新景矿选煤厂粗煤泥洗选回收工艺的优化设计

韩国秀

(阳泉煤业集团 新景矿选煤厂，山西 阳泉 045000)

众所周知，我国属于煤炭资源丰富且消耗量大的国家[1]。煤炭经洗选加工后分为精煤、中煤和矸石，在洗选加工过程中因工艺的问题，使得部分精煤混入中煤，精煤回收率较低，造成精煤资源的浪费[2-3]，并且精煤与中煤销售价格相差悬殊，使企业的经济效益受到直接影响。因此改进洗选工艺和方法，提高精煤回收率，不仅可以提高企业经济效益，同时，对于解决精煤资源短缺问题也有十分重要的意义。在传统的煤炭洗选加工过程中，将粒度介于2～0.2 mm的煤泥称为粗煤泥，而粗煤泥的洗选加工也一直是制约精煤产率的重要问题。一般选煤厂多采用“跳汰选矿或重介分选+细粒煤浮选+粗煤泥回收”工艺，然而实际生产过程中，跳汰选矿或重介分选的粒度为1～3 mm，浮选工艺的粒度要求为0.25 mm，这样在跳汰选矿和浮选工艺间存在粒度间隙，导致粗煤泥分选效果不佳，精煤产率较低，成为制约企业经济效益的重要因素[4-5]。新景矿选煤厂属于矿井型选煤厂，经改扩建后生产能力达850万t/a，主要的洗选工艺为块煤浅槽重介质分选机+末煤无压三产品重介质旋流器+粗煤泥螺旋分选机+尾煤压滤的联合工艺。原煤中粉煤可浮性较差，TBS分选机精度不高，理论设计入洗煤泥-0.5 mm的煤泥含量占10%，而实际生产中高达30%，因此，需对原煤泥洗选工艺进行适当的改进，以期提高粗煤泥回收率及精煤产率，为企业创造更大的利润。

1 实验部分

1.1 煤泥筛分试验

准确称取一定量的干燥煤泥样品，将套筛放置在天平上记录原始重量并按照孔径大小叠好，装上筛底，将称好的煤样倒入最上层筛上，加盖筛盖。人工震动拍打15 min后依次取下每层筛子，取出筛盘，称量各筛上物与底盘中煤样及筛子总质量。确保误差不超过2，否则重新试验。

1.2 煤泥小浮沉试验

煤泥小浮沉试验按照煤炭行业标准MT57-93《煤粉浮沉试验方法》进行。准确称取一定质量的试验煤样倒入离心管内，并加入密度为1.3 g/cm3的重液，边加重液边用玻璃棒搅拌均匀，使得煤样完全浸湿，当重液高度达到离心管85%的位置后，将重液及煤样置于离心机上开始离心，离心速度达到要求速度后开始计时，然后沉降。依次按照上述步骤加入不同密度的重液，然后将不同密度重液离心后的浮沉物冲洗过滤，干燥后测其灰分等指标。

1.3 煤泥浮选试验

浮选试验采用140 mL的挂槽浮选，浮选矿浆浓度为100 g/L，捕收剂煤油用量为1 000 g/t干煤泥，起泡剂仲辛醇用量为120 g/t干煤泥。将待浮选煤样置于浮选槽内，搅拌2 min使其充分润湿，加入煤油捕收剂，1 min后再加入起泡剂仲辛醇，10 s后开始重启刮泡，刮泡3 min 后将浮选精煤和液槽内的尾煤分别抽滤、洗涤、烘干、称重并计算精煤及尾煤产率。分别称取定量的精尾煤按国标 GB/T212-2001 进行烧灰实验，确定精尾煤的灰分含量。

1.4 试验仪器

本试验采用的仪器有LW-250型卧式离心机，转速设定为3 000 r/min，离心管：4×250 cm3；离心泵：极限真空度0.05 Pa；自制恒温保湿箱，温度50～200 ℃；AUY系列电子天平；自制白铁皮棋盘格，200 mm×200 mm；BMZ-1型三辊四筒棒磨机，购于市冶金机械有限公司；通用烧杯、量筒、滴管、下口瓶、漏斗等玻璃器皿。

2 结果与讨论

2.1 TBS尾矿粗煤泥磨矿解离可行性分析

取该矿的经TBS分选后的煤泥进行筛分和小浮沉试验，试验结果如图1和图2所示。

图1 TBS尾矿煤泥筛分试验

从图1可以看出，入洗原煤、筛分后的精煤及尾煤中粒度为0.9～0.2 mm的煤泥产率高于其他粒度级的煤泥，产率最高值为精煤产率，接近35%左右，与入料产率相接近；筛分后精矿灰分较低，尾矿灰分高于原煤的灰分；且在煤泥粒度大于0.45 mm及小于0.125 mm的可燃体回收率较低，尤其是粒度大于0.9 mm粒级时，可燃体回收率仅为10%。

图2 TBS尾矿煤泥小浮沉试验

从图2可以看出，密度级为-1.50 g/cm3的煤泥累计产率41.2%，灰分15.90%，同样说明目前洗选加工过程中，TBS尾矿中大量的可燃体未被有效回收，“跑煤” 现象严重，精煤产率下降明显。同时，入洗的原煤中，粒度在1～0.2 mm，密度级在1.4～1.5 g/cm3的煤泥表现出较难洗选的特性，这是因为在TBS分选过程中部分煤与矸石嵌布共生，形成一种煤矸伴生体富集于尾矿中，这样精煤资源不能够得到回收，精煤产率下降，煤炭资源浪费且企业经济有所损失。因此，需将TBS尾矿煤样磨矿解离后再分选以提高洗选目的[6]。

2.2 磨矿解离后TBS尾矿筛分及小浮沉试验

取同样干燥处理后且通过棒磨机磨矿12 min后的煤泥，对磨矿解离后的煤泥进行筛分及小浮沉试验，试验结果如图3和图4所示。

图3 TBS尾矿棒磨12 min后煤泥的筛分试验

图4 TBS尾矿棒磨12 min后煤泥的小浮沉试验

从图3可以看出，棒磨机磨矿后的煤泥中99%是粒度级为-0.45 mm的煤泥，粒度级0.300～0.154 mm的煤泥占主要部分，将近全煤样的43%左右，符合该矿最佳分选粒度范围，磨矿效果较理想。图4浮沉结果表明，密度级为-1.8 g/cm3的煤泥产率占全部煤泥的45%左右，灰分为21.28%，密度级为-1.5 g/cm3的煤泥产率为28%，灰分仅有8%左右，因此，当要求灰分为11.5%时，理论精煤产率为35%。

2.3 磨矿解离后TBS尾矿煤泥浮选试验

对磨矿后的煤泥进行浮选分步释放试验，试验结果如图5所示。从试验结果可以看出，分步释放浮选过程中，精煤不断富集，尾煤中的精煤产率逐渐降低，灰分及累计灰分也呈降低趋势，最后的精煤产品中灰分最低，当灰分达到最低时，精煤产率最大；即磨矿后煤泥分步释放浮选试验得到的灰分为11%左右时，精煤产率为59%，相比于之前同样灰分条件下，精煤产率比理论精煤产率上升了将近15%。这表明磨矿解离对于粗煤泥的再分选是有意义的且可行的。

图5 磨矿后TBS煤泥分步释放浮选试验

3 结 语

1) 目前煤泥洗选加工过程中“跑煤” 现象严重，煤矸伴生体富集，精煤产率较低，洗选效果不佳；

2) 经棒磨后煤泥主导粒度的煤泥占43%，符合该厂的最佳分选范围； 3) 粗煤泥磨矿解离后的筛分试验表明，当灰分为11.5%时，精煤理论产率为35%；三次分步释放浮选试验表明，当灰分要求11.5%时，精煤实际产率可达59%；能为企业创造更高的经济效益。