賀西煤礦選煤廠細粒中煤磨礦時間對分步釋放精煤產(chǎn)率的影響研究

陳麗娟

(汾西礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司水峪煤業(yè)選煤廠，山西 孝義 032302)

我國的優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源稀缺，儲量低，僅為2 758億t，占全國查明煤炭資源儲量的27%，其中，氣煤占我國煤炭總資源量的13.75%、肥煤占3.53%、主焦煤占5.81%、瘦煤占4.01%。去除高灰、高硫、難洗選、不能用于煉焦的部分，優(yōu)質(zhì)的焦煤和肥煤資源占查明煤炭資源儲量的比例不足6%和3%。但是很多煉焦煤選煤廠直接將產(chǎn)后中煤作為電煤利用，沒有對稀缺資源進行有力回收，造成稀缺資源的浪費[1-5，8-9，16]。

賀西煤礦選煤廠設(shè)計入選能力為3.00 Mt/a，入選賀西煤礦生產(chǎn)的3號、4號原煤，均為優(yōu)質(zhì)主焦煤，主導(dǎo)產(chǎn)品為灰分小于11.00%的12級冶煉焦精煤。采用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為核心的分選設(shè)備，不脫泥不分級無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器主選+粗煤泥分選+浮選的聯(lián)合工藝流程。粗煤泥分選采用煤泥重介旋流器，浮選采用噴射式浮選機分選。浮選精煤采用沉降過濾離心機和快開壓濾機聯(lián)合脫水回收，浮選尾煤經(jīng)濃縮機濃縮后，采用快開壓濾機脫水回收。中煤煤量約占入洗原煤的10%左右，平均灰分為39.00%～42.00%。每年中煤產(chǎn)量約30 萬t。為了提高稀缺焦煤資源回收利用率，以賀西煤礦選煤廠細粒中煤為研究對象，通過對細粒中煤磨礦后再進行分步釋放浮選試驗研究，找到最佳磨礦時間參數(shù)，為下一步細粒中煤磨礦后再選提供參考數(shù)據(jù)。

1 研究方法

(1)對重介中煤在中煤脫介篩前，按照橫斷面進行采樣，采樣時間按照每30 min采樣1次，每次不少于25 kg，采樣總重3 000 kg，獲取具有代表性中煤樣品；

(2)對重介中煤中小于0.5 mm粒級進行分步釋放浮選試驗分析后進行評價；

(3)從總煤樣中每次采煤樣300 g，按照磨礦濃度65%，磨礦時間：1 min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min、16 min和20 min進行磨礦；

(4)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36167-2018《選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法》在相同條件下對以上磨礦后的產(chǎn)品進行分步釋放試驗分析后進行評價[6-8]；

(5)探討不同磨礦時間條件下，對分步釋放浮選試驗精煤回收率的影響，為從磨礦中煤中回收精煤提高二次資源利用率提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[9-12]；

(6)根據(jù)分步釋放浮選試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出中煤磨礦時間對精煤回收率的影響[13]。

2 細粒中煤分步釋放浮選試驗

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36167—2018《選煤實驗室分步釋放浮選試驗方法》中規(guī)定進行分步試驗。礦漿濃度80 g/L，浮選槽容積1.5 L，葉輪轉(zhuǎn)速1 800 r/min，浮選機葉輪直徑60 mm，充氣量為0.20 m3/(m2·min)，礦漿欲攪拌時間為2 min，礦漿與捕收劑接觸時間為2 min，礦漿與起泡劑接觸時間為10 s，試驗用水為自來水。干煤泥藥耗0.40 kg/t，藥劑比例為捕收劑：起泡劑=1∶2的條件下(藥劑用量根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際確定)，對磨礦產(chǎn)品進行分步釋放浮選試驗。各產(chǎn)物的質(zhì)量稱準(zhǔn)到0.1 g，產(chǎn)率灰分的數(shù)據(jù)取小數(shù)點后兩位。根據(jù)綜合試驗結(jié)果繪制分步釋放試驗圖[14-16]。

將重介中煤煤樣進行篩分，取細粒中煤(小于0.5 mm粒級)為試驗煤樣進行分步釋放浮選試驗，試驗數(shù)據(jù)見圖1。

圖1 細粒中煤分步釋放浮選試驗結(jié)果

由圖1可知，對未進行磨礦處理的細粒中煤的分步釋放浮選試驗表明，隨著分選次數(shù)的增加，精煤產(chǎn)率與精煤灰分都在降低；精煤產(chǎn)率與精煤灰分呈正相關(guān)分布，隨著精煤灰分降低其產(chǎn)率逐漸降低。當(dāng)浮選精煤灰分為11%時，浮選精煤產(chǎn)率為4.5%。

3 磨礦試驗

磨礦試驗及條件：對細粒中煤煤樣進行濕法磨礦，每次磨礦煤樣為200 g，磨礦濃度65%，磨礦時間分別為：1 min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min、16 min和20 min[14-16]，根據(jù)試驗結(jié)果繪制于圖2。

圖2 磨礦時間與解離粒級關(guān)系

由圖2可知，細粒中煤煤樣在未經(jīng)磨礦前小于200目粒級煤樣含量為30.66%。隨著磨礦時間的增長，煤樣中所含小于200目粒級產(chǎn)率逐漸增多。在磨礦時間為1 min時，小于200目粒級產(chǎn)率增長最大，為30.13%。當(dāng)磨礦時間為14 min時，煤樣中小于200目粒級產(chǎn)率為99.88%；當(dāng)磨礦時間為16 min時，煤樣中小于200目粒級產(chǎn)率為100%。因此可以確定，當(dāng)磨礦時間為14 min左右時，煤樣粒度可全部滿足小于200目。

4 磨礦試驗分選特性研究

將磨礦試驗所得煤樣在相同試驗條件下進行分步釋放浮選試驗，對不同磨礦時間下煤樣的性質(zhì)變化進行分析研究。

4.1 分步釋放浮選試驗

將磨礦試驗所得煤樣在相同試驗條件下進行分步釋放浮選試驗，試驗所得數(shù)據(jù)繪制于圖3。

圖3 磨礦產(chǎn)品分步釋放浮選試驗

由圖3可知，經(jīng)過磨礦后，細粒中煤煤樣性質(zhì)發(fā)生了變化。由分步釋放浮選試驗可以看出，磨礦后的浮選精礦灰分較磨礦之前煤樣的浮選精礦灰分平均降低1.81%，當(dāng)要求精煤灰分一定時，磨礦后煤樣的精礦產(chǎn)率均有所提升。由此可見，適當(dāng)?shù)哪サV時間可以使煤樣中的低灰精煤和灰分較高雜物發(fā)生解離。進而增加浮選精礦的產(chǎn)率。

4.2 磨礦時間與精煤產(chǎn)率的分析

按照選煤廠精煤灰分不超11.00%的要求，將分步釋放浮選試驗的數(shù)據(jù)進行處理，可得到不同磨礦時間下的精煤產(chǎn)率，見圖4。

圖4 磨礦時間與煤泥分步釋放浮選試驗精煤產(chǎn)率變化曲線

由圖4可知，磨礦時間小于6 min時，精煤產(chǎn)率變化不明顯，當(dāng)磨礦時間到8 min時，精煤產(chǎn)率有了極大的變化，精煤產(chǎn)率達到最高，為10.00%，較無磨礦煤樣的精煤產(chǎn)率提高了5.5個百分點。

4.3 磨礦后細粒中煤性質(zhì)及可浮性分析

當(dāng)磨礦時間為8 min時，精煤產(chǎn)率最高。以此數(shù)據(jù)與無磨礦時數(shù)據(jù)進行對比，分析磨礦后細粒中煤性質(zhì)及可浮性的變化情況。圖5為無磨礦與8 min磨礦分步釋放浮選數(shù)據(jù)對比。

圖5 無磨礦與8 min磨礦分步釋放浮選驗數(shù)據(jù)對比

由圖5可知，因磨礦作用使煤炭與其伴生矸石解離，使原為中煤產(chǎn)品的細粒中煤解離為低灰精煤和高灰矸石，因此提升了精煤產(chǎn)率。

可燃體回收率(Ec)可以作為煤炭可浮性的評價指標(biāo)，其計算公式為：

式中：Ec——可燃體回收率，%；

γj——浮選精煤產(chǎn)率，%；

Aj——浮選精煤灰分，%；

Ar——浮選入料灰分，%。

由式(1)可以計算出磨礦前后煤樣的可燃體回收率，并繪制無磨礦與8 min磨礦可燃體回收率數(shù)據(jù)對比，如圖6。根據(jù)表1可浮性等級劃分可以得到煤樣磨礦前后的可選性等級。

表1 可浮性等級劃分

圖6 無磨礦與8 min磨礦可燃體回收率數(shù)據(jù)對比

由表1、圖6可知，磨礦后可燃體的回收率也發(fā)生了變化，當(dāng)浮選次數(shù)為2次時磨礦后煤樣的可浮性較磨礦之前較好，浮選次數(shù)大于3次之后浮選性變差，但基本沒有改變其可浮性等級。并且，不同磨礦時間的表現(xiàn)與8 min磨礦時長的現(xiàn)象相同。

5 結(jié) 語

綜合上述試驗結(jié)果，得出以下結(jié)論：

(1)每個粒度級分步釋放浮選試驗都是隨著分選次數(shù)的增加，精煤產(chǎn)率以及灰分都逐漸降低。

(2)雖然隨著磨礦時間加長，粒度逐漸變細，煤與礦物的解離度在增加，但是由于在磨礦中煤泥表面性質(zhì)的變化，煤泥浮選特性呈現(xiàn)出不同的變化，造成磨礦時間與煤泥分步釋放浮選試驗精煤產(chǎn)率形不成特定的線性關(guān)系。

(3)細粒中煤煤樣經(jīng)磨礦解離后浮選效果有明顯的改善。隨著磨礦時間的延長，磨礦產(chǎn)品的浮選精煤產(chǎn)率先逐漸升高后逐步降低，磨礦時間為8 min時，浮選精煤產(chǎn)率最高，浮選精煤灰分為11.00%時，其產(chǎn)率為10.0%。