浮选预处理器在资兴焦电的推广应用

刘智波

湖南省煤业集团资兴实业有限公司

1、前言

湖南省资兴焦电股份有限公司选煤生产浮选指标近期出现效果下降趋势，主要表现为浮选精煤灰分升高，尾煤灰分下降，质量稳定性较差，对生产现场采集的浮选入料煤样，进行了系统的试验，并通过试验结果分析了浮选指标恶化原因，提出了改善浮选指标的技术方案，并组织实施应用，取得了较好效果。

2、试验结果

2.1 筛分试验

质量/g	产率/%	灰分/%	累计
			产率，%	灰分，%
2.4	1.21	8.84	1.21	8.84
3.7	1.86	12.1	3.07	10.82
22.6	11.36	16.6	14.43	15.37
32.8	16.49	18.01	30.92	16.78
24.2	12.17	19.26	43.09	17.48
113.2	56.91	29.26	100	24.18
198.9	100	24.18

结果分析：通过煤样筛分试验结果可知，该煤样粒度组成细，主导粒级为＜0.045mm粒级，产率达到56.91%，各粒级产物的灰分随粒度减小呈上升趋势，其中1.0～0.5mm粒级灰分为8.84%，＜0.045mm粒级产物灰分达到29.26%。

2.2 分步释放浮选试验

为考察煤样获得低分精煤的浮选条件以及在各种精煤灰分下的理论产率，进行了煤样的分步释放浮选试验，试验结果见表2，并依据表2数据绘制了产率—灰分曲线（图2）。

表2  分步释放浮选试验结果

药剂量/(kg/t) 捕收剂 0.8 起泡剂 0.08 浓度/(g/L) 80 累计 产物 质量/g 产率/% 灰分/% 产率/% 灰分/% 第五次精选产物 33.3 28.1 5.04 28.1 5.04 第四次精选产物 5.2 4.39 9.56 32.49 5.65 第三次精选产物 7.1 5.99 11.91 38.48 6.63 第二次精选产物 12.8 10.8 17.07 49.28 8.91 第一次精选产物 29.6 24.98 21.23 74.26 13.06 尾煤 30.5 25.74 57.91 100 24.6 合计 118.5 100 24.6

图2  产率—灰分曲线

试验结果分析：根据表2数据可知，入浮煤泥灰分为24.60%，经过一次分选，精煤灰分为13.06%，精煤产率74.26%，对应的尾煤产率和灰分分别为：25.74%和57.91%。

经过一次精选，精煤灰分降至8.91%，产率49.28%，对应的尾煤产率和灰分分别为：50.72%和39.81%。

根据图2可获得不同精煤灰分对应的精煤产率、尾煤产率、尾煤灰分，详见表3。

表3 各精煤灰分下精煤产率、尾煤产率、尾煤灰分

精煤灰分/%	10.00	11.00	12.00	13.00	14.00
精煤产率/%	56.00	64.00	70.00	74.00	77.00
尾煤产率/%	44.00	36.00	30.00	26.00	23.00
尾煤灰分/%	43.18	48.78	54.00	57.62	60.09

3、改善浮选指标的技术措施

3.1 改善操作

浮选操作上可以从以下几个方面进行调整，改善浮选指标：

（1）药剂添加调整

首先是在控制好药剂调价量的前提下适当调整药剂比例，起泡剂选择性较差，不利于浮选精煤灰分的控制，因此，可适当降低起泡剂的比例；其次是调整加药点的位置，实施分段加药，即适当减少第一加药点的加药量，控制住精煤灰分，在浮选机的第二、第三室补加一部分药剂，提高尾煤灰分。

（2）补加稀释水降低入浮煤浆浓度

从煤样的试验数据可知，降低煤浆浓度可以提高分选的选择性，有利于降低精煤灰分，提高尾煤灰分。

（3）降低液位

降低液位可以增加泡沫层厚度，提高泡沫层的二次富集作用，降低精煤灰分。

（4）控制好吸气量

吸气量过大，会使大量的高灰细泥无选择性地粘附到气泡上上浮，污染精煤，使精煤灰分升高，并且会使一部分粘附到气泡上的粗粒低灰精煤脱落不能上浮，影响精煤灰分；而充气量过小，又可能使部分精煤因没有足够的气泡矿化而损失在尾煤中，影响尾煤灰分；因此，应根据现场的实际情况适当调整进气量。

3.2 增加矿浆预处理器

3.2.1矿浆预处理的作用和必要性

在选煤的生产中,矿浆进入浮选机分选前的预处理以前没有受到足够的重视，其实，矿浆预处理是浮游选煤工艺中必不可少的环节，对浮选机的技术经济指标有非常重要的影响。矿浆预处理的必要性主要有以下四点：

⑴将浮选药剂充分分散

煤泥浮选用的捕收剂基本上采用轻柴油、煤油以及分子结构类似的非极性油类等石化产品类，几乎不溶于水的，而杂极性的起泡剂在水中的溶解度也很低，所以二者在水中的分散性很差。浮选药剂在外力作用下分散，产生的油滴直径越小，则其数目就越多，分散性就越好，在煤浆中的分散也就越均匀。同时，油滴直径越小,比表面积也就越大，与煤粒接触的几率也越大,浮选药剂的耗量也就越低。

若按入浮煤浆浓度80g/L、浮选剂单位用量1.25kg/t煤泥、浮选剂密度0.85kg/L计算，则每立方米煤浆中需要混合的浮选剂体积约为0.12L，两者的体积比例为8333∶1，体积比例悬殊，只有充分混合，才能使浮选剂均匀地分散在煤浆中，从而降低浮选剂用量。由此可见煤浆与浮选剂均匀混合的必要性。

⑶将入浮煤浆稀释到合理的浓度范围

尤其是当浮选入料灰分高、细泥含量多时，必须补加稀释水将入浮煤浆调整到合理的浓度范围（一般为80g/L左右），以提高浮选的分选选择性，保证精煤质量。

⑷需要有一定的作用时间

煤粒与非极性油类捕收剂接触，捕收剂在煤粒表面形成油膜，进一步扩大煤粒与矸石颗粒疏水性的差异。油滴在煤粒表面形成油膜的形式（见图1）随煤粒表面疏水性的不同而不同。

图1 油膜形成示意图

对于疏水性好的煤粒，其表面亲油性强，小油滴粘附后会较快地自动铺展开，形成薄油膜。

对于疏水性较差的煤粒，其表面亲油性差，小油滴粘附后不会自动地铺展开，而是在煤粒表面粘附了许多小油滴后，这些小油滴相互兼并，形成不连续的厚油膜，对于这样表面性质的煤粒，不但消耗较多的浮选药剂，而且需要一定的作用时间，促使药剂在煤粒表面展开形成足够多的油膜。

增加矿浆预处理器对进入浮选的煤浆进行预处理，不但可以提高浮选机的分选选择性，改善浮选指标，而且可以节省浮选药剂耗量，降低生产成本。

资兴焦电选煤浮选车间现有的矿浆预处理器为管道混合式预处理器，该预处理器占用厂房空间和面积小，适用于煤泥可浮性好的煤泥，选煤车间现在入选的煤泥细泥含量大，灰分高，疏水性变差，可浮性已经大不如前，该预处理器已经不能适应当前的煤质；而且，该预处理器于2010年投入使用，至今已超过10年，设备已经明显老化，最为关键的药剂乳化部件已经损害，无法正常使用。因此，更换最新型的雾化流态式矿浆预处理器势在必行。

3.2.2 雾化流态式矿浆预处理器简介

雾化流态式矿浆预处理器是由唐山科泓工程技术有限公司研发的利用高压气流引射雾化原理实现药剂雾化分散，利用矿浆自身重力和流变特性实现煤浆与浮选药剂混合的一种新型矿浆预处理器，具有结构简单、预处理效果好、动力消耗低、浮选药剂用量省等优点，目前已经在我国选煤厂大量推广应用。

（1）PAD型矿浆预处理器的结构

雾化流态式矿浆预处理器由用于浮选药剂分散的浮选药剂雾化装置和用于浮选药剂与矿浆混合的流态混合装置组成，浮选药剂雾化装置由加药斗1和浮选药剂雾化器2组成，流态混合装置由矿浆入料口3、箱体4、矿浆均分器5、流态混合单元6、出料口7和支腿8组成，其结构见图2。

1—加药斗；2—浮选药剂雾化器；3—矿浆入料口；4—箱体；

5—矿浆均分器；6—流态混合单元；7—出料口；8—支腿；

图2  雾化流态式矿浆预处理器结构

（2）矿浆预处理器的工作原理

压缩空气（0.06～0.10 MPa）经管路进入浮选药剂雾化器2中，经喷嘴高速喷出，在喷射室内产生负压，形成抽吸作用，将添加到加药斗1中的浮选药剂快速吸入，被喷射气流分散雾化，雾状浮选药剂弥散在混合装置箱体内。矿浆从入料口3给入到混合装置箱体4内，首先进入矿浆均分器5，通过二次溢流，将进入的矿浆沿360°方向均匀分配到最上层流态混合单元6，在矿浆自身重力的作用下，从上至下沿各层流态混合单元向下运动，运动过程中与弥散于箱体内的雾状浮选药剂接触混合。矿浆运动过程中受流态混合单元紊流堰的作用，不断地上下起伏翻滚，提高了矿浆的紊流程度；并且各层流态混合单元为锥形，矿浆沿流态混合单元从中心向周边运动时，流态混合单元面积逐渐增大，流态混合单元上的矿浆流层随之逐渐变薄，矿浆沿流态混合单元从周边向中心运动时，流态混合单元的面积逐渐变小，流态混合单元上的煤浆流层随之逐渐变厚，即矿浆在运动中不断地“扩散—聚合”，形成大量二次流和涡流，进一步提高了矿浆紊流程度，强化了混合效果。矿浆到达底部后从出料口7流出，进入浮选机分选。

（3）雾化流态式矿浆预处理器技术的优点

①药剂雾化分散技术和多层流态跌水混合技术相结合，实现药剂预矿化，预处理效果好，降低精煤灰分，提高精煤产率2%～10%；

②采用高压气流引射雾化分散技术实现药剂雾化分散，分散效果好，浮选剂雾化后雾滴粒度均匀、直径小，有明显的降耗效果，用量节省15%～40%；

③利用矿浆自身重力和流变特性实现药剂和矿浆和混合，无动力消耗；

④粗颗粒预处理时间长、细粒级预处理时间短，实现了一台设备中粗、细矿粒具有不同预处理时间这一符合预处理要求的功能；

⑤结构简单，无运转部件，可靠性好，基本免维护。

3.3 增加精矿精选工艺

粗选浮选机选出处的精矿进入精选浮选机再次分选，粗选浮选机以保证尾矿灰分为主，粗选精矿灰分控制在20%以下即可，通过初选排除大量的高灰细泥，粗选精矿再进入精选浮选机时，入料性质得到极大的改善，精矿灰分易于控制，精选浮选机以控制精矿灰分为主，精选尾矿可通过可与粗选尾矿合并，也可单独浓缩后进行压滤成为中煤，还可返回粗选入料再选，处理方式灵活，可根据具体条件选择。

精选浮选可通过检修恢复现有的XJM-S4-6浮选机获得，也可更换新浮选机。

3.4 浮选机表面增加喷淋水

通过在浮选机泡沫层上增加喷淋水，可以降低精煤灰分0.5～1.0个百分点，但同时尾矿灰分也有所下降。

4、方案比选

方案一基本不需要改造工作，也不需要资金投入，通过浮选岗位工调整操作即可实现，但方案效果有限，难以从根本上解决问题；

方案二投资较少，但效果显著，既可以改善浮选指标，降低精煤灰分，提高尾煤灰分，保证产品合格率，又可以降低浮选药剂耗量，降低成产成本；

方案三对于提高分选指标的效果显著，但改造工程量和投资都较高，施工工期长；

方案四效果有限，能够降低精煤灰分，但尾煤灰分也随之降低，并没有改善分选选择性，但改造工程量和投资都较少。

因此，公司决策实施方案二，即增设矿浆预处理器，改善浮选指标。

5 、方案改造前后的数据对比分析

改造前	粒度	‘+1	1-0.5	0.5-0.355	0.355-0.2	0.2-0.1	‘-0.1	总样
浮选入料	含量	0	0	1.93	13.16	19.33	65.58
	灰分	0	0	13.81	16.73	23.56	29.89	26.37
浮选精煤	含量	0	0	1.55	14.13	21.17	63.15
	灰分	0	0	7.76	9.43	12.17	15.96	13.96
浮选尾矿	含量	0	0	3.36	13.32	16.15	67.17
	灰分	0	0	18.72	31.31	43.37	63.45	55.12
改造后	粒度	‘+1	1-0.5	0.5-0.355	0.355-0.2	0.2-0.1	‘-0.1	总样
浮选入料	含量	0	0	0	1.72	14.53	83.75
	灰分	0	0	0	16.76	21.14	33.6	31.91
浮选精煤	含量	0	0	0	2.07	18.33	79.6
	灰分	0	0	0	7.54	8.82	13.89	12.79
浮选尾矿	含量	0	0	0	1.76	13.18	85.06
	灰分	0	0	0	27.62	36.67	61.22	57.32

对预处理器和充气搅拌装置进行了更新和更换，从改造前后对照表可知，更换预处理器后与改造前相比，在浮选入料灰分提高的情况下，浮选精煤灰分下降了1.17%，尾矿灰分上升了2.20%，浮选效果明显得到提升。

6、经济效益分析

6.1 投资估算

实施方案二的投资主要包括设备采购安装、非标准件制作及安装，管路安装等，详见表9。

表9 增加矿浆预处理器的投资估算

序号	名称	数量	单价/元	总价/元		备注
1	预处理器采购	1	60000	60000
2	预处理器支架材料、制作及安装	1	10000	10000
3	管路材料、安装	1	10000	10000		自备
4	充气搅拌装置	4	20000	80000
			合计	160000		实际改造费用15万元

通过增加矿浆预处理器，可降低浮选精煤灰分1-2个百分点，提高尾煤灰分2-3个百分点，浮选精煤灰分降低后，减少了重介主选系统的“背灰”，可提高重介分选的精煤灰分，估算可提高总体精煤产率0.5-1个百分点，按年入选45万吨原煤，提高精煤产率0.5个百分点计算，即可多回收精煤0.225万吨，按精煤和中煤差价800元/吨计算，年增加收入180万元。

（2）节支

原每年药剂用量40吨，按雾化流态式矿浆预处理器可节省药剂20%计算，每年可节省药剂8吨，按每吨药剂6800元计算，每年可节省药剂支出5.44万元。

（3）增收节支合计185.44万元，即每年可创造效益185.44万元，投资回收期仅为1个月。