煤炭表面改質(zhì)機在西曲礦選煤廠的應(yīng)用

吳 鵬

(西山煤電 西曲礦選煤廠，山西 古交 030200)

0 引言

目前，浮選前的攪拌調(diào)漿設(shè)備大多采用礦漿準(zhǔn)備器或預(yù)處理器，這些設(shè)備仍然沿用20世紀(jì)80年代的技術(shù)，現(xiàn)有調(diào)漿方法和技術(shù)難以全面滿足微細(xì)粒煤泥所特有的高分散、強活化、高效碰撞接觸的要求。中國礦業(yè)大學(xué)借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，對高效調(diào)漿方法進行了系統(tǒng)的理論研究，通過對流場進行優(yōu)化設(shè)計，將調(diào)漿方式與礦漿體系相耦合而開發(fā)出了BGT系列新型高效調(diào)漿設(shè)備，并取得了國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的發(fā)明專利。西曲礦選煤廠采用BGT系列新型高效調(diào)漿設(shè)備進行了多種工業(yè)規(guī)模對比試驗，取得了良好的效果。

1 BGT表面改質(zhì)調(diào)漿機及其工作機理

BGT系列表面改質(zhì)高效調(diào)漿機是針對高微細(xì)粒煤泥所凸顯的高灰、難浮、選擇性差以及細(xì)泥覆蓋的特點，通過對流場進行優(yōu)化設(shè)計，將調(diào)漿方式與礦漿體系相耦合而開發(fā)出的一種新型高效調(diào)漿設(shè)備。針對不同煤質(zhì)可提供適宜的多段強制混合高剪切參數(shù)，使其發(fā)揮藥劑的乳化作用和表面改質(zhì)作用，達到“充分接觸”與“有效粘附”，進而改善煤的疏水性和可浮性，提高了難選細(xì)粒礦物浮選分離精度和回收率。

乳化作用是指一種液體以極微小液滴均勻分散在互不相溶的另一種液體中的作用。在改質(zhì)調(diào)漿前端較短時間的高強度剪切力可以使浮選藥劑迅速實現(xiàn)超細(xì)分散。表面改質(zhì)作用是指設(shè)備所提供的高剪切力和強紊流流態(tài)使顆粒與藥劑之間具有了更高的碰撞和摩擦概率，能對煤粒產(chǎn)生如下表面改質(zhì)作用：①使粘附在低灰煤粒表面上的高灰細(xì)泥強制剝離；②使原來疏水性差的煤粒暴露出新鮮的疏水表面；③使水化膜變薄，有利于吸附捕收劑。從而改善了煤粒的可浮性和選擇性，提高了浮選精煤質(zhì)量。

BGT系列2500型表面改質(zhì)調(diào)漿機采用立式布置，直徑為2 500 mm，主要由攪拌桶體、主軸、攪拌葉輪、隔板、電動機和減速器等部件組成。礦漿和浮選藥劑同時自調(diào)漿設(shè)備桶體下部給入，藥劑由下層攪拌槳產(chǎn)生的負(fù)壓吸入下層攪拌區(qū)域，被高速葉輪和周圍強湍流液體分散為微細(xì)油滴；礦漿逐級進入各調(diào)漿室，經(jīng)過各級渦輪式攪拌槳和剪切盤附近的高湍流區(qū)域，被強制分散、擦洗，同時與分散完全的捕收劑油滴充分混合接觸碰撞，在顆粒表面充分改質(zhì)后，礦漿從槽體上部出料口排出，依靠重力自流進入浮選機或者浮選柱等分選設(shè)備，如圖1所示。

圖1 BGT系列表面改質(zhì)高效調(diào)漿機工作系統(tǒng)圖

2 工業(yè)試驗概況

工業(yè)規(guī)模試驗采用BGT系列2500型表面改質(zhì)高效調(diào)漿機作為高強度調(diào)漿設(shè)備，對浮選入料中的顆粒進行表面改質(zhì)。選擇與BGT 2500型表面改質(zhì)高效調(diào)漿機匹配的驅(qū)動電機為Y250M-4型，滿載轉(zhuǎn)速為1 480 r/min，匹配減速機為B2HV5-11.2型。對比設(shè)備為現(xiàn)西曲礦選煤廠所用的XY3000型礦漿預(yù)處理器。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 浮選效果提高與藥劑消耗降低分析

西曲礦選煤廠應(yīng)用BGT表面改質(zhì)高效調(diào)漿機前后浮選效果對比數(shù)據(jù)見表1(406為BGT表面改質(zhì)機對應(yīng)浮選機、407為礦漿預(yù)處理器對應(yīng)浮選機)。

從表1可以得出：在滿足現(xiàn)場對浮選精煤灰分要求的前提下，應(yīng)用BGT表面改質(zhì)高效調(diào)漿機能使浮選尾煤灰分大幅提高，約為9.50個百分點；浮選精煤產(chǎn)率增加8.12個百分點；可燃體回收率增加7.73個百分點；捕收劑和起泡劑(一般為煤油和醇)耗量分別節(jié)省0.23 kg/t和0.02 kg/t。所以，從西曲礦選煤廠的應(yīng)用效果分析可以得出，對于此階段浮選入料，采用高強度調(diào)漿技術(shù)可以顯著改善浮選入料中煤泥顆粒的表面性質(zhì)，有效提高浮選尾煤灰分和精煤產(chǎn)率，大幅節(jié)省浮選藥劑耗量。

表1 表面改質(zhì)調(diào)漿機與礦漿預(yù)處理器對比試驗結(jié)果

3.2 浮選速度提高分析

通過對現(xiàn)場采用表面改質(zhì)技術(shù)和常規(guī)預(yù)處理技術(shù)處理后，對所對應(yīng)浮選機單槽礦漿涌出量核算，測得各槽精煤產(chǎn)率與浮選時間的關(guān)系如表2所示。

表2 浮選時間與精煤產(chǎn)率的關(guān)系

通過計算和統(tǒng)計單位時間內(nèi)各槽浮選精煤產(chǎn)率與總浮選產(chǎn)率的比例，得到圖2，可以分析得到，經(jīng)過表面改質(zhì)處理后，特別是在浮選進行的初期(12 min之內(nèi))，煤泥顆粒的浮選速度得到明顯的提高，明顯高于傳統(tǒng)礦漿預(yù)處理器處理后的煤泥，說明表面改質(zhì)處理有效地改善了煤泥顆粒的可浮性。

圖2 表面改性處理前后浮選產(chǎn)率與浮選時間的關(guān)系對比

4 結(jié)論

依據(jù)上述試驗得出的技術(shù)指標(biāo)，按照入洗原煤3.0 Mt/a，其中入浮煤泥含量25%計算，采用BGT表面改質(zhì)機之后，預(yù)計浮選精煤產(chǎn)量增加6萬噸/年，藥劑用量減少187噸/年；由于設(shè)備運行功率的增加，由此造成耗電量每年增加23萬千瓦時；尾煤產(chǎn)量預(yù)計每年減少6萬噸。綜上，如果西曲礦選煤廠浮選系統(tǒng)全部進行表面改質(zhì)調(diào)漿技術(shù)改造，則合計每年可以創(chuàng)造經(jīng)濟效益將近七千萬元。以目前改造其中1臺礦漿準(zhǔn)備器，即約占浮選系統(tǒng)總處理量的1/4規(guī)模計算，則每年預(yù)計可以增加經(jīng)濟效益近兩千萬元。

本項目實現(xiàn)了科研成果的高效轉(zhuǎn)化，完成了工業(yè)化應(yīng)用并取得了明顯的效果。研發(fā)設(shè)計的表面改質(zhì)調(diào)漿機，有效彌補了現(xiàn)有預(yù)處理設(shè)備藥劑利用率低、表面改性效果差的缺點，實現(xiàn)了煉焦煤資源的深度分選，有效提高了浮選作業(yè)的精煤產(chǎn)率，顯著降低藥劑耗量，達到了提效降耗的目的，每年為企業(yè)創(chuàng)造數(shù)千萬元的經(jīng)濟效益。