮选的选煤厂，大多已改造成直接浮选。究其原因，一方面是直接浮选避免了浓缩浮选的细泥积聚，改善了浮选效果，并且易于实现清水选煤和洗水闭路循环;另一方面机械化采煤方法的普及增加了煤泥含量，煤泥水浓度已满足直接浮选的要求，而且浮选设备大型化的发展为直接浮选提供了设备保障。目前，国内最大的煤用机械搅拌式浮选机XJM－S45已研制成功［8］，其单槽容积已达45 m3，对于不同可浮性煤泥，在不同入料浓度下，四室一组的矿浆处理能力可达1 100～1600 m3/h;XJM－S28浮选机已在山西焦煤集团、开滦集团等多处成功应用，其三室一组的处理能力达

800～1 000 m3/h［9］，截止2012年7月已推广应用50余台。 2.3 浮选工艺流程的选择

在选煤厂设计中，制定浮选工艺流程的依据是产品质量要求和煤泥的可浮性。表征煤泥可浮性的资料包括:(1)单元浮选试验及最佳参数试验结果;(2)浮选速度试验及可浮性曲线;(3)分步释放浮选试验结果。前两项资料是依据《选煤实验室单元浮选试验方法》 (GB/T4757－2001)的试验结果，第三项资料是依据《选煤实验室分步释放浮选试验方法》(MT/T144－1997)的试验结果。依据可浮性曲线，根据《煤粉 (泥)可浮性评定方法》(MT/T259－1991)评价出煤泥的可浮性等级，再进行浮选工艺流程的选择和制定。

当煤泥可浮性属于极易浮或易浮时，采用一次浮选工艺即可。当煤泥可浮性属于中等可浮 (或难浮)时，需要进一步查看最佳参数 (一般为药剂制度)试验结果。如果浮选精煤灰分基本符合产品要求 (一般应不超出最终精煤产品灰分的1%)，可选用一次浮选工艺;如果精煤灰分较高，需要查看浮选速度试验结果，当前2 min(或前2.5min)刮出的精煤灰分符合产品要求时，可采用一次浮选出三种产品的工艺 (见图1)，或者采用中矿二次选工艺 (见图2(b));如果浮选初期精煤灰分就不合格，说明煤泥的浮选选择性差，多数情况下是由于机械夹带的矿物杂质污染了精煤，个别情况下是由于中煤数量较多导致精煤灰分偏高，此时宜采用全部二次选工艺 (见图2(a))。

当煤泥可浮性属于难浮和极难浮时，还需要查看分步释放浮选试验结果。结果中的“产物5”与“产物4”对应的累积产率与平均灰分，分别为一次浮选与二次浮选的精煤产率与灰分，如果“产物4”的平均灰分符合产品要求，应选用二次浮选工艺(图2(a));如果“产物1”(或产物2)对应的平均灰分也不能满足产品要求，可选用一次或二次浮选工艺，把浮选精煤掺入中煤或单独作为产品。

大型选煤厂一般入选多种原煤，煤泥可浮性往往存在较大差异，一种浮选工艺往往

无法适应各种煤泥的分选要求，此时，采用在生产中可灵活调整的浮选工艺更能适应煤质变化的要求。如霍州煤电集团吕梁山煤电公司选煤厂，入选原煤中有易浮的木瓜矿9#煤，也有难浮的庞庞塔5#煤，浮选系统改造后，采用既可以一次浮选也可以二次浮选的可灵活调整的浮选工艺［9］，浮选机是“3+2”阶梯布置的XJM－S28五槽浮选机，煤泥难浮时采用前三槽粗选、后两槽精选的二次浮选工艺，易浮时采用五槽串联的一次浮选工艺，取得了良好的浮选效果。再如开滦集团吕家坨矿选煤厂采用中矿二次浮选 (即图2(b))工艺［10］，所使用的四台四槽XJM－S16浮选机，每个浮选精矿槽中均设有翻板，可使每台浮选机前两室与后两室刮出的精矿分别进入最终精矿池和中矿池，三台浮选机的中矿给入一台浮选机精选。分选过程中可根据精煤灰分情况，通过调整浮选机精矿槽的翻板数量来调节需要精选的中矿量。

二次尾矿或中矿返回浮选工艺在选煤厂中极少采用，仅适用于使用多台单槽浮选机的选煤厂，如霍州煤电集团吕梁山煤电公司选煤厂在2009年浮选改造前使用3台WPF型喷射浮选机，试用过图3 两种流程 ［9－11］。

选择精矿滤液再浮选工艺时，必须考虑到滤液返回浮选入料造成入浮矿浆量增加和细粒精煤 (＜0.074 mm粒级)积聚的问题，细粒精煤的循环积聚对浮选和精矿脱水均不利，对于采用沉降过滤离心机脱水的大型选煤厂，滤液单独浮选后由压滤机脱水可作为首选方案。开滦集团钱家营矿选煤厂采用了滤液单独浮选的流程，见图4(b);选煤厂共有四台XJM－S28五室“3+2”阶梯布置的浮选机和一台XJM－S28三室浮选机，四台五室浮选机均可灵活切换一次选与二次选工艺，精矿采用沉降过滤离心机脱水，沉降过滤离心机的离心液与滤液由一台三室浮选机精选，既降低了灰分，又提高了浓度，最后经压滤机脱水，取得了良好的生产效果。 3 结语

随着煤炭行业的科学化、集约化发展，选煤厂大型化趋势明显，大型、特大型选煤

厂建设和原有选煤厂扩能升级改造是近期选煤工业发展的显著特征。由此产生的入选原煤煤质变化大、煤源复杂等不利因素，对选煤厂设计和改造提出了更高要求。作为选煤厂煤泥水系统的最主要环节——浮选的工艺流程设计至关重要，浮选工艺流程需要根据煤泥可浮性进行针对性的设计，并与浮选精煤脱水工艺与设备密切结合，对于入选原煤来源复杂、煤质不稳定的选煤厂，选择一次浮选与二次浮选可灵活转换的工艺流程更符合选煤生产与发展的需求。 参考文献:

［1］ 谢广元.选矿学 ［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2001:509－512. ［2］ 许建中，穆高建，史英祥.吕梁山煤电公司洗煤厂浮选精煤脱水实践［J］.选煤技术，2010(1).

［3］ 王兰玲，李成刚.太西洗煤厂无烟煤浮选的研究与实践 ［J］.选煤技术，2004(6).

［4］ 胡参军.无烟煤选煤厂煤泥水工艺改造实践 ［J］.选煤技术，2005(2). ［5］ 焦红光，涂必训，梁增田.应用Jameson浮选槽分选无烟煤泥的实践［J］.煤炭工程，2007(8).

［6］ 石 焕.陶二矿选煤厂增设浮选系统的实践 ［J］.中国煤炭，2012(3). ［7］ 石 焕.XJM－KS型浮选机及其应用 ［J］.选煤技术，2007(4).

［8］ XJM－S45型浮选机检验报告 ［R］.唐山:国家选煤机械质量监督检验中心，2009.

［9］ 史英祥.XJM－S28浮选机的工业应用 ［J］.选煤技术，2011(1).

［10］ 闫维中，史英祥.XJM－S16型浮选机在吕家坨矿业分公司选煤厂浮选系统改造中的应用 ［J］.选煤技术，2011(1).

［11］ 邢宇峰.难浮煤浮选工艺探讨 ［J］.选煤技术，2009(5).