任建軍 董連平 樊民強(qiáng) 楊宏麗

（太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西省太原市，030024）

焦粉分選降灰的試驗(yàn)研究＊

任建軍 董連平 樊民強(qiáng) 楊宏麗

（太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，山西省太原市，030024）

為了實(shí)現(xiàn)對高灰焦粉的有效利用，本文針對高灰焦粉進(jìn)行了重力分選與浮選降灰的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，利用旋流重選柱水介質(zhì)分選0.5～3 mm焦粉，可以使其灰分從17%降到10.5%以下，產(chǎn)率為80%左右；利用浮選方法分選-0.5 mm焦粉，可以使其灰分從20%左右降到10.41%，精焦粉產(chǎn)率可達(dá)到80.46%，浮選尾礦灰分為60.92%。研究充分證明了利用重選與浮選降低焦粉灰分的可行性，在此基礎(chǔ)上提出了對焦粉進(jìn)行工業(yè)分選的工藝流程。

焦粉 灰分 重選 浮選 工藝流程

1 概述

焦粉是焦炭在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，其粒徑較小，灰分通常大于20%。我國每年產(chǎn)生的焦粉在40 Mt以上，目前其主要工業(yè)用途是生產(chǎn)合成氣、制備活性炭、作為配料生產(chǎn)焦炭、用作燃料、制備高附加值產(chǎn)品等，但很大一部分焦粉由于粒徑小及灰分高，不符合生產(chǎn)工藝要求而被廢棄。因此，如何降低焦粉中的灰分也就成為研究的一個焦點(diǎn)。

專利CN101559402A公開了一種高灰分焦粉的提純方法，采用分段式處理，將粒級較大的高灰焦粉置于重介質(zhì)中，經(jīng)過一級重選和二級重選，達(dá)到灰分和焦粉分離的目的，而對小粒級的焦粉則采用酸堿處理的方式脫除灰分。采用該方法對灰分為31.87%的焦粉進(jìn)行提純后，灰分下降到了17%左右，回收率在64%～79%之間，得到了較好的效果。有關(guān)專家提出了高溫堿浸-常溫酸浸的焦粉脫灰工藝流程，可將焦粉灰分由28.62%降低至3.85%，脫灰率為86.5%。常規(guī)酸堿法成本高及污染大，浮沉方法為實(shí)驗(yàn)室研究方法，均難以應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的選煤方法用于焦粉降灰也是成本低廉且行之有效的方法。國外有關(guān)專家利用詹姆森浮選柱對焦粉浮選過程中的藥劑進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)捕收劑 （柴油）的用量為3500 g／t、起泡劑 （松油）的用量為2500 g／t時(shí)，焦粉回收率接近90%。國內(nèi)相關(guān)專家研究了一類已獲專利的適用于焦粉浮選的捕收劑，使用該類捕收劑并以仲辛醇為起泡劑，對灰分為18%～20%的焦粉進(jìn)行浮選試驗(yàn)，可獲得產(chǎn)率大于80%且灰分為11%左右的精焦粉。

本文主要針對高灰焦粉探索重力分選與浮游分選兩種方法的可行性，并提出相應(yīng)的工業(yè)應(yīng)用流程。

2 焦粉特性

2.1 焦粉的粒度組成及灰分分析

選取山西某焦化廠的焦粉為試驗(yàn)樣品進(jìn)行篩分分析，各粒級產(chǎn)率與灰分見表1。

表1 焦粉篩分結(jié)果表

從表1可以看出，各粒級灰分均較高，不符合直接利用的要求。

圖1 自然級0.5～3 mm粒級可選性曲線

2.2 焦粉的密度組成

對0.5～3 mm粒級物料進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，繪制可選性曲線見圖1。

由圖1可知，密度為-1.3 kg／cm3的焦粉灰分為9.23%，說明焦粉內(nèi)在灰分較高。分選得到精焦粉灰分為10.5%時(shí)，可選性為難選，理論精焦粉產(chǎn)率為82%；精焦粉灰分10%時(shí)，可選性為極難選，理論精焦粉產(chǎn)率為71%。

3 試驗(yàn)研究及流程設(shè)計(jì)

3.1 重力分選試驗(yàn)研究

重力分選是依據(jù)被選物料間密度的差異進(jìn)行分離的作業(yè)過程，由前述浮沉試驗(yàn)結(jié)果，密度級由-1.30 kg／cm3增大到1.60～1.70 kg／cm3時(shí)，灰分由9.23%增加到10.59%，各密度級灰分略有提高，1.70～1.80 kg／cm3密 度 級 灰 分 為 12.48%，+1.80 kg／cm3密度級灰分高達(dá)59.00%?？梢姴煌芏燃壗狗坶g存在灰分差別，且密度越大灰分越高，這為借助重力分選得到低灰分精焦粉提供了可能。

旋流重選柱是一種新型水介質(zhì)離心力場分選設(shè)備，通過設(shè)置獨(dú)特的水躍結(jié)構(gòu)，使設(shè)備集顆粒的粗選、精選、掃選于一身，分選精度高。旋流重選柱用于煤泥分選時(shí)，一般分選下限可達(dá)0.25 mm，甚至可達(dá)0.125 mm。

采用旋流重選柱作為分選設(shè)備，分別以-3 mm自然級和-3 mm破碎級作為分選入料，通過改變旋流重選柱的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行不同條件下的分選試驗(yàn)。將分選后溢流與底流產(chǎn)品使用0.25 mm和0.5 mm標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，其中-0.25 mm灰分偏高，故不在表中列出，試驗(yàn)結(jié)果見表2和表3。

由表2可知，利用旋流重選柱可以分選得到灰分為10.5%以下的精焦粉，產(chǎn)率約為55%。

由表3可知，利用旋流重選柱可以分選得到灰分為10.5%以下的精焦粉，產(chǎn)率約為48%。

由于破碎級焦粉灰分偏高，在相同工藝條件下，破碎級與自然級的分選得到的精焦粉灰分差別較大。為了考查對-3 mm綜合級焦粉的分選效果，采取焦粉直接破碎到-3 mm并進(jìn)行旋流重選柱分選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由于第二次焦粉樣品灰分較低，通過旋流重選柱分選后，可以得到灰分10.5%以下的精焦粉，+0.5 mm精焦粉的灰分為10.05%，產(chǎn)率為68.28%，0.25～0.5 mm精焦粉灰分為10.47%，+0.25 mm粒級精焦粉灰分合計(jì)為10.11%。

由表4可見，采用旋流重選柱分選-3 mm焦粉能夠得到灰分合格的精焦粉，分選的粒度下限可達(dá)到0.25 mm。

3.2 浮選試驗(yàn)研究

浮選是根據(jù)顆粒表面潤濕性不同進(jìn)行分離的作業(yè)過程，為考查細(xì)粒焦粉浮選降灰的可能性，將第二次焦粉樣品全部破碎到-0.5 mm作為被選物料并進(jìn)行浮選分步釋放試驗(yàn)。捕收劑選用煤油與捕收劑A，用量為1000 g／t；起泡劑選用仲辛醇，用量為100 g／t，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表2 旋流重選柱分選-3 mm自然級焦粉結(jié)果表 %

表3 旋流重選柱分選-3 mm破碎級焦粉結(jié)果表 %

表4 旋流重選柱分選-3 mm綜合級焦粉結(jié)果表 %

表5 -0.5 mm粒級焦粉分步釋放浮選結(jié)果 %

由表5可以看出，煤油作為焦粉浮選的捕收劑，浮選性能較差，當(dāng)精焦粉灰分達(dá)到11.27%時(shí)，產(chǎn)率僅為37.99%。捕收劑A對于焦粉的浮選性能較好，當(dāng)精焦粉灰分為10.41%時(shí)，產(chǎn)率可達(dá)到80.46%，浮選尾焦灰分為60.92%。

總之，采用浮選方法可實(shí)現(xiàn)對-0.5 mm焦粉的有效降灰，但藥劑種類特別是捕收劑的捕收性能與選擇性能，對浮選效果的影響較大。

3.3 分選流程設(shè)計(jì)

水介質(zhì)分選成本較低，但-0.25 mm粒級難以得到有效回收，所以在焦粉分選實(shí)踐中只適于粗選。利用浮選方法可以高效去除細(xì)粒焦粉中的雜質(zhì)，起到分選降灰的目的，但浮選成本較高且產(chǎn)品脫水較困難，所以僅適用于分選-0.25 mm粒級的焦粉。焦粉重浮聯(lián)合分選工藝流程見圖2。

圖2 焦粉重浮聯(lián)合分選流程示意圖

4 結(jié)論

本文主要針對高灰焦粉進(jìn)行重力分選與浮選的試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明：

（1）利用旋流重選柱分選-3 mm焦粉可得到灰分為10.5%和產(chǎn)率為80%的精焦粉，有效分選粒度下限可達(dá)到0.25 mm。

（2）采用適合的捕收劑，用浮選方法分選-0.5 mm的焦粉，可得到灰分為10.41%和產(chǎn)率為80.46%的精焦粉，浮選尾焦灰分為60.92%。

（3）采用旋流重選柱與浮選的聯(lián)合工藝流程，可實(shí)現(xiàn)對高灰焦粉的有效降灰。

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An experimental study on reducing ash of coke powder by separation

Ren Jianjun，Dong Lianping，F(xiàn)an Minqiang，Yang Hongli
（College of Mining Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

In order to achieve effective utilization of high-ash coke powder，this paper conducted experiments of high-ash coke powder by using heavy separation and flotation.The results showed that ash content of 0.5～3 mm coke powder can be reduced from 17%to＜10.5%after separated in a cyclone column separator and the yield is about 80%.The ash content of-0.5 mm coke powder can be reduced from 20%to 10.41%after separated by flotation methods，with a clean coke powder yield of 80.46%and tailings ash of 60.92%.The study has fully proved the feasibility of reducing the ash content of coke powder using heavy separation and flotation methods.Based on these results，a technological process on industrial separation of coke powder has been proposed.

coke powder，ash，heavy separation，flotation，technological process

TQ536.4

A

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 “雙充氣雙排尾重浮聯(lián)合分選機(jī)顆粒分配規(guī)律及其調(diào)控方法研究”（50974094）

任建軍 （1989- ），男，山西孝義人，在讀碩士研究生，主要從事細(xì)粒煤分選方面的研究。

（責(zé)任編輯 王雅琴）