难浮煤泥二次浮选工艺研究与应用

难浮煤泥二次浮选工艺研究与应用
摘要：随着采煤机械化程度的提高、开采深度的加深，细粒和超细粒煤泥在原
煤中所占的比例逐年增加，而市场对产品质量日益苛求，现有浮选工艺凸现出其
致命弱点。

入料煤泥呈现出贫、杂、细的难浮特点，浮选过程中，在追求产品指
标的同时，往往牺牲精煤产品质量和产品结构组成，使煤泥浮选工艺技术面临一
个新的挑战。

关键词：选煤厂；极难浮煤泥；二次浮选；
为解决难浮煤泥浮选时精煤灰分高，尾煤灰分低的问题，分别进行浮选入料
粒度组成，密度组成和分步释放实验，分析粒度组成、密度组成对浮选的影响和
煤泥的可浮性。

1 试验方法和步骤
（1）煤样。

煤样取自某煤矿选煤厂的浮选入料，煤种为焦煤，属于难浮煤泥，存在高灰细泥污染，物料粒度上限为0.50mm，实验室条件将煤样置于不超过75℃的恒温干燥箱中进行干燥，干燥后样品备用。

（2）煤泥小筛分。

为了探求煤样的粒度组成，采用《煤炭筛分试验方法》（GB/T 477—2008）进行筛分试验，结果见表1。

表1 浮选入料粒度组成
（3）煤泥小浮沉。

按照《煤炭浮沉试验方法》（GB/T 478—2008）进行试验，试验结果
用于表达煤和矸石的嵌布状况，实验结果见表2。

表2 煤泥小浮沉试验结果
（4）分步释放试验和煤泥浮选试验。

按照《选煤实验室分步释放试验方法》（MT/T 144—1997）可以确定合理的煤泥浮选工艺，确定浮选精煤的精选次数。

试验浮选机XFD1.5L，搅拌速度1800r /min，单位面积充气量0.25m3 /（m2·min），矿浆浓度80g /L，捕收剂1200g /t，起泡剂240g /t，根据试验过程中捕收剂选用柴油，起泡剂选用仲辛醇。

试验结果绘制曲
线如图1 所示。

参照《煤粉泥试验室单元试验方法》（GB/T 4757—2013），试验设备、参数和试验过程
与分步释放试验相同，进行不同药剂用量和药比的浮选试验，产品为精煤和尾煤2个产品。

（5）评价指标。

煤粉（泥）可浮性评定方法依据浮选精煤的可燃体回收率（%）进行计算：
式中，Ec浮选精煤可燃体回收率，%；γc为浮选精煤产率，%；Adc为浮选精煤灰分，%；Adf为浮选入料灰分，%。

煤泥浮选工艺效果评定方法依据浮选完善指标（%）进行计算：式中，ηwf为浮选完善指标，%；Ay为入料灰分，%；Aj为精煤灰分，%。

2 结果和讨论
2.1 小筛分结果
由表1 可知，浮选入料主导粒度级为－0.045mm，占本级产率39.10%，灰分为38.60%，
比入料灰分高8.55%。

+0.125mm 粒度级产率为34.45%，灰分为19.59%，这部分粗粒煤泥有
很好的可浮性。

－0.125mm 粒度级产率为65.55%，灰分为35.54%，比粗粒煤泥灰分高
15.95%，该粒度级可浮性较差，进行不同粒度煤泥浮选是煤泥浮选的关键。

2.2 小浮沉结果
由表2 可知：主导密度级为＞2.00g /cm3，产率为81%，灰分为67.18%，表明矸石严重
泥化。

＜2.00g/cm3 密度级产率为66.19%，灰分为12.06%，排除高灰细
泥后可以得到灰分较低、产率较高的精煤。

中间密度级1.50～1.80g /cm3 的产率为
39.17%，灰分为10.98%，煤中夹杂着矸石，煤泥的可浮性较差。

1.80～ 2.00g /cm3 密度级为
高密度区间，产率为12.19%，灰分为20.15%，产率较低且灰分较高，表明煤中含有一定数量的非煤无机组分，密度升高，灰分越高，煤中非煤组分越多，当精煤灰分小于10.50%时，这
部分高密度联生体矿物是浮选的目标，位于边界灰分附近，浮选难度较大。

＞2.00g/cm3 密
度级灰分为67.18%，灰分较高，属于高灰矸石产品。

2.3 浮选试验结果
（1）分步释放试验。

由图1 可查得灰分为9.50%、10.00%、10.50% 和11.00%时对应的
精煤产率，计算可燃体回收率，判定煤泥的可浮性，当入洗灰分小于10.50%时，该煤泥的可
浮性均为难浮，需要二次浮选才能满足指标要求入料灰分为30.58%，一次浮选精煤灰分为14.16%，产率为66.60%，尾煤灰分为63.30%，边界灰分为38.85%，可燃体回收率为82.30%，当要求精煤灰分为10.50%时，需要进行二次浮选才能达到要求，理论产率为53.50%，尾煤灰分为54.30%，边界灰分为22.50%，可燃体回收率为68.91%，煤泥可浮性为难浮。

通过二次
精选可将煤泥的边界灰分由38.85%降低到22.50%，精选排除粗选煤泥中的中煤产品和高灰细泥夹带部分。

对于精矿精选时，粗选精煤为浮选入料，可燃体回收率为85.32%，精选煤泥的
可浮性为易浮。

（2）煤泥浮选试验。

煤泥浮选试验结果如图2 所示。

图2（a）表明，精煤
灰分越高精煤产率越高，当精煤灰分相同时，二次浮选精煤产率高于一次浮选。

从图2（b）
可以看出，随着精煤灰分的增加，浮选完善指标相应增加，精煤灰分相同时，二次浮选的完
善指标高于一次浮选。

图2（c）进一步表明，精煤灰分越高，尾煤灰分越高，相同精煤灰分下，二次选的尾煤灰分高于一次浮选。

图2（d）体现了精煤产率和浮选完善指标的对应关系，精煤产率越高，浮选完善指标越高，相同精煤产率条件下，二次浮选的完善指标高于一次浮
选的完善指标。

图2（e）表明，药剂用量越高，精煤产率越高，相同的药剂用量，一次浮选
可获得更高的精煤产率，二次浮选比一次浮选药剂耗量更高。

图2（f）可以得出，药剂用量
越高，浮选完善指标越高，相同浮选完善指标下，一次浮选需要更小的药剂用量。

图2（g）
直观反应了药剂用量和精煤灰分的变化趋势，获得相同浮选指标的条件下，二次浮选需要更
多的药剂消耗。

产品指标是反应浮选效果的重要方面，从图2（a）、图2（b）、图2（c）、图2（d）可以得出，当精煤灰分为10.50%时，二次浮选精煤产率为46.55%，尾煤灰分为
47.71%，浮选完善指标为43.74%，一次浮选精煤产率为43.18%，尾煤灰分为45.21%，浮选
完善指标为40.36%。

二次选比一次选精煤产率提高3.37%，尾煤灰分增加2.50%，浮选完善指标提高3.38%，
相比一次浮选，二次浮选效果较好。

药剂用量是调整浮选产品指标的重要途经，图2（e）、
图2（f）、图2（g）反应了药剂用量同精煤产率，浮选完善指标和精煤灰分之间的变化趋势，随着药剂用量的增大，精煤产率、浮选完善指标和精煤灰分都相应的增大。

二次浮选需要更
大的药剂耗量才能达到一次浮选的精煤产率，浮选完善指标和精煤灰分。

当精煤灰分为
10.50%时，一次浮选的药剂耗量为560g /t，二次浮选的药剂耗量为1093g /t，药剂用量增加533g /t，但精煤产率增加3.37%。

药剂价格按7500元/t，浮选精煤按450元/t 计算，二次浮
选吨煤增加利润11.17 元。

煤泥浮选试验结果进一步表明，煤泥二次浮选工艺具有很强的优势，在指标相同的条件下，除二次浮选比一次浮选消耗更多的浮选药剂外，二次浮选可得到
更高的精煤产率，尾煤灰分和浮选完善指标。

主要原因在于二次煤泥浮选过程中加入更多的
药剂，可将可浮性好和可浮性差的煤泥一起上浮，提高煤泥浮选的边界灰分，增加浮选的精
煤灰分，使煤泥的可浮性由难浮变为中等可浮或易浮，对浮选精煤进行精选时，主要排除一
次精煤中的难浮煤泥，高灰中煤和细泥。

二次浮选精煤灰分相比一次浮选精煤灰分降低2～ 5 个百分点，一次精煤为二次浮选的入料，煤泥的可浮性为易浮或极易浮，极大的降低了浮选
的难度。

二次浮选时，加入循环水对一次精煤进行稀释，稀释后的浮选精煤在浮选过程中脱
除高灰细泥，二次浮选进一步强化了药剂的选择性和气泡矿化几率，强化煤泥浮选过程，稳
定精煤产品质量。

3 二次浮选工艺的应用
二次浮选工艺在乌海能源公司的几个选煤厂投入使用后，在浮选效果方面显示了其特有的优势。

特别是在乌海能源利民公司选煤厂在煤质不变的情况下，进行了连续一个月的生产对比。

采用二次浮选工艺时，生产结果为：精煤灰分10.87%，精煤产率46.17%，尾煤灰分47.55%，浮选完善指标43.53%。

在入料条件和精煤灰分相近条件下，同比一次浮选的精煤产率、尾煤灰分和浮选完善指标分别高5.78%，3.20%和4.93%，得出，二次浮选工艺的浮选效果优于一次浮选效果。

二次浮选平均精煤灰分10.87%时，浮选完善指标高达43.53%，在试验室条件下，灰分为10.90%时，可燃体回收率为43.74%，二次浮选生产结果同试验结果相近，取得了理想的浮选效果。

参考文献：
［1］谢泽深，煤泥分级浮选工艺的研究．2016.
［2］夏天，难浮煤泥二次浮选工艺研究与应用．2017.。