張 明 謝廣元 董玉蛟 倪 超

（中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇省徐州市，221008）

預(yù)礦化式浮選柱分選粒度較粗煤泥的試驗(yàn)研究

張 明 謝廣元 董玉蛟 倪 超

（中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇省徐州市，221008）

分析了粒度較粗煤泥浮選效果差的現(xiàn)狀，闡述了入料粒度較粗對浮選效果的影響，提出了采用預(yù)礦化式旋流微泡浮選柱分選粒度較粗煤泥的新方法，并通過試驗(yàn)，論證了該方法的可行性。

旋流微泡浮選柱 預(yù)礦化 粗粒浮選 煤泥

我國當(dāng)前選煤工藝是粗粒主要采用大直徑重介旋流器或跳汰分選，煤泥采用浮選分選，但由于較粗煤泥粒度介于重選分選粒度下限和浮選有效分選粒度上限之間，重選和浮選雖然都對其進(jìn)行了一定程度的分選，但效率都較低；同時(shí)由于分級旋流器的效率問題和離心機(jī)等設(shè)備的跑粗問題，使得部分較粗煤泥進(jìn)入浮選環(huán)節(jié)。因此，如何提高粒度較粗煤泥的分選效率成為了關(guān)系到整個(gè)浮選效果的重要問題。

近年來，浮選柱分選技術(shù)取得了重大突破，在眾多類型的浮選柱中，旋流微泡浮選柱是我國研制的適合中國煤泥的浮選柱，具有分選精度高、技術(shù)成熟可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、工藝流程簡潔等優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)業(yè)化方面取得了巨大進(jìn)展，已在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。但大多數(shù)選煤技術(shù)人員認(rèn)為浮選柱（一般都認(rèn)為所有浮選柱）的分選下限低，粗?；厥章什蝗绺∵x機(jī)。為研究和改善浮選柱對粒度較粗煤泥的適應(yīng)性，構(gòu)建了預(yù)礦化式旋流微泡浮選柱的試驗(yàn)系統(tǒng)，并給出了相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果。

1 預(yù)礦化式浮選柱的設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)原理

在浮選過程中，煤粒粒度過大，可能產(chǎn)生4種后果：

（1）礦粒不能在氣－液界面上穩(wěn)定漂??；

（2）即使礦粒與氣泡粘著，但氣泡已不能以一定速度將礦粒運(yùn)載升浮到液面；

（3）在浮選礦漿的流體運(yùn)動條件下，粘著礦?？赡苡捎趹T性力而從氣泡上脫落；

（4）粗粒煤泥與細(xì)粒煤泥在競爭性地吸附藥劑時(shí)處于劣勢。

結(jié)合上述分析，系統(tǒng)從如何提高旋流微泡浮選柱對粗顆粒粉煤的回收效果入手，采用一種預(yù)先礦化的新型給料方式，目的是形成快速浮選機(jī)制，即易浮的低灰精煤盡量減少在柱體內(nèi)的停留時(shí)間，優(yōu)先浮出；同時(shí)減小粗顆粒通過的路徑和脫落的機(jī)會。

預(yù)礦化式浮選柱的具體給料方式和分選過程為：新鮮礦漿經(jīng)給料泵加壓后首先通過一個(gè)氣泡發(fā)生器，之后新鮮物料在給料管路內(nèi)發(fā)生管流礦化作用，礦化后的礦漿通過管路給入到浮選柱內(nèi)2／3高處。在氣泡的作用下礦化的礦漿上升成為精礦，而未被礦化的礦漿逆流進(jìn)入柱體下部，然后利用旋流微泡浮選柱優(yōu)秀的分選能力對這部分礦漿進(jìn)行再次回收。由于部分礦化好的礦漿在進(jìn)入柱體后即完成分選過程成為精礦，因此降低了實(shí)際進(jìn)入柱體內(nèi)的礦漿濃度和礦漿中粗顆粒含量，粗粒煤與氣泡碰撞，礦化的干擾程度也會相應(yīng)降低；同時(shí)，吸附在粗粒煤泥表面的細(xì)泥減小，有助于提高粗粒煤泥的選擇性和可浮性，從而整體大幅改善了在粒度較粗條件下的浮選效果。

從結(jié)構(gòu)原理上看，預(yù)礦化式浮選柱相當(dāng)于一個(gè)小型詹姆森浮選柱同一個(gè)旋流微泡浮選柱的上下串聯(lián)疊加，上部是詹姆森浮選柱負(fù)責(zé)粗選，下部是旋流微泡浮選柱負(fù)責(zé)掃選。采用它對粒度較粗煤泥水進(jìn)行處理，研究其分選效果，并與傳統(tǒng)給料式旋流微泡浮選柱的分選效果進(jìn)行對比，初步探尋預(yù)礦化式浮選柱對粒度較粗煤泥的適應(yīng)性。

2 預(yù)礦化式浮選柱的系統(tǒng)構(gòu)建與試驗(yàn)準(zhǔn)備

首先建立實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模型結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 預(yù)礦化式浮選柱試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

預(yù)礦化式浮選柱采用一段常規(guī)結(jié)構(gòu)的旋流微泡浮選柱，只是改變了入料方式。為了考察預(yù)礦化式浮選柱的分選效果，并與傳統(tǒng)旋流微泡浮選柱的浮選結(jié)果進(jìn)行對比，在對比試驗(yàn)過程中采用了相同的原料煤，粒度組成見表1，相同的藥劑制度，捕收劑用量600g／t，起泡劑用量180g／t，分別接取浮選柱的精煤和尾煤，化驗(yàn)各自的灰分。

表1 入料粒度組成%

由表1可以看出：煤樣的最大粒度是0.7 mm，各粒級分布比較平均，主導(dǎo)粒級是0.5～0.25mm，占25.95%，＋0.5mm含量占32.56%，粒度組成有利于試驗(yàn)研究粗顆粒的浮選效果。煤樣總灰分較低，為14.37%。

3 預(yù)礦化式浮選柱系統(tǒng)可行性試驗(yàn)

3.1 預(yù)礦化式浮選柱正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了判斷入料濃度、預(yù)礦化壓力和循環(huán)壓力這3個(gè)因素對浮選精煤灰分、精煤產(chǎn)率以及浮選完善指標(biāo)影響的顯著性，試驗(yàn)過程中每個(gè)因素選取3個(gè)水平，其中預(yù)礦化壓力水平為0.08MPa、0.10 MPa、0.08MPa（采用擬水平法，將試驗(yàn)效果較好的0.08MPa充當(dāng)?shù)谌?，使其水平?shù)與其他因素水平數(shù)相等）。試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)見表2。

3.2 傳統(tǒng)式浮選柱析因試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了對比預(yù)礦化式浮選柱與傳統(tǒng)旋流微泡浮選柱浮選試驗(yàn)結(jié)果，重點(diǎn)考察預(yù)礦化壓力這一因素對浮選精煤灰分、精煤產(chǎn)率以及浮選完善指標(biāo)影響的顯著性，試驗(yàn)過程總共考察了2個(gè)因素：入料濃度和循環(huán)壓力，也選取與預(yù)礦化式相同的3個(gè)水平進(jìn)行析因試驗(yàn)分析。試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)見表2。

3.3 兩種結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果對比分析

預(yù)礦化式浮選柱與傳統(tǒng)旋流微泡浮選柱浮選試驗(yàn)結(jié)果見表3。

為重點(diǎn)考察預(yù)礦化式浮選柱對于＋0.5mm粗粒的分選效果，對兩種結(jié)構(gòu)所得精煤進(jìn)行篩分，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表2 預(yù)礦化式正交試驗(yàn)與傳統(tǒng)式析因試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)

表3 預(yù)礦化式與傳統(tǒng)式浮選柱分選結(jié)果對比%

表4 預(yù)礦化式與傳統(tǒng)式浮選柱分選＋0.5mm粗粒結(jié)果對比%

由表3和表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析可以看出：

（1）濃度對精煤灰分影響較大，兩種結(jié)構(gòu)下精煤灰分隨濃度的升高均有一定程度的升高，在同一濃度下，從整體來看，預(yù)礦化式浮選柱的精煤灰分較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)浮選柱精煤灰分低。

（2）對于預(yù)礦化式浮選柱，循環(huán)壓力和預(yù)礦化壓力對于精煤產(chǎn)率影響明顯，在同一濃度下，循環(huán)壓力低能獲得更高的精煤產(chǎn)率；就整個(gè)試驗(yàn)而言，預(yù)礦化壓力低能獲得更高的精煤產(chǎn)率。

（3）對比兩種結(jié)構(gòu)浮選柱對＋0.5mm粗粒的分選效果可知，預(yù)礦化式較傳統(tǒng)式浮選柱分選所得粗粒精煤灰分更低，回收率更高，浮選完善指標(biāo)更好。

（4）總體上看各濃度下的浮選完善指標(biāo)隨結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律為預(yù)礦化柱大于傳統(tǒng)柱。當(dāng)入料濃度超過80g／L條件下，預(yù)礦化式浮選柱的浮選完善指標(biāo)隨濃度增加而降低的幅度要小于傳統(tǒng)浮選柱，這說明預(yù)礦化式浮選柱對粒度較粗煤泥的處理效果要好于傳統(tǒng)浮選柱。

3.4 三因素對預(yù)礦化式浮選柱浮選指標(biāo)影響

預(yù)礦化式浮選柱精煤灰分、產(chǎn)率及浮選完善指標(biāo)方差分析見表5～表7。

表5 精煤灰分方差分析表

表6 精煤產(chǎn)率方差分析表

表7 浮選完善指標(biāo)方差分析表

各因素對預(yù)礦化式浮選柱浮選指標(biāo)影響顯著性分析如下：

由表5可以看出，濃度對精煤灰分影響十分顯著；預(yù)礦化壓力和循環(huán)壓力對精煤灰分的影響比較顯著，二者的影響顯著性相同。由表6可以看出，濃度對精煤產(chǎn)率的影響十分顯著；預(yù)礦化壓力對精煤產(chǎn)率的影響較為顯著；循環(huán)壓力對精煤產(chǎn)率無顯著影響。由表7可以看出，濃度、預(yù)礦化壓力和循環(huán)壓力對浮選完善指標(biāo)均無顯著影響。

4 結(jié)論

（1）適當(dāng)降低循環(huán)泵的壓力，能夠降低礦漿內(nèi)的紊流度，減少粗粒脫落機(jī)會。從而可以有效地提高浮選柱對于粒度較粗粒煤泥的回收率。

（2）就預(yù)礦化式浮選柱而言，濃度對精煤灰分和產(chǎn)率的影響都最為顯著；預(yù)礦化壓力對精煤灰分和產(chǎn)率的影響比較顯著；循環(huán)壓力對精煤灰分的影響比較顯著，對精煤產(chǎn)率無顯著影響；同時(shí)三者對浮選完善指標(biāo)均無顯著影響。

（3）預(yù)礦化式浮選柱的精煤產(chǎn)率和浮選完善指標(biāo)高于傳統(tǒng)浮選柱，對粒度較粗煤泥的處理效果要好于傳統(tǒng)浮選柱，說明采用預(yù)礦化式旋流微泡浮選柱分選粒度較粗煤泥的方法具有一定的可行性。

［1］ 路啟榮，謝廣元，吳玲.浮選柱技術(shù)的新發(fā)展［J］.中國煤炭，2002（4）

［2］ 劉長春，謝廣元，吳玲.FCMC旋流微泡浮選柱在中小型選煤廠的應(yīng)用優(yōu)勢［J］.煤炭工程，2006（3）

［3］ 李延鋒，歐澤深等.旋流微泡浮選柱分選粒度較粗煤泥研究［C］.ICEE 2011International Conference on Energy and Environment，2011，volume VII

［4］ 謝領(lǐng)輝.高濃度煤泥水柱分選試驗(yàn)研究［D］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2009（5）

［5］ 李振濤，謝廣元，彭耀麗.浮選柱串聯(lián)工藝改善粗顆粒煤泥浮選效果的探索［J］.煤炭工程，2011（1）

［6］ 劉炯天，樊民強(qiáng).試驗(yàn)研究方法［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006

Experimental study on separation of larger size slime using pre－mineralizing flotation column

Zhang Ming，Xie Guangyuan，Dong Yujiao，Ni Chao
（School of Chemical Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221008，China）

The paper analyzed the present poor status of flotation on larger size slime，and the effects of larger size slime feed on flotation performance were elaborated.Utilization of premineralizing cyclonic micro－bubble flotation column to separate the larger size slime was proposed.In the meantime，the feasibility of this method was experimentally testified.

cyclonic micro－bubble flotation column，pre－mineralizing，floatation of larger size slime，slime

TD943

A

張明（1985－），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榧?xì)粒煤分選與脫水。

（責(zé)任編輯 張毅玲）