【委员视角】付晓恒聚焦“煤泥深度脱灰”
编者按
煤炭工业技术委员会作为行业最具权威的参谋咨询机构，聚集了全行业一流的科技专家和学科带头人，得到了原煤炭部、煤炭局历任领导的高度重视，在煤炭工业改革发展中发挥了重要作用，是推动行业科技进步的智囊团，是行业人才培养的摇篮，是推动煤炭工业创新发展的重要驱动力。
第三届煤炭工业技术委员会选煤专家委员会由37位委员组成，他们对选煤都有专业的技术眼光、先进的实践方案和优化的解决措施。作为选煤行业第一自媒体品牌，“五六选煤”之前陆续发布了部分委员的精彩观点，受到了选煤同仁的肯定和好评。为了促进选煤技术交流，“五六选煤”特开辟【委员视角】栏目，继续选取部分委员的精彩观点予以发布，请大家持续关注。
炼焦煤是我国的稀缺煤种,提高炼焦煤选煤厂总精煤的产率,对于充分利用和保护我国炼焦煤资源具有十分重要的意义。我国炼焦煤选煤厂大多采用块煤重选、煤泥浮选的工艺。由于煤泥粒度细,受煤泥表面性质的影响,致使浮选精煤的灰分通常高于重选精煤的灰分,为了使总精煤灰分满足要求,就需要降低重选精煤的灰分,其结果就是降低了重选精煤的产率。因此,降低浮选精煤灰分,具有优化重选环节和全厂产品数质量指标的作用。
1、煤泥深度脱灰基本原理
煤泥深度脱灰原理如下图所示。
其中图a表示常规浮选按垂直线位置将入浮的原煤分成2部分,如果垂直线位置向左移,表示浮选精煤的产率和灰分都比较低,若垂直线向右移,则浮选精煤的产率和灰分都比较高。这种一次分选两产品的工艺,若中间产物进入尾煤,使尾煤的灰分降低,造成煤炭在尾煤中的损失;若中间产物进入浮选精煤,增加了精煤灰分,造成了精煤污染,使精煤灰分增加。对于中间物料含量比较高的煤泥,为了获得一定产率的浮选精煤,浮选精煤的灰分通常偏高。因此,处理好中间产物是提高浮选精煤产率、降低精煤灰分的关键。与大于0.5mm的块煤一样,煤泥的中间密度物也属于夹矸连生体,为了获得较高产率和较低灰分的浮选精煤,应采用超细粉碎的方法使其中的低灰煤与无机矿物充分解离。近年来,随着低能耗、特别是适用于矿粒超细粉碎的搅拌磨等超细磨技术的提高,使煤炭的超细粉碎在经济上已经成为可能。
煤泥深度脱灰的思路是:首先采用常规的浮选法初选出灰分比较低的精煤和灰分尽可能高的尾煤,再超细粉碎中间产物,使其中的煤矸连生体充分解离,然后采用絮团浮选技术把其中已经解离出的低灰精煤分选出来,最后把中间产物分选出的精煤和尾煤分别掺混于初次分选的精煤和尾煤成为最终的精煤和尾煤,如图b所示。
有2种浮选工艺可以获得煤泥的中间产物,一种是首先加入少量的捕收剂和起泡剂,分选出较低灰分的精煤,然后再在浮选槽中加入捕收剂和起泡剂,选出中间产物和高灰分尾煤;另一种是首先加入足够量的捕收剂和起泡剂,分选出灰分较高的精煤和高灰的浮选尾矿,较高灰分的精煤再经过精选,分选出低灰精煤和中间产物。中间产物经过超细磨后,再经过浮选机分选出低灰精煤和尾煤。从后续磨煤入料浓度考虑,第1种浮选工艺比较适合获取中间产物。
2、煤泥深度脱灰试验
煤样取自于淮北临涣选煤厂的浮选入料,其粒度分布如下表所示。
该浮选原料总灰分为16.17%,其粒度分布比较均匀,主导粒级是0.198-0.165mm(80-100目)和小于0.090mm(180目),其粒级含量分别占全样的22.90%和41.58%。各粒级的灰分分布也比较均匀,小于180目的灰分较高,为20.92%,说明存在少量的泥化现象。采用第1种浮选工艺得到的分选结果是:当第1次和第2次捕收剂用量分别为316.2和843.2g/t，2次起泡剂都为25g/t时,浮选精煤产率和灰分分别为42.12%和9.33%,尾煤产率和灰分分别为7.23%和75.40%,中间物料产率和灰分分别为50.65%和13.01%。中间产物采用球磨机超细磨碎后,粒度分布见下表,其平均粒度为11.90μm,其中50%的颗粒小于9.50μm,90%的颗粒小于24.67μm。
对于如此细微的煤粒,常规的泡沫浮选对其分选精度很差,为此采用适合分选微细粒煤的絮团浮选技术。该技术是在絮凝剂的作用下,通过高剪切作用使微细粒煤结成具有一定尺度的絮团,再用常规的泡沫浮选分选。超细磨后的中间产物,分选时捕收剂和起泡剂用量见下表。
通过絮团浮选技术分选出产率为78.70%,灰分为7.39%的精煤和产率为21.30%,灰分为36.36%的尾煤,然后把该精煤和尾煤掺入初选的精煤和尾煤中。最终的深度分选结果是,精煤的产率为81.98%,灰分为8.38%。产品数质量指标见下表。
采用常规的泡沫浮选法,当捕收剂用量为1kg/t,起泡剂用量为25g/t时,在精煤产率相近的情况下(80.54%),精煤灰分为10.16%,见下表
3、重选工艺的优化
临涣选煤厂入选原煤中,进入重选的0.5-50mm粒级的物料量占原煤的77.62%,入浮煤泥量占入选原煤的22.38%,要求总精煤灰分为9.00%-9.50%。在满足总精煤灰分要求的条件下,根据重选入料的浮沉试验资料(下表)及其可选性曲线,可以计算出煤泥常规浮选和深度脱灰时总精煤数质量指标(下表)。
由表可见,采用煤泥深度脱灰技术,能够降低浮选精煤灰分,在保持总精煤灰分不变的情况下,可适当地提高重选的分选密度,根据目前一般的炼焦煤的密度分布,精煤灰分增加,精煤产率将有较明显的增加,以此提高重选精煤的灰分和产率。由可选性曲线查得分别采用常规浮选和煤泥深度脱灰技术时,重选的理论分选密度由1.44g/cm3增加到1.47g/cm3,与此相对应的重选精煤产率由66.00%增加到74.00%,重选精煤灰分由9.25%增加到9.80%,在总精煤灰分接近9.5%时,总精煤产率由原来的69.25%增加到75.79%,提高了6.54%。可见,煤泥深度脱灰技术明显地优化了全厂的指标,提高了总精煤产率和全厂的经济效益。另外,分选密度的增加,有利于降低邻近密度物含量,改善煤炭的可选性。
4、结论
通过对煤泥中间产物超细粉碎,采用絮团浮选的方法对超细粉碎的煤泥实现深度脱灰,明显地降低了浮选精煤的灰分,优化了全厂的生产指标,与常规浮选相比,在保证浮选精煤产率几乎相同的情况下(常规浮选精煤产率为80.54%,深度浮选脱灰的精煤产率为81.98%),浮选精煤灰分由常规浮选的10.16%下降到8.38%,在保证总精煤灰分不超过9.50%的条件下,通过适当提高重选分选密度,重选精煤的产率由设置常规浮选的51.23%提高到57.44%,总精煤产率由69.25%提高到75.79%,这对于一个炼焦煤选煤厂而言,其经济效益十分可观。
链接
付晓恒教授还曾发表《一种新的浮选尾煤高附加值综合利用技术》和《煤炭的深度物理加工与超净煤的制备》等论述絮团浮选的论文，其主要观点有：
1、一种新的浮选尾煤高附加值综合利用技术
对于灰分不是特别高的浮选尾煤,按某一合适的粒度分级,较粗粒级一般可燃体含量较高,采用超细粉碎的方法,使其中的可燃体和无机矿物充分解离,再采用絮团浮选方法,可以分选出灰分为8.29%～8.87%的精煤,精煤产率高达60.24%～68.05%,该技术的实施,增加了选煤厂的精煤产率和经济效益,节约了焦煤资源。小于250μm的细粒级可以制备出高浓度,低粘度,高稳定性,流型好的尾煤水煤浆,经在一台4蒸吨链条取暖锅炉上的试烧证明,燃烧稳定,预燃器出口温度达到1100℃。
2、煤炭的深度物理加工与超净煤的制备
煤炭是一种有机可燃体和无机矿物的混合物,采用化学方法可以大幅度地去除其中的无机矿物,使所有煤种的灰分<1%。采用超细粉碎使煤中的无机矿物和有机可燃体充分解离,再用絮团浮选的方法可以分选出超净煤,因煤种而异,超净煤的灰分可以<1%,或者为<1%～3%。超净煤是制备代柴油精细水煤浆和活性炭等碳素材料的优质原料,生产超净煤,对于煤代油和洁净利用煤炭资源具有重要的战略意义。对于炼焦煤,采用深度脱灰方法,可以大幅度提高精煤产率或降低精煤灰分,其分选结果甚至优于分步释放浮选结果。该技术的应用对于保护我国的优质煤炭资源具有重要意义。
（编辑：齐曼）
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