導(dǎo)讀：綜述了近年來(lái)煤泥浮選工藝、浮選前改質(zhì)、浮選藥劑及處理、浮選機(jī)等方面的研究進(jìn)展，并對(duì)煤泥浮選技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
煤泥浮選是煉焦煤選煤廠的組成環(huán)節(jié)，肩負(fù)著回收細(xì)粒精煤和凈化煤泥水的重要任務(wù)。隨著選煤技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)煤泥浮選技術(shù)在浮選工藝、浮選前改質(zhì)、浮選藥劑及處理、浮選機(jī)等方面有了較大的進(jìn)展。
1 煤泥浮選工藝的改進(jìn)
1.1 脫泥浮選
部分選煤廠浮選入料中具有較高含量的高灰細(xì)泥。高灰細(xì)泥不但沒(méi)有浮選的價(jià)值，而且惡化浮選效果，造成浮選精煤灰分高、尾煤灰分低、浮選劑耗量大，使生產(chǎn)管理處于極為被動(dòng)的局面。要從根本上解決問(wèn)題，首要的任務(wù)是在入浮前脫除細(xì)泥。脫泥浮選流程見(jiàn)圖1。
圖1 脫泥浮選流程
脫泥設(shè)施有以下幾種：水力旋流器脫泥、耙式濃縮機(jī)脫泥和新型脫泥池脫泥。目前使用情況較好的是新型脫泥池，其借助水力分級(jí)原理實(shí)現(xiàn)浮選入料的脫泥工序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，脫泥效果好，工作效率高，脫泥池的底流由入料泵輸送至浮選作業(yè)。該池兼有脫泥和入料緩沖兩項(xiàng)功能，投資少，見(jiàn)效快；在生產(chǎn)中可視浮選入料中的細(xì)泥含量和灰分，靈活調(diào)整水力分級(jí)粒度，控制脫泥量。
1.2 浮選精煤二次精選
生產(chǎn)實(shí)踐表明：改善難選煤泥浮選的效果、降低浮選精煤灰分的一個(gè)重要途徑是進(jìn)行浮選精煤的二次浮選。我國(guó)許多選煤廠浮選精煤灰分較高，浮選“背灰”嚴(yán)重，使得總體精煤產(chǎn)率降低。如開(kāi)灤礦業(yè)集團(tuán)錢(qián)家營(yíng)選煤廠的煤泥為難浮煤泥，浮選效果較差，浮選精煤灰分一直高位運(yùn)行。經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)：浮選精煤中夾帶高灰細(xì)泥嚴(yán)重是造成該廠煤泥浮選精煤灰分高、產(chǎn)率低、浮選效果差的主要原因。近期該廠進(jìn)行了“浮選精煤二次浮選”的技術(shù)改造，將精礦中的大部分高灰細(xì)泥排除，降低浮選精煤灰分約1. 5個(gè)百分點(diǎn)以上，改善了浮選效果，提高了總體精煤產(chǎn)率。目前烏海地區(qū)的部分選煤廠也在進(jìn)行精煤二次浮選的技術(shù)改造。
1.3 煤泥兩段浮選兩段脫水回收工藝
該工藝是將一段浮選的精礦進(jìn)入沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)脫水。為保證沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)入料中小于0.045 mm細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率小于40%，將粗煤泥弧形篩的篩上物部分摻入浮選精煤，以確保該設(shè)備必要的工藝條件。設(shè)置第二段浮選作業(yè)環(huán)節(jié)，浮選沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)的濾液和離心液。二段浮選作業(yè)的浮選精煤由壓濾機(jī)脫水回收。沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)的精煤與壓濾機(jī)的精煤摻入最終的精煤中。目前該浮選工藝在友誼、君正、田陳等多家選煤廠應(yīng)用，對(duì)可浮性難、選擇性差的煤泥，可有效降低浮選精煤的灰分，同時(shí)也避免了可燃體的損失。利用沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)的優(yōu)勢(shì)，不但減少了壓濾機(jī)的負(fù)荷，而且降低了煉焦精煤的總體水分。
2 浮選前改質(zhì)技術(shù)
2.1 超聲波強(qiáng)化浮選技術(shù)
超聲波強(qiáng)化煤泥浮選的效果在實(shí)驗(yàn)室得到了證實(shí)。對(duì)準(zhǔn)備好的礦漿進(jìn)行超聲波處理，待礦漿冷卻至室溫后浮選。當(dāng)超聲波參數(shù)為：超聲頻率40 KHz、處理時(shí)間4 min，功率60w，處理趙各莊難浮煤泥后，在其他浮選條件相同的條件下，浮選精煤灰分較普通浮選低1.26%，精煤產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)分別提高了17.34%和13.15%。試驗(yàn)表明，超聲波的功率、頻率以及處理時(shí)間對(duì)浮選的效果影響較大。
但該項(xiàng)技術(shù)只是局限于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，還沒(méi)有工藝應(yīng)用的報(bào)道。
2.2 改質(zhì)機(jī)改質(zhì)技術(shù)
浮選機(jī)葉輪線速度對(duì)捕收劑分散度有很大影響，隨著剪切強(qiáng)度的提高，柴油分散度逐步提高；將煤泥經(jīng)不同強(qiáng)度調(diào)漿處理后，采用常規(guī)浮選試驗(yàn)，結(jié)果表明：調(diào)漿強(qiáng)度對(duì)精煤產(chǎn)率有著重要影響，隨著葉輪線速度的提高，浮選精煤產(chǎn)率總體呈增加趨勢(shì)。所以浮選前高強(qiáng)度調(diào)漿對(duì)浮選是有利的。典型的代表是M—COL2100型表面改質(zhì)機(jī)，在山西和河南的某些選煤廠均有使用。最近錢(qián)家營(yíng)選煤廠采用了我國(guó)自行設(shè)計(jì)的“改質(zhì)機(jī)”，也取得了很好的效果。使用表面改質(zhì)機(jī)系統(tǒng)，在浮選精煤灰分相當(dāng)?shù)那闆r下，較普通浮選可提高精煤產(chǎn)率。
2.3 加壓預(yù)處理浮選
將煤樣配制成一定濃度的煤泥水充氣加壓預(yù)處理，待煤泥水恢復(fù)常壓后進(jìn)行常規(guī)浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用加壓方式對(duì)煤泥水預(yù)處理，精煤產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)與壓強(qiáng)成正比，精煤灰分隨著壓強(qiáng)增加小幅度增加。其作用機(jī)理為：加壓預(yù)處理使煤粒表面擴(kuò)散層中核化氣泡量增多，在浮選過(guò)程中發(fā)揮較大的作用，有效改善了浮選效果。
目前這項(xiàng)技術(shù)的效果得到了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但工業(yè)還沒(méi)有采用。
2.4 氧化煤浮選改質(zhì)
針對(duì)高灰氧化煤存在的細(xì)粒級(jí)含量大、灰分高、難浮選等問(wèn)題，考察了脂肪醇(乙醇和丁醇)對(duì)氧化煤的去氧化作用。浮選機(jī)試驗(yàn)表明：經(jīng)脂肪醇處理后，煤樣浮選效果明顯改善，與空白試驗(yàn)相比，丁醇處理后煤樣的可燃體回收率提高了12. 99%，精煤灰分降低了16. 63%。丁醇改善氧化煤浮選效果的能力要強(qiáng)于乙醇。但工業(yè)上還沒(méi)有應(yīng)用的實(shí)例。
另外對(duì)氧化煤采用GD技術(shù)處理的實(shí)驗(yàn)室研究也取得了較大的進(jìn)展，這將是氧化煤浮選的未來(lái)方向。
3 浮選藥劑的處理
3.1 浮選藥劑乳化
浮選藥劑乳化具有重要意義，研究表明，對(duì)浮選藥劑進(jìn)行乳化，可提高浮選速度，節(jié)省藥劑用量，改善浮選過(guò)程，提高精煤產(chǎn)率。有代表性的乳化設(shè)備目前有2種：射流乳化系和迷宮式乳化系統(tǒng)。經(jīng)迷宮式乳化系統(tǒng)乳化后的捕收劑破乳時(shí)間最少者為15＇57＂，最久者可達(dá)36＇8＂。通過(guò)觀察分析顯微鏡圖片和數(shù)據(jù)可知乳化細(xì)度均在2~6μm范圍內(nèi)。工業(yè)應(yīng)用表明，使用浮選藥劑乳化器后，柴油由原來(lái)的0.85kg/t（干煤泥）左右降到0.59kg/t（干煤泥）左右，節(jié)省柴油約30%；起泡劑由原來(lái)的0.15kg/t（干煤泥）左右降到0.11kg/t（干煤泥）左右，節(jié)省起泡劑約26%。總體節(jié)油30%左右。浮選精煤產(chǎn)率提高0.48%。
3.2 浮選藥劑霧化
在分析研究目前常用的礦漿預(yù)處理器、礦漿準(zhǔn)備器優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了將風(fēng)動(dòng)噴射霧化浮選藥劑和礦漿跌落相結(jié)合的礦漿預(yù)處理理念，研究開(kāi)發(fā)出了霧化跌落式礦漿預(yù)處理器。霧化跌落式礦漿預(yù)處理器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗為0.388kw.h。激光粒度分析儀測(cè)定浮選藥劑的霧滴直徑結(jié)果證明，風(fēng)動(dòng)噴射式霧化器是一項(xiàng)分散效果很好的浮選藥劑霧化技術(shù)。在風(fēng)壓0.08MPa時(shí)，按霧滴體積計(jì)，霧滴平均直徑為7.89μm。生產(chǎn)實(shí)踐證明，浮選效果相近的情況下，使用霧化跌落式礦漿預(yù)處理器比采用礦漿準(zhǔn)備器，節(jié)省浮選藥劑用量24%以上。
4 浮選新藥劑
4.1 ost促進(jìn)劑
ost促進(jìn)劑是近年研發(fā)出的性能優(yōu)異的浮選促進(jìn)劑，它和柴油或起泡劑互溶，使用時(shí)加入現(xiàn)行浮選藥劑中即可。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用表明：ost浮選促進(jìn)劑可顯著改善浮選效果，一般情況下精煤產(chǎn)率提高5~10%或節(jié)省浮選藥劑30%左右。該促進(jìn)劑可使捕收劑與煤粒的吸附更容易，促使同體積捕收劑在煤粒上展鋪更大的面積。不但適用于易浮、中等可浮煤泥的浮選，而且可顯著改善難浮煤和氧化煤的浮選效果。該促進(jìn)劑屬環(huán)保產(chǎn)品，無(wú)毒無(wú)味，使用方便。應(yīng)用該促進(jìn)劑可顯著改善浮選效果、提到浮選精煤產(chǎn)率，為選煤廠帶來(lái)較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
4.2 由植物油等合成的促進(jìn)劑
在催化劑的作用下，植物油（棉籽油）中的脂肪酸甘油醋與醇類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行醋交換反應(yīng)并醇解反應(yīng)，生成的高級(jí)脂肪酸醇酯顯著降低液—液界面張力，促進(jìn)烴類(lèi)油在水中的分散。促進(jìn)劑的極性官能團(tuán)也可使煤粒局部親水部位的疏水性提高，有利于降低烴類(lèi)油的消耗。煤油中加入該促進(jìn)劑浮選馬頭選煤廠的煤泥，捕收劑用量相當(dāng)時(shí)，精煤產(chǎn)率提高4%左右，精煤灰分略有增加；柴油中加入該促進(jìn)劑浮選錢(qián)家營(yíng)煤泥，精煤灰分相近的情況下，捕收劑用量減少了50%。由棉籽油制備的浮選促進(jìn)劑能顯著改善煤(柴)油的捕收性能。
5 抑制劑的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)效果
針對(duì)選煤廠煤泥浮選精煤灰分高的問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室里研究了浮選流程、抑制劑等對(duì)浮選精煤灰分的影響。首先對(duì)煤泥進(jìn)行浮選，將一次浮選出的精煤進(jìn)行二次浮選，在二次浮選過(guò)程中添加抑制劑(羧甲基纖維素)，可使一次浮選出的精煤灰分從12.10%降低到9.87%，明顯降低了浮選的精煤灰分，改善了浮選效果。
使用六偏磷酸鈉也可作為浮選抑制劑。試驗(yàn)確定抑制劑用量為1kg/t（入浮煤泥）時(shí)效果最佳。在生產(chǎn)浮選系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐中，精煤灰分由抑制劑使用前的14.36%降至10.56%，浮選精煤產(chǎn)率僅下降7. 8%。
但抑制劑在工業(yè)選煤工業(yè)上還基本沒(méi)有使用的。
6 常規(guī)浮選機(jī)的進(jìn)步和離心浮選技術(shù)
6.1 常規(guī)浮選機(jī)的技術(shù)進(jìn)步
經(jīng)過(guò)改進(jìn)，我國(guó)研發(fā)出了XJM-(K)S系列機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，目前該類(lèi)型浮選機(jī)廣泛應(yīng)用于我國(guó)選煤廠。其假底下吸周邊串流的礦漿通過(guò)方式對(duì)入料量和可浮性變化的適應(yīng)能力強(qiáng)；以雙層傘形葉輪和組合式定了為核心的攪拌機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的“W”型礦漿流態(tài)在理論上符合浮選工藝過(guò)程；用射流式預(yù)礦化器代替常規(guī)礦漿準(zhǔn)備作業(yè)，簡(jiǎn)化了浮選工藝。目前該浮選機(jī)的單槽容積達(dá)到40m3。
在總結(jié)2代優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)噴射式浮選機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)。噴射浮選機(jī)改進(jìn)后的FJC型浮選機(jī)見(jiàn)圖2。
圖2 改進(jìn)后的FJC型浮選機(jī)
主要是對(duì)充氣攪拌裝置的改造，采用浸沒(méi)式充氣攪拌機(jī)構(gòu)，這樣可以提高浮選機(jī)整機(jī)的可靠性。改進(jìn)后的FJC型浮選機(jī)取消了傘形分散器，喉管長(zhǎng)度縮短，減少了管路磨損，提高了設(shè)備的壽命。功耗降低，提高充氣均勻度，增強(qiáng)礦漿在假底上的沖擊力，有利于按“W”形向周邊反射，加大了槽內(nèi)的攪拌區(qū)域。槽體截面由梯形變?yōu)榫匦危欣谠O(shè)備的大型化。目前該浮選機(jī)的單槽容積達(dá)到了48m3。
另外浮選柱的大型化和高效化也取得了一定的突破。
6.2 離心力場(chǎng)中浮選技術(shù)
離心力場(chǎng)中浮選是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)。離心力場(chǎng)中浮選速度較快，可改善精煤中高灰細(xì)泥的夾帶現(xiàn)象，強(qiáng)化細(xì)煤泥的浮選效果；離心浮選設(shè)備體積小，占地面積少，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用。但離心力力場(chǎng)比較適宜細(xì)粒的浮選，離心強(qiáng)度不能太大，以免造成粗粒煤的損失。
目前離心浮選設(shè)備主要有以下3類(lèi)：圓形離心浮選機(jī)、浮選旋流器和ASH，它們的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)3。由于種種原因，離心浮選技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很慢。今后在研制新型離心浮選設(shè)備時(shí)要充分吸納以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，特別要考慮到各種不利因素，研制出可靠實(shí)用的離心浮選設(shè)備。
圖3 離心浮選設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
7 結(jié)語(yǔ)與展望
煤泥浮選的效果受多因素的影響，對(duì)浮選技術(shù)的研究要綜合考慮多種因素的交互效應(yīng)。首先要把煤質(zhì)研究作為重點(diǎn)，不同的煤質(zhì)采用不同的浮選方式方法，其次要?jiǎng)?chuàng)造最佳的浮選條件，以實(shí)現(xiàn)最佳的分選效果。對(duì)于高灰細(xì)泥含量高的煤泥最好采用脫泥浮選或二次精選工藝。對(duì)于抑制劑的使用、高選擇性的浮選藥劑研究及處理方式、浮選前礦漿的預(yù)處理等方面是很有潛力的技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)研究。如高效、環(huán)保、可取代石油類(lèi)的新型浮選藥劑是未來(lái)的研究方向；對(duì)藥劑應(yīng)進(jìn)行可靠的霧化處理，以提高其使用效果，除現(xiàn)在已有的噴嘴氣壓霧化外，借助于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理來(lái)霧化浮選藥劑不失為一種好的方法。抑制劑的選擇和使用應(yīng)進(jìn)一步探索，但要注意的是抑制劑的使用不能煤泥水澄清帶來(lái)副作用。加強(qiáng)氧化煤GM浮選技術(shù)研究，爭(zhēng)取早日投入工業(yè)生產(chǎn)。隨著我國(guó)選煤廠的大型化，浮選設(shè)備的大型化、自動(dòng)化、適應(yīng)性是應(yīng)亟須解決的問(wèn)題。離心浮選技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，所以加強(qiáng)離心浮選理論和設(shè)備的研究是一項(xiàng)很有前途的工作。
