孟正琴，陳宗素，張永菊

(六盤(pán)水師范學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 六盤(pán)水 553004)

煤炭是我國(guó)的主要能源，占一次能源的70%左右，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主體地位不會(huì)改變。但煤炭又是不潔凈能源，大量燃用煤炭已造成嚴(yán)重的大氣污染。造成這一狀況的主要原因是煤炭本身的凈化技術(shù)和方法還不十分完善，特別是占煤炭產(chǎn)量約20%的高灰難選細(xì)粒煤還不能得到有效的分選。《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要2006-2020年》中明確指出：要“促進(jìn)煤炭的清潔高效利用，降低環(huán)境污染”。

隨著我國(guó)采煤機(jī)械化程度的提高、資源地質(zhì)條件的惡化、選煤廠大型化建設(shè)及重介旋流器的廣泛應(yīng)用，高灰難選細(xì)粒煤比例急劇增加，特別是-200目的微細(xì)煤含量高達(dá)90%，煤泥可浮性很差，并呈現(xiàn)繼續(xù)惡化趨勢(shì)，使煤泥分選的矛盾更加突出。造成浮選精煤灰分不斷升高，回收率降低，并成為嚴(yán)重制約最終精煤產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)瓶頸。因此，有必要對(duì)～0.50 mm細(xì)粒級(jí)煤泥進(jìn)行浮選研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 煤樣的采集與制備

實(shí)驗(yàn)煤樣來(lái)自于六盤(pán)水某洗煤廠，通過(guò)研磨與篩分得到～0.5 mm煤樣，再繼續(xù)進(jìn)行研磨與篩分得到三個(gè)粒度級(jí)，分別為0.5 0.2、0.2 0.125、～0.125 mm的煤樣進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與藥劑

藥劑：捕收劑采用煤油，起泡劑采用松醇油，均取自當(dāng)?shù)叵疵簭S。

儀器：XFDⅢ型單槽浮選機(jī)、振動(dòng)篩、研缽、過(guò)濾機(jī)、自動(dòng)工藝分析儀、101型電熱鼓風(fēng)干燥箱等。均為實(shí)驗(yàn)室常規(guī)儀器。

1.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

考察粒度級(jí)、捕收劑、起泡劑的用量對(duì)浮選效率的影響進(jìn)行了三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)，捕收劑為煤油，起泡劑為松醇油。采用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

表1 因素水平表

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 煤泥粒度組成

該廠煤泥的精煤綜合灰分為17.60%，通過(guò)方差分析得～0.125 mm的粒度級(jí)的精煤灰分為17.62%為最好的試樣中顆粒最小，浮選影響最小。

2.2 捕收劑煤油對(duì)浮選的影響

按照上述正交設(shè)計(jì)的方法，分別做了9組實(shí)驗(yàn)，第九組的效果比較好，捕收劑用量400 g/t，起泡劑用量20 g/t，其精煤灰分為13.29%，具體如表2所列。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2(續(xù))

以精煤灰分為考察指標(biāo)，對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行直觀分析，結(jié)果圖表3所列。由于精煤灰分越低越好。由表可知，粒度級(jí)取k2水平，即0.2～0.125 mm時(shí)，灰分最低；捕收劑取k3水平，即400 g/t，起泡劑取k2水平，即50 g/t時(shí)，精煤灰分最低，如圖1所示。

此外，由表還可以清楚地看出，粒度級(jí)、捕收劑用量、起泡劑用量的極差R順序?yàn)椋篟(粒度級(jí))>R(捕收劑用量)>R(起泡劑用量)，因此粒度級(jí)是影響浮選的主要因素。當(dāng)中間粒度時(shí)，適合于浮選，粒度過(guò)大不容易被氣泡帶動(dòng)浮出來(lái)，粒度過(guò)小容易產(chǎn)生造成細(xì)泥夾帶，造成精煤灰分增加：

表3 正交實(shí)驗(yàn)直觀分析

圖1 因素水平趨勢(shì)圖

此外，為考察煤泥粒度(A)、捕收劑用量(B)、起泡劑用量(C)對(duì)精煤灰分是否有顯著影響，對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差分析。分別計(jì)算總離差平方和SST，煤泥粒度的離差平方和(SSA)，捕收劑用量的離差平方和(SSB)，起泡劑用量的離差平方和(SC)和誤差離差平方和的離差平方和(SSe)進(jìn)行計(jì)算，其公式如下：

SSB和SSC計(jì)算方法和SSA相同。

由于總試驗(yàn)次數(shù)為9，因此總自由度dfT為9-1=8，由于A、B、C有三個(gè)水平，因此各因素的自由度為3-1=2。誤差自由度dfe=8-2-2-2=2。

再計(jì)算均方，其公式如下：

再算F比，其公式如下：

F是服從自由度為(dfA,dfe)的F分布(F distribution)。對(duì)于給定的顯著性水平，從F分布表查得臨界值Fa(dfA，dfe)，如果FA> Fa(dfA，dfe) ，則認(rèn)為因素A對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響否則認(rèn)為因素A對(duì)試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有顯著影響。

由于dfA、dfe分別為2。F0.01(2，2)、F0.05(2，2)和F0.1(2，2)分別為99，19和9，對(duì)比可知，99>粒度級(jí)的F比>19，可知粒度級(jí)對(duì)精煤灰分有顯著影響。捕收劑用量F比<9，起泡劑用量F比<9，可知捕收劑用量、起泡劑用量對(duì)浮選精煤灰分無(wú)顯著影響。結(jié)果如表4所列。

表4 方差分析表

3 結(jié)論

粒度級(jí)、捕收劑用量和起泡劑用量三個(gè)因素對(duì)浮選精煤灰分的影響主次為粒度級(jí)>捕收劑用量>起泡劑用量。當(dāng)當(dāng)粒度級(jí)為0.2～0.125 mm、捕收劑用量為400 g/t，起泡劑用量為50 g/t時(shí)，精煤灰分最低，條件最優(yōu)。粒度級(jí)、捕收劑用量和起泡劑用量的F比分別為48.53、1.02和0.03，其中粒度級(jí)的F大于臨界值，具有顯著影響。