煤泥分選超低灰煤、超凈煤的研究

1、 PAGE 9煤泥分選超低灰煤、超凈煤的研究賈懷軍（大同煤礦集團(tuán)大地選煤公司 山西 大同 037003）摘要 煤泥是煤炭洗選加工過程中的一種必不可少的產(chǎn)物，國內(nèi)選煤廠煤泥的綜合利用是一個(gè)必須面臨的現(xiàn)實(shí)問題。煤泥的高效處理成為潔凈煤技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一，是綜合利用煤炭資源，節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)的有效途徑，因而煤泥分選工藝的研究具有重要意義。其研究范疇不僅包括對(duì)現(xiàn)有的煤泥分選工藝的完善，更要加強(qiáng)對(duì)煤泥分選新工藝以及分選理論的研究。本文以同煤集團(tuán)大唐塔山選煤廠的煤泥為研究對(duì)象，通過對(duì)煤泥性質(zhì)的分析，采用常規(guī)浮選和絮團(tuán)浮選兩種煤泥分選工藝，選擇出最佳條件進(jìn)行試驗(yàn)，分選之后的精煤灰分可以降低到6%以下，甚至

2、降低到2%，達(dá)到制備超低灰煤、超凈煤的目的，提高了煤泥的附加值。關(guān)鍵詞：煤泥，浮選， 超細(xì)粉碎，絮團(tuán)浮選，超凈煤ABSTRACTThis slime is an essential product of coal separation. It is becoming one of important in clean coal technology and a valid way to make sure of coal resource and protect environment comprehensively. Therefore, the research about selecti

3、ve processing of slime has important significance. The category of research not only contains perfecting of old selective processing of tiny coal, but also developing new selective processing of tiny coal and separation theory.Through analysis and test preparation summed up low-ash coal slurry, ultr

4、a-clean coal effective separation process. After the first rough selection of coal by conventional flotation, last by flocculation flotation process to prepare low-ash coal, clean coal. Ash is reduced to below 6%,even to 2%.The method is scientific and reasonable, can more effectively reduce the ash

5、 slurry and improve the added value of slime.KEYWORDS：Slime， Flotation，Ultrafine, Conglomeration flotation，Low-ash coal, Clean coal 正 文我國的能源特征是“富煤、少油”，在全部能源的總消耗量中, 煤炭占75%以上, 石油占17%1。面對(duì)這樣的能源結(jié)構(gòu)，煤炭作為我國第一能源的重要性不言而喻。但是我國的煤炭資源中精煤的含量不高，大部分都需要經(jīng)過分選過程來實(shí)現(xiàn)煤的有效利用，然而我國煤炭利用水平低，很多有用的成分都沒有被合理的利用，這樣不僅浪費(fèi)了資源，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害

6、。選煤廠是分選煤炭的場(chǎng)所，然而在分選的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤泥，而煤泥因?yàn)榫哂谢曳指?、粘度大、水分高等特點(diǎn)使其很難被高效合理的利用。同煤集團(tuán)選煤廠的煤泥年產(chǎn)量達(dá)到約300萬噸，遠(yuǎn)景產(chǎn)量將突破1000萬噸，所有煤泥都是通過壓濾后摻入精煤銷售。因?yàn)槊耗嗨指?，使精煤總水分增加，影響精煤產(chǎn)品的銷售，在冬季凍結(jié)車皮嚴(yán)重。同煤部分選煤廠的煤泥采用摻入重選的精煤作為高爐噴吹用煤，其中煤泥占10左右，煤泥的灰分約為20%，與用戶簽訂的合同灰分是小于9%，因此，沒有分選的煤泥摻入精煤，增加了精煤的灰分和水分。可見，因?yàn)楸炯瘓F(tuán)各礦選煤廠的煤泥沒有一種妥善的處理方式，一直是同煤集團(tuán)需要解決的難題。面對(duì)以上的諸多問題

7、，有必要研究和開發(fā)高效利用選煤廠煤泥的新技術(shù)。1. 煤泥的綜合利用煤泥的綜合利用主要包括以下幾個(gè)方面，按用途大體可以分為直接燃燒發(fā)電、制型煤、配煤、水煤漿、氣化、井下填充、作建筑摻合料、制備化工產(chǎn)品、顆?；钚蕴康鹊?。1）煤泥燃燒發(fā)電煤泥是可以利用的低熱值燃料，燃燒發(fā)電是其中的利用方法之一。山西同煤集團(tuán)部分選煤廠煤泥便是直接用于發(fā)電。兗礦集團(tuán)各大煤礦都采用了洗煤廠洗煤的工序，煤泥的生產(chǎn)量比較大。山東華聚能源公司便是兗礦集團(tuán)的一家煤泥綜合利用企業(yè)，下設(shè)了六個(gè)礦井自備電廠，其中的東灘、興隆、鮑店、濟(jì)二四個(gè)電廠主要靠燃燒煤泥來發(fā)電。浙江大學(xué)熱能工程研究所上世紀(jì)80年代開始對(duì)煤泥流化床燃燒技術(shù)的研究，提

8、出了中國獨(dú)創(chuàng)了的煤泥流化床燃燒技術(shù)，積累了大量的設(shè)計(jì)金和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。山東華聚能源公司東灘分公司和濟(jì)二分公司的75 th煤泥循環(huán)流化床鍋爐便是由浙江大學(xué)和無錫鍋爐廠聯(lián)合設(shè)計(jì)，鍋爐熱效率達(dá)85以上，有燃燒效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、操作和檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。并且可實(shí)現(xiàn)煤泥、煤矸石和中煤混燒，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益2）煤泥水煤漿技術(shù)煤泥水煤漿技術(shù)是在高濃度水煤漿的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種煤泥漿燃燒應(yīng)用技術(shù)。它利用煤泥經(jīng)簡易調(diào)漿，就地就近的用于工業(yè)鍋爐及其它熱工設(shè)備燃燒，是以煤泥代煤、代油的一種煤泥綜合利用技術(shù)。煤泥漿一般對(duì)質(zhì)量沒有嚴(yán)格的要求，只須能滿足實(shí)際燃燒需要即可。自前幾年國內(nèi)在煤泥制漿和燃燒技術(shù)方面均取得了一定的進(jìn)展

9、，開發(fā)研制出剪切攪拌制漿工藝和旋流誘導(dǎo)燃燒技術(shù)、流化懸浮高效低污染燃燒技術(shù)等。3）煤泥型煤型煤是一種較為成熟的潔凈煤技術(shù)。與原煤的散燒相比，型煤燃燒可以大幅減少有害氣體的排放量。所以將煤泥制成型煤，既利于節(jié)約煤炭資源，減少煤泥對(duì)環(huán)境污染，又有利于改變選煤廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。煤泥型煤的生產(chǎn)需要注意幾個(gè)問題：合理控制煤泥的水分。水分是煤泥成型階段的潤滑刑，有利于提高型煤的強(qiáng)度，可是如果水分太多了，反而會(huì)導(dǎo)致型煤強(qiáng)度下降。要合理選擇與使用粘結(jié)劑和固硫劑，要求粘結(jié)劑性能優(yōu)異、廉價(jià)、易得，固硫劑固硫效果好（通常以石灰作為固硫劑）。型煤成型時(shí)要求原料煤的粒度要很小，選煤廠煤泥

10、在干燥的過程中有可能結(jié)塊，往往需要進(jìn)行適當(dāng)破碎處理。4） 回收精煤在中國大多數(shù)的煉焦煤選煤廠中，廢棄煤泥灰分多在18%-25%之間，煤泥中含有大量的優(yōu)質(zhì)低灰精煤成分，通過浮選可以大量回收精煤產(chǎn)品，這也是煉焦煤煤泥利用比較合理的利用途徑之一。山東泰鋼焦化廠采用浮選柱和壓濾工藝從煤泥中分選精煤，通過強(qiáng)化攪拌進(jìn)行充分調(diào)漿、增大旋流量提高礦化的效率、清水噴淋二次降灰、精煤壓濾等措施，取得了較好精煤回收的效果。所以浮選柱新技術(shù)應(yīng)用在回收無煙煤煤泥，此方法可以得到冶金高爐噴吹用的低灰精煤。由煤泥來分選超低灰煤、超凈煤是處理煤泥過剩現(xiàn)象的一種有效處理方法，國內(nèi)一些選煤廠現(xiàn)在已經(jīng)嘗試用此工藝來處理煤泥。用煤泥

11、制備凈煤特點(diǎn)如下：(1) 分選超凈煤需要把煤炭粉碎到微米級(jí)，才能使嵌布于煤炭中的無機(jī)礦物解離出來，而煤泥本身的粒度比較細(xì)，省去了粗碎環(huán)節(jié)，節(jié)省了能耗。(2) 超凈煤的灰分特別低，可以作為碳電極、高檔活性炭等碳素材料的原料，可以取代目前供貨緊缺的、而且質(zhì)量日益下降的石油焦。(3) 在對(duì)煤泥超細(xì)粉碎的過程中，黃鐵礦也得到較充分的解離，而且表面未經(jīng)氧化，可以在分選過程很好的去除，因此，超凈煤的硫分較低。可見，從選煤廠煤泥中分選出超低灰煤、超凈煤，制備成精細(xì)水煤漿可以大幅度提高煤泥附加值，充分地利用煤炭資源，符合國家能源政策，是潔凈利用煤炭的一種有效途徑。2. 煤泥制備低灰煤、超凈煤的試驗(yàn)研究2.1塔

12、山煤泥性質(zhì)的分析試驗(yàn)煤樣來自同煤集團(tuán)大地選煤公司塔山選煤廠的煤泥。塔山選煤廠為動(dòng)力煤選煤廠，車間選用全重介分選工藝，故所產(chǎn)生的煤泥灰分比煉焦煤選煤廠的煤泥灰分低，可以采用合理的方法去提高煤泥的附加值。煤樣小篩分試驗(yàn) 原煤灰分為29.37%，試驗(yàn)煤樣重量為200g，以下是小篩分試驗(yàn)結(jié)果(見表1)表1 塔山煤樣小篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)表粒度/mm重量/g產(chǎn)率/%灰分/%累計(jì)產(chǎn)率/%累計(jì)灰分/%0.326.0013.0029.9113.0029.910.2-0.315.007.5025.2120.5028.190.125-0.223.0011.5021.2832.0025.110.105-0.12520.50

13、10.2522.4742.2524.920.088-0.12536.5018.2529.8860.5026.420.074-0.08864.5032.2532.8492.7528.650.07414.507.2536.1010029.19合計(jì)20010029.19由塔山選煤廠煤泥小篩分試驗(yàn)可知：煤泥粒度不均勻，而且含有部分大顆粒以及超小顆粒。其中粒度小于0.074mm的部分含量很大。粒度大于0.3mm級(jí)別的比例比較大 達(dá)到13% 。基于以上情況可知僅用一般的常規(guī)浮選工藝去達(dá)到對(duì)煤泥進(jìn)行深度降灰的目的理論上是無法實(shí)現(xiàn)的，因而必須利用其他的工藝方法去處理。(2)煤樣小浮沉試驗(yàn)以下是煤泥的小浮沉試驗(yàn)

14、結(jié)果（見表2）表2 塔山煤樣小浮沉試驗(yàn)密度級(jí)kg/L重量（g）產(chǎn)率（%）灰分（%）-1.32.03.363.401.31.47.011.766.131.41.510.016.8112.291.51.610.517.6522.17+1.630.050.4248.41其中。試驗(yàn)前總質(zhì)量為60g，試驗(yàn)后的各產(chǎn)品總重量為（2.0+7.0+10+10.5+30=59.5g），丟失煤樣質(zhì)量為0.5g符合試驗(yàn)要求。結(jié)果：由數(shù)據(jù)表格可以看出，小于1.3密度級(jí)的灰分為3.40而且質(zhì)量很少，已經(jīng)超過3%的灰分要求，所以很難達(dá)到制備超凈煤的要求，而大于1.6密度級(jí)所占比例很大，所以只靠常規(guī)浮選是無法達(dá)到制備超凈煤的

15、，必須進(jìn)行超細(xì)粉碎，然后再通過絮團(tuán)浮選達(dá)到制備低灰煤，超凈煤。2.2常規(guī)浮選試驗(yàn)的研究 煤泥加入潤濕添加捕收劑添加起泡劑刮泡精煤干燥稱重尾煤干燥稱重預(yù)攪拌3min攪拌1min攪拌30s圖1 煤泥常規(guī)浮選流程圖表3 常規(guī)浮選藥劑加入量加入量柴油（kg/t）加入量仲辛醇（kg/t）四滴1.5二滴0.0405八滴3三滴0.0608十二滴4.5四滴0.0810常規(guī)浮選試驗(yàn)使用的捕收劑為柴油，起泡劑為仲辛醇，加入量見表3，加入不同的起泡劑和捕收劑用量，進(jìn)行交叉試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)選擇捕收劑在十二滴，即4.5kg/t時(shí)，起泡劑為二滴時(shí)為最佳浮選條件。按照此條件加入藥劑，可得到精煤灰分為13.65%，產(chǎn)率為56.66

16、%。 2.3絮團(tuán)浮選試驗(yàn)的研究絮團(tuán)一浮選法是近幾年來開發(fā)出的一種很有前途的微細(xì)粒礦物的分選方法 。該方法主要是一種根據(jù)礦物中目的礦物和非目的礦物的表面親水性的差異而實(shí)現(xiàn)分選的一種選礦技術(shù)。它是把磨到一定細(xì)度的礦漿中加入少量的絮凝劑使疏水目的礦物形成一定大小的絮團(tuán)，再用常規(guī)浮選方法把絮團(tuán)分選出來，而親水的非目的礦物仍將懸浮在礦漿中。以下是本試驗(yàn)的整體流程圖（見圖2）。超細(xì)粒煤絮團(tuán)浮選多次精選壓濾分散劑煤泥壓濾濃縮制漿制漿普通水煤漿精細(xì)水煤漿超凈煤濾制漿超凈煤分散劑煤常規(guī)浮選粗選精煤超細(xì)粉碎圖2煤泥絮團(tuán)浮選整體流程圖本課題原料是大唐塔山選煤廠的煤泥，通過激光粒度儀測(cè)定了煤泥的粒度，其原煤泥平均粒度

17、為56.31m。而絮團(tuán)浮選要求力度要低于10m，所以必須進(jìn)行超細(xì)粉碎實(shí)驗(yàn)。 圖3 塔山煤泥磨礦粒度與時(shí)間關(guān)系表從圖3可以看出，煤泥用球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦時(shí)間為1小時(shí)，每10分鐘取一次樣用激光粒度儀測(cè)粒度，實(shí)驗(yàn)表明磨礦前15分鐘煤泥粒度下降明顯，而當(dāng)磨礦超過半個(gè)小時(shí)之后趨于不變，此時(shí)粒度在5微米左右。磨礦后的細(xì)粒煤泥在進(jìn)行絮團(tuán)浮選試驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)表明，磨得越細(xì)，分選后精煤灰分越低。但磨煤時(shí)間長，一方面耗能大，另一方面又混入大量磨剝的介質(zhì)，影響精煤灰分。所以磨礦時(shí)間可以定位30分鐘。本試驗(yàn)使用乳化柴油作為絮凝劑，分別加入3、5、8Kg/t的乳化柴油，試驗(yàn)結(jié)果如下表：表4 塔山煤樣絮團(tuán)浮選試驗(yàn)數(shù)據(jù)表絮

18、凝劑量Kg/t產(chǎn)物產(chǎn)率/%灰分/%累計(jì)產(chǎn)率灰分3精煤140.126.4340.126.43精煤27.2316.14473510.26精煤313.4626.5660.8118.21尾煤32.2440.2610026.325精煤145.216.3245.216.32精煤27.6515.2352.6110.35精煤314.326.8961.3220.12尾煤35.1237.8510025.328精煤141.216.7641.216.75精煤26.3516.6547.6514.27精煤312.5126.2860.3219.15尾煤36.5637.6310025.21 由表格加以分析得出，當(dāng)絮凝劑用量在5kg/t時(shí)，為最佳的試驗(yàn)結(jié)果。得到灰分為6.32%的精煤，此時(shí)產(chǎn)率為45.21。2.4不同分選工藝脫灰比較圖4塔山樣不同工藝灰分對(duì)比由圖4可以看出：（1）常規(guī)浮選可以初步降低煤泥的灰分，單由于常規(guī)浮選對(duì)煤泥粒度的局限性，使得它無法達(dá)到深度降灰的目的，(2）通過選擇性絮團(tuán)浮選可以實(shí)現(xiàn)深度降灰的目的，有些煤樣可以達(dá)到制備超凈煤的要求。3.結(jié)論 由煤泥分選超凈煤是一個(gè)有效的處理選煤廠煤泥的方式，分選超凈煤的方法很多，但是大體分為物理方法和化學(xué)方法，本試驗(yàn)采用物理法進(jìn)行深度脫