煤Ｎｏ．４，２０１３ 炭加工与综合利用 ９ ＣＯＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ＆ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ ＵＴ［ＬＩＺＡＴＩＯＮ 极难浮煤泥二次浮选工艺的研究与应用 侯宇红 ，王学民 ，方义恩 ，彭 阳 ，侯玉茂 （１．新汶矿业集团产品市场部，山东新泰２７１２３３； ０１６２１７） ２．新汶矿业集团内蒙古能源中心选煤厂，内蒙古鄂托克前旗摘 要：新汶矿业集团内蒙古能源中心选煤厂入洗的长城二矿３号原煤中泥质物含量高， 导致浮选精煤灰分偏高；通过实验室实验，确定采用煤泥二次浮选工艺，改造完成后，浮选精 煤灰分达到了预期要求，经济效益显著。 关键词：选煤厂；极难浮煤泥；二次浮选；经济效益 中图分类号：ＴＤ９４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—８３９７（２０１３）０４－０００９－０４ 内３号上分层与下分层中间有８００—９００ ｍｍ夹 ｌ项目背景 矸，部分顶底板泥混人原煤，导致人洗原煤中矸 石、泥质物含量增多。中心选煤厂在人浮３号煤 新汶矿业集团内蒙古能源中心选煤厂设计规 模７．０ Ｍｔ／ａ，选煤工艺采用原煤预先脱泥、５０— 层煤泥时，分选出的浮选精矿灰分偏高，导致重 介精煤严重“背灰”，不能直接掺入到主洗精煤 作为最终精煤销售，严重影响了企业经济效益。 ２煤质分析 １ ｍｍ粒级有压两产品主再选、１—０．２５ ｍｍ粒级 粗煤泥分选机分选、细煤泥浮选柱分选和尾煤压 滤的联合流程。选煤厂分两期建设，一期工程 ３．０ Ｍｔ／ａ于２０１０年６月投入生产，二期工程４．０ Ｍｔ／ａ于２０１１年ｌ２月投入生产。中心选煤厂目前 主要入洗长城二矿的３号煤和９号煤，其中３号 煤为低硫１／３焦煤，９号煤为高硫气肥煤。 长城二矿煤炭开采为一次采全高方式，煤层 为充分认识３号煤层原煤及煤泥煤质变化情 况，分别对原煤煤泥进行了煤质和浮沉分析，见 表１～３。 表１ 长城二矿３号煤层原煤中小于１．４ ｋｇ／Ｌ密度级煤质分析 由表１可知，长城二矿井下３号煤层上分层 ８８．５７％，硫分为１．１３％。由表３可知，３号煤层 煤泥中小于０．０４５ ｍｍ粒级含量高达７０％以上，灰 分４６．２１％，说明煤泥中含有大量泥化矸石。 比下分层煤质好。两分层之间的夹矸灰分高达 收稿日期：２０１３－０７－０４ 作者简介：侯宇红（１９７０一），女，山东淄博人，１９９９年毕 业于山东科技大学计算机专业，山东能源新汶矿业集团煤炭产品 市场部副。选煤高级工程师。 ３方案研究 为了提高３号煤层煤泥中的精煤产率，降低 １０ 煤炭加工与综合利用 ２０１３年第４期 精煤灰分，开展了一系列现场试验工作。 表３ ３号煤层煤泥小筛分试验结果 ３．１ 降低浮选浓度和给料量 选煤厂正常生产时，人浮煤泥水浓度约为６０ Ｌ。为生产合格精煤产品，现场采取了降低浮 选人料浓度和给料量的方式，具体试验结果如表 ４所示。 表４ ９月６日浮选煤泥入料浓度变化对分选指标的影响 由表４可知，通过降低浮选人料浓度和给料 量，在排除试验误差的前提下，浮选精煤灰分最 低可降至１２．６４％，可见现场试验效果不显著。 ３．２加设喷淋水装置 在浮选柱上方加设喷淋水装置，以降低浮选 精煤灰分，试验效果见表５。 表５ ３号煤层煤泥浮选试洗结果表（加设喷淋装置） 注：原煤灰分Ａｄ：４２．９４％，原煤硫分Ｓｔ，ｄ：０．９８％，原煤 快浮试验：一１．４ ｇ／ｃｍ 密度级含量４２．４４％，１．４～１．８ ｇ／ｃｍ 密度级含量２５．６７％，＋１．８ ｇ／ｅｍ 密度级含量３１．８９％。 由表５可知，通过在浮选柱上方增加喷淋水 系统，可以达到降灰提质的效果，但是试验效果 并不十分理想，浮选精煤灰分最低为１１．７２％， 仍然高出了浮选精煤灰分小于１１％的要求。 现场试验表明，更改任何试验条件，通过一 次浮选，精煤灰分都达不到小于１１％的要求。为 尽量避免高灰浮选精煤对综合精煤的污染，选煤 厂与科研院校合作，就高灰细粒煤泥的浮选做进 一步实验室理论研究。 ３．３ 浮选实验室研究 ３．３．１二次浮选方案的研究 将３号煤层煤泥样分别委托山东科技大学和 太原理工大学开展相关试验研究。在实验室研究 中，两所院校无论是采用中心选煤厂浮选药剂， 还是采用自主研发的浮选药剂，都未能通过一次 浮选将３号煤层煤泥分选出合格的精煤。进一步 试验研究发现，通过改变现有煤泥浮选工艺，引 进二次浮选工艺，即将一次浮选精煤进行二次浮 选，可以很好地选出合格精煤产品。二次浮选试 验结果见表６。 表６二次浮选试验结果 由表６可以看出，当二次浮选人料浓度为 ８０ Ｌ时，二次浮选后的最终精煤产率可达 ５２．７８％，灰分为１０．１４％，完全符合精煤指标要 求。考虑到生产现场浮选人料浓度一般是６０ ｇ／ Ｌ，因此调整二次浮选人浮浓度，再进行浮选试 验，结果见表７。 由表７可以看出，浮选人料浓度降低至６０ ｇ／Ｌ时，二次浮选精煤产率提高到９０．６９％，较 前期浮选精煤产率提高１．７６个百分点，而且浮 选精煤灰分全部稳定在１ １％以下，完全达到了精 煤指标要求。为了进一步测算二次浮选工艺的实 际精煤产率，分别绘制了不同阶段的煤泥可浮性 曲线，见图１、图２。 由图１、图２不同阶段的煤泥可浮性曲线看 出，当粗选精煤灰分要求１５％时，一次粗选的精 煤产率为５９．３５％；最终产品灰分要求１０．５％ ２０１３年第４期 侯宇红，等：极难浮煤泥二次浮选工艺的研究与应用 ０／０／斟 １１ ０ 加如们如∞加∞∞∞ 时，精矿再选的精煤产率为９０．６９％，则综合精 煤产率为５３．８２％。 表７入料浓度６０ ｇ／Ｌ时浮选试验结果 浮选时间／ｍｉｎ 茫 鞋 ０ 如∞∞如∞ 舳 ∞ 图１一次粗选可浮性曲线 图２二次浮选可浮性曲线 ３．３．２脱泥浮选方案的研究 泥浮选试验研究，以寻找高灰难浮煤泥的最佳浮 鉴于二次浮选成本较高，而脱泥浮选可减少 选方案。 浮选人料中小于０．０４５ ｍｍ粒级煤泥含量，不但 （１）首先公司与威海海王旋流器公司合作研 能减少矿浆中的细泥含量，提高精煤浮选效果， 究，采用０１５０ ｍｍ分级旋流器进行小型工业旋 还可以降低浮选成本。因此，新汶矿业集团与中 流分级脱泥实验研究，分另ｕＤ／０／哥 咄 试了０１２ ｍｍ、 国矿业大学、威海海王旋流器公司合作，进行脱 ０１５ ｒａｉｎ的底流口，脱泥效果见表８。 表８旋流分级脱泥试验 试验显示，当底流口直径调整到１２ ｍｍ时， 开展脱泥浮选的实验室研究，首先把人浮煤泥全 溢流产率５５．０５％，底流产率４４．９５％；当底流 部进行湿筛（筛孔尺寸３２５网目），随后把筛上物 口直径调整到１５ ｍｍ时，溢流产率５０．９０％，底 与筛下物按照不同比例掺混进行浮选试验，探索 流产率４９．１Ｏ％。 脱泥量与浮选精煤指标的关系曲线。脱泥浮选试 （２）根据小直径旋流器脱泥工业试验的分级 验结果见表９。 效率以及底流夹细量，公司与中国矿业大学合作 根据试验结果，绘制出脱泥量与浮选精煤产 煤炭￣ｘ＿ｚ５综合利用 ２０１３年第４期 率及灰分关系曲线，见图３。 ｄａｌａｉ ３可以看出，随着脱泥量的增加，精煤 精煤产率也随着大幅降低，由５９．９３％降至 ３０．３７％，这主要是因为脱除掉小于０．０４５ ｍｌｎ细 灰分不断降低，由１５．９３％降至１２．５６％。同时， 泥中含有的大量精煤，导致精煤损失。 通过近３个月的生产数据计算，浮选精煤产 率ｉ大到了４０．１９％，３号原煤的煤泥含量是１６％， ３号高灰煤泥通过精矿再选工艺后，精煤产率提 高了６．４３％。该技改项目自２０１３年２月６日正 式投人工业应用以来，一季度累计生产浮选精煤 １６ １９０ ｔ，其中２月份５ ７２０ ｔ，３月份１０ ４７０ ｔ。 通过对３号煤层煤泥采取二次浮选工艺，吨煤附 加值增加了３８．３７元，每年将增加利润Ｉ・１５亿 ３ 脱泥量 元，更重要的是为周边矿区高灰难浮煤泥分选积 累了经验，提供了有益借鉴。 图３脱泥量与精煤指标关系 参考文献 经过对比，虽然二次浮选工艺的分选成本高 于脱泥浮选，但精矿二次浮选工艺可控制精煤灰 匡亚莉．选煤工艺设计与管理【Ｍ］．中国矿业大学出版 社，２００６． 分，并且精煤产率高，因此，对于中心选煤厂， 二次浮选工艺是处理难浮煤泥的最佳方案。 ［２］ 戴少康．选煤工艺设计与实用技术手册【Ｍ］・煤炭工业 出版社，２０１０． 郝风印．选煤手册——工艺与设备［Ｍ］．煤炭工业出版 社，１９９３． ［３］ ４二次浮选效益分析 中心选煤厂采用煤泥二次浮选工艺对浮选系统 进行了改造，使得浮选精煤指标完全满足了实际生 ［４］ ［５］ ［６］ ［７］ 【８］ ［９］ 中国煤炭建设协会．煤炭洗选工程设计规范［Ｍ］・中国 计划出版社，２００５． 候玉茂，孙晋升，朱付显．难浮煤泥的浮选工艺研究 ｆ Ｊ］．煤炭加工与综合利用，２００９（５）：２３—２５・ 宋波，支玉文，曾德东，张喜红．煤泥浮选最佳粒度 的探讨【Ｉ］．煤炭加工与综合利用，２００ｔ（１）：１６一ｌ８－ 产要求，２０１３年２—４月的试验结果，见表１０。 表ＩＯ二次浮选工业试验结果 朱景仁．中小型选煤厂煤泥浮选工艺流程的选择［Ｊ］・ 煤炭加工与综合利用，２００１（５）：２４—２６・ 李旭辉，王靖．华恒矿精煤浮选方案设计与实践【Ｊ］・ 煤炭加工与综合利用，２０１２（４）：１３—１５・ 王，朱金波，李梅．我国煤用浮选机充气搅拌装 置分析［Ｊ］．煤炭加工与综合利用，２ｏ１３｛１）：ｌ６一ｌ８・
