浮選工藝分選效果受粗粒煤泥的影響分析

宋 璇

(西山煤電屯蘭選煤廠，山西 太原 030200)

0 引言

隨著原煤的含泥量的不斷增多，加大了選煤廠分選的難度，降低了原煤分選系統(tǒng)的分選能力[1-2]。一般情況下，如要保持煤泥浮選系統(tǒng)的最優(yōu)分選能力，煤泥粒度應處于0.07～0.26 mm之間，而粗煤泥的粒度要超過0.3 mm，分選效果較差[3-4]。對此，對粗煤泥分選的影響因素進行了系統(tǒng)分析，從而研究了粗煤泥分選過程中的分選特性，得到了粗煤泥分選對選煤工藝的影響效果。

1 原煤性質(zhì)的測試

對選煤廠的煤泥進行粒度篩分測試，得到了該煤泥在不同粒度下的產(chǎn)量，見表1。從篩選結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，粗煤泥的粒度主要集中在0.5～3 mm之間，占到了總產(chǎn)率的51.21%，粒度較大；同時粒度超過1 mm的煤泥含灰分較多，達到了44.43%，與粒度較大的煤泥相比，粒度較小的煤泥灰分含量較低。

表1 煤泥粒度篩分測試結(jié)果統(tǒng)計表

2 頂水量對煤泥的適應效果

為了研究頂水量對粗煤泥的適應效果，在試驗前需要篩出部分粒度較小的煤泥，主要篩出對象為粒度在0.25 mm以下的煤泥。篩分工作完成后，進行不同頂水量下煤泥的分選試驗。低頂水量條件下，流量分別設(shè)置為0.25 m3/h、0.35 m3/h以及0.45 m3/h；高頂水量條件下，流量分別設(shè)置為0.55 m3/h、0.75 m3/h以及0.95 m3/h。

2.1 低頂水量適應效果評價

在低頂水量條件下，溢流產(chǎn)物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分小幅增加，但灰分含量保持在精煤要求范圍內(nèi)；底流產(chǎn)物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分保持在40%以上，故分選適應性好?？傮w上，隨著流量的增大，不同粒度的煤泥產(chǎn)率和所含灰分均有所增加；同時底流產(chǎn)物所夾帶的精煤較多，由此說明低頂水量條件下粗煤泥分選的效果較差，為了提高頂水量對煤泥的適應效果，需要提高頂水量。

2.2 高頂水量適應效果評價

在高頂水量條件下，溢流產(chǎn)物中不同粒度的煤泥灰分要高于低頂水量下煤泥的灰分，同時不同粒度的煤泥產(chǎn)率也得到一定提高；底流產(chǎn)物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分提高，所夾帶精煤較多，可見高頂水量條件下粗煤泥的分選效果要好。

當頂水量為0.95 m3/h時，底流產(chǎn)物中粒度在0.5 mm以上的煤泥灰分超過了58%，而粒度在0.25～0.5 mm之間的精煤灰分為50%，不在精煤要求的灰分范圍內(nèi)，故在煤泥分選前要進行脫泥處理；綜合分析，當頂水量太大時容易污染精煤，不利于煤泥分選。由此認為頂水量宜保持在0.75 m3/h左右。

3 粗煤泥分選的影響因素分析

3.1 入料量的影響

判定煤泥分選設(shè)備分選能力最重要的指標為入料量，故對不同入料量條件下煤泥的分選效果進行研究。設(shè)置頂水量為0.75 m3/h，入料管深度固定為150 mm，入料量分別為5 m3/h、7 m3/h以及9 m3/h。所得不同粒度的煤泥灰分和產(chǎn)率分別如圖1和圖2所示。

a-溢流產(chǎn)物；b-底流產(chǎn)物圖1 不同粒度的煤泥灰分示意圖

煤泥灰分：從圖1中的(a)顯示，溢流產(chǎn)物中，2種粒度煤泥的灰分均與入料量呈正相關(guān)關(guān)系，入料量從5 m3/h增大到9 m3/h，粒度在1～3 mm之間的煤泥灰分從10.5%增大到26.2%，增大了2倍以上；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥灰分從14.1%增大到25.8%，增大了不到2倍；由此說明當入料量較大時，分選得到的精煤灰分達不到精煤要求的灰分范圍。從圖1中的(b)顯示，底流產(chǎn)物中，隨著入料量的增大，2種粒度煤泥的灰分先減小后增大，這與溢流產(chǎn)物中灰分的變化趨勢是不同的。入料量從5 m3/h增大到9 m3/h，粒度在1 ～3 mm之間的煤泥灰分先從65%減小到58.8%，然后增大到59.2%；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥灰分先從50.7%減小到41.3%，然后增大到44.5%；總體上，煤泥分選的效果隨著入料量的增大而減弱。

原因分析：入料量越大，分選設(shè)備容腔的充實程度就越高，當容腔徹底充實后，入料量繼續(xù)增大意味著容腔的排出速率提高，則容腔內(nèi)煤泥的分選時間就減少，煤泥無法充分分選便得到排出，由此打破了容腔內(nèi)煤泥的分選環(huán)境，引起了容腔內(nèi)煤泥的混亂狀態(tài)，從而使得粗煤泥分選的精度降低。另一方面，反射后煤泥的升流速率隨著入料量的加大而提高，則粒度較大的煤泥進入溢流的可能性提高，從而導致溢流煤泥灰分的增大，造成污染。綜合說明粗煤泥分選時，入料量應控制在較低水平。

煤泥產(chǎn)率：從圖2(a)顯示，溢流產(chǎn)物中，隨著入料量的增大，2種粒度煤泥的產(chǎn)率變化趨勢不同。入料量從5 m3/h增大到9 m3/h，粒度在1～3 mm之間的煤泥產(chǎn)率與入料量呈正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)率從26.1%增大到43.9%，增大速率較快；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥產(chǎn)率先從23.5%減小到21.8%，而后增大到25.2%；從圖2(b)顯示，底流產(chǎn)物中，隨著入料量的增大，粒度在1～3 mm之間的煤泥產(chǎn)率呈線性關(guān)系減小，從18.3%減小到了11.1%；粒度在0.5～1 mm之間的煤泥產(chǎn)率從3.9%增大到4.2%，然后又減小到3.3%。

a-溢流產(chǎn)物；b-底流產(chǎn)物圖2 不同粒度的煤泥產(chǎn)率示意圖

原因分析：總體上，當入料量較大時，溢流產(chǎn)物中不同粒度煤泥的產(chǎn)率較高，而底流產(chǎn)物中不同粒度煤泥的產(chǎn)率相對較低。這是因為在入料量較大情況下，溢流出口較大，分選煤泥主要由此排出，密度高的產(chǎn)物也存在于溢流產(chǎn)物中，故精煤的污染程度較高；除此之外，容腔內(nèi)所裝的入料較多時，煤泥不同粒度顆粒間的碰撞擠壓效果顯著，故分選的流動性減弱，不利于粗煤泥的分選。

3.2 中流通道的影響

中流通道設(shè)置：煤泥分選設(shè)備的中流通道也會對粗煤泥的分選效果造成影響，故設(shè)置中流通道分別為0 mm、6 mm和12 mm，如圖3所示。

a-中流通道0 mm；b-中流通道6 mm；c-中流通道12 mm圖3 不同尺寸的中流通道示意圖

試驗結(jié)果統(tǒng)計：①溢流產(chǎn)物中，隨著中流通道尺寸的增大，不同粒度煤泥所含的灰分在減小，但均保持在11%以上；不同粒度煤泥的產(chǎn)率也與中流通道尺寸呈負相關(guān)關(guān)系；②底流產(chǎn)物中，隨著中流通道尺寸的增大，不同粒度煤泥所含的灰分均表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢；當中流通道尺寸為6 mm時，粒度在1～3 mm之間的煤泥所含灰分為45.1%，而粒度在0.5～1 mm之間的煤泥所含灰分為40.42%，均達到了尾煤的要求，但該情況下粒度較小的煤泥所含水分含量較低，依舊達不到要求；③在中流通道尺寸增大過程中，溢流產(chǎn)物中煤泥產(chǎn)率的減小值與底流產(chǎn)物中煤泥產(chǎn)率的增加值并不相等，其中的差量在容腔內(nèi)進行了二次分選。由此認為當中流通道尺寸較大時，分選產(chǎn)生的精煤損失較大；當中流通道尺寸較小時，不容易從中流排出口排出的粗煤泥進入溢流產(chǎn)物中的概率較大，從而降低了精煤的損失。總體認為中流通道的尺寸宜為6 mm。

4 結(jié)論

(1)低頂水量條件下粗煤泥分選的效果較差，高頂水量條件下粗煤泥的分選效果要好；在粗煤泥分選前要進行脫泥處理；而且當頂水量太大時容易污染精煤，不利于煤泥分選。由此認為頂水量宜保持在0.75 m3/h左右。

(2)煤泥分選的效果隨著入料量的增大而減弱。這是因為當容腔徹底充實后，入料量繼續(xù)增大意味著容腔的排出速率提高，打破了容腔內(nèi)煤泥的分選環(huán)境，引起了容腔內(nèi)煤泥的混亂狀態(tài)，從而使得粗煤泥分選的精度降低。粗煤泥分選時，入料量應控制在較低水平。

(3)當中流通道尺寸較大時，分選產(chǎn)生的精煤損失較大；當中流通道尺寸較小時，不容易從中流排出口排出的粗煤泥進入溢流產(chǎn)物中的概率較大，從而降低了精煤的損失，總體認為中流通道的尺寸宜為6 mm。