王 豪 沈 亮 王懷法

（太原理工大學礦業(yè)工程學院，山西省太原市，030024）

★ 煤炭科技·加工轉化——同煤集團化工廠協(xié)辦 ★

優(yōu)化浮選藥劑制度 解決重介生產系統(tǒng)中的有害泡沫問題

王 豪 沈 亮 王懷法

（太原理工大學礦業(yè)工程學院，山西省太原市，030024）

由于入選煤種和煤質的復雜多變，很難根據(jù)入浮煤泥煤質的變化及時調整浮選藥劑的用量，這就會在浮選過程中導致重介生產系統(tǒng)中的多個環(huán)節(jié)產生有害泡沫。通過實驗室藥劑優(yōu)化試驗，選擇了7131型捕收劑-仲辛醇藥劑組合并進行工業(yè)性試驗，解決了入選復雜煤種選煤廠由于浮選藥劑制度引起的重介系統(tǒng)有害泡沫問題。試驗結果表明，配煤入選時捕收劑最高耗量、最低耗量和平均耗量較原柴油浮選時的耗量分別降低了69.2%、39.7%和62.3%，起泡劑最高耗量和平均耗量分別降低了90.1%和74.1%，且可以有效地防止合格介質桶、磁選機尾礦和煤泥回收高頻篩上有害泡沫的產生。

浮選 藥劑優(yōu)化 重介系統(tǒng) 有害泡沫 工業(yè)性試驗

在當前煤炭市場低迷的形勢下，很多選煤廠采用多種原煤配煤入選的方式降低原煤成本以提高經濟效益。由于入選原煤煤質的頻繁變動，導致生產系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，也給選煤生產系統(tǒng)技術的管理帶來了很大的困難。介休永興煤化公司選煤廠原煤生產能力為1.8 Mt/a，現(xiàn)采用雙系統(tǒng)不脫泥入選無壓三產品重介旋流器和煤泥浮選的聯(lián)合工藝。為了滿足市場對產品的要求，采用了多種原煤配煤入選的生產方式，由于入選煤種和煤質的復雜多變，導致浮選系統(tǒng)的生產極不穩(wěn)定，很難根據(jù)入浮煤泥煤質的變化及時調整浮選藥劑的用量，致使重介生產系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)產生有害泡沫。

在重介系統(tǒng)生產過程中，某些環(huán)節(jié)出現(xiàn)有害泡沫的原因是多方面的，如液固兩相流輸運轉排環(huán)節(jié)的摻氣現(xiàn)象，浮選藥劑的使用不當或選擇不合理導致生產循環(huán)水中殘留大量浮選藥劑量等，永興煤化公司選煤廠重介系統(tǒng)有害泡沫問題就屬于浮選藥劑選擇使用不合理引起的，因而浮選環(huán)節(jié)的藥劑制度優(yōu)化成為解決問題的核心。

1　現(xiàn)場基本情況

永興煤化公司選煤廠使用的浮選藥劑為柴油和雜醇，由于入選原煤為多品種煤的配煤，浮選司機為了保證尾煤灰分，多采用浮選藥劑用量大的浮選藥劑制度。浮選捕收劑用量達到1500～2000 g/t，起泡劑用量達到400～600 g/t。過量的浮選藥劑特別是起泡劑的使用，在系統(tǒng)中積聚致使合介桶中出現(xiàn)大量的泡沫，主要表現(xiàn)為泡沫層厚且穩(wěn)定。

隨著運轉時間的延長，積聚在合介桶中的泡沫厚度不斷增長，且不斷從合介桶中流出；同時稀介系統(tǒng)凈化磁選機中充滿了細小的泡沫，中煤篩板和精煤篩板中含有大量細小的泡沫，壓濾機濾液泡沫量極大且不容易破裂；壓濾機循環(huán)水泡沫壽命長?，F(xiàn)場實際工況中合格介質桶中的泡沫積聚現(xiàn)象如圖1所示，磁選機尾礦箱泡沫層如圖2所示，生產系統(tǒng)泡沫導致的兩套重介系統(tǒng)運轉參數(shù)不一致對比圖如圖3所示。合格介質桶的泡沫積聚直接導致兩套重介旋流器系統(tǒng)在入料壓力、合格介質密度及磁性物含量和固相濃度差異較大，嚴重影響重介分選系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、調控和分選效果。

圖1　合格介質桶中的泡沫積聚現(xiàn)象

圖2　磁選機尾礦箱泡沫層

圖3　生產系統(tǒng)泡沫導致的兩套重介系統(tǒng)運轉參數(shù)不一致對比圖

2　浮選藥劑制度試驗優(yōu)化

2.1捕收劑優(yōu)化試驗

永興選煤廠主要以配煤入選為主，其中還夾雜了一些難選煤，如正安煤和陜西煤，浮選藥劑既要滿足配煤入選煤泥的浮選效果要求，也要在入選難選煤時有相對較好的浮選效果。

實驗室試驗過程中使用了入選的配煤煤樣和從現(xiàn)場采集的正安煤煤樣分別進行單元浮選試驗。該選煤廠的浮選入料濃度保持在100～120 g/L之間，據(jù)此，實驗室選取礦漿質量濃度為100 g/L進行浮選單元試驗。試驗采用煤油+仲辛醇、7131+仲辛醇和7190+仲辛醇這3種藥劑組合方式，試驗方法參照GB/T4757-2001《煤粉（泥）實驗室單元浮選試驗方法》。

實驗室利用配煤煤樣做單元浮選試驗時，煤油用量分別選取了600 g/t、800 g/t、1000 g/t、1500 g/t和2000 g/t；7131型和7190型捕收劑用量分別選取了300g/t、400 g/t、600 g/t、800 g/t和1000 g/t；起泡劑仲辛醇用量固定在100 g/t。而利用正安煤煤樣在實驗室做單元浮選試驗時，捕收劑煤油、7131型捕收劑和7190型捕收劑用量分別采用了600 g/t、800 g/t、1000 g/t、1500 g/t和2000 g/t的用量，起泡劑用量仍為100 g/t。

2.1.1不同捕收劑浮選配煤煤泥結果

不同藥劑浮選配煤煤泥精煤產率和灰分曲線如圖4所示。

由圖4（a）可以看出，當煤油用量為600 g/t時，其浮選精煤產率為僅為36.39%；相較于煤油，采用7131型捕收劑在藥耗為煤油一半的情況下，即藥耗為300 g/t時，其精煤產率可達66.44%，接近以煤油為捕收劑情況下產率的一倍；當采用7190型捕收劑時，其用量為300 g/t時，精煤產率為59.10%，低于7131型捕收劑，但優(yōu)于煤油。

由圖4（b）可以看出，煤油浮選的精煤灰分最低，7190型捕收劑的浮選精煤灰分變化較為穩(wěn)定且數(shù)值較低，7131型捕收劑浮選精煤灰分較高，但仍在試驗藥劑用量范圍內，精煤灰分都合格。在精煤灰分合格情況下，7131型藥劑作為捕收劑時浮選精煤產率最高，藥劑用量最少，7190型藥劑次之，煤油最差。

圖4　不同藥劑浮選配煤煤泥精煤產率和灰分曲線圖

不同藥劑浮選配煤煤泥時可燃體回收率曲線見圖5。

圖5　不同藥劑浮選配煤煤泥時可燃體回收率曲線圖

由圖5可以看出，在相同藥劑用量下采用7131型捕收劑可以獲得更高的可燃體回收率，當藥劑用量為1000 g/t時，可燃體回收率為92.52%；而煤油用量為2000 g/t時，可燃體回收率為85.99%，充分說明了7131型捕收劑的優(yōu)異捕收性能；而使用7190型捕收劑盡管可燃體回收率相較于使用煤油得到了較大幅度的提高，但相較于使用7131型捕收劑的可燃體回收率仍偏低。

2.1.2不同捕收劑浮選正安煤煤泥結果

不同藥劑浮選正安煤煤泥精煤產率和灰分曲線圖如圖6所示。

圖6　不同藥劑浮選正安煤煤泥精煤產率和灰分曲線圖

由圖6可以看出，精煤產率和精煤灰分都隨著捕收劑耗量的增加而增加，且精煤灰分都合格。由圖6（a）可以看出，在試驗藥劑用量范圍內，采用7131型捕收劑浮選，精煤產率始終高于7190型捕收劑及煤油，當捕收劑用量為600 g/t時，采用煤油浮選精煤產率僅為39.43%，而7131型捕收劑浮選精煤產率可達64.83%，7190型捕收劑浮選精煤產率為42.64%；由圖6（b）可以看出，煤油浮選精煤灰分最低，7190型次之，7131型最高，但灰分總體都低于8%。

不同藥劑浮選正安煤煤泥可燃體回收率曲線見圖7。

圖7　不同藥劑浮選正安煤煤泥可燃體回收率曲線圖

由圖7可以看出，當煤油用量為600 g/t時，可燃體回收率僅為44.60%；當7190型捕收劑用量為600 g/t時，產率僅為48.17%；而采用7131型捕收劑用量為600 g/t時，可燃體回收率達到72.71%，提高了約30%，可見7131型捕收劑對于正安煤具有較好的捕收性能。

2.2起泡劑優(yōu)化試驗

為了研究起泡劑用量對捕收劑浮選效果的影響，實驗室中配煤和正安煤的礦漿濃度都選取了100 g/L，起泡劑用量分別選取了60 g/t、80 g/t、100 g/t、120 g/t和150 g/t。使用起泡劑用量優(yōu)化試驗時，煤油、7131型和7190型捕收劑用量固定為1000 g/t，試驗方法參照GB/T4757-2001《煤粉（泥）實驗室單元浮選試驗方法》。

2.2.1起泡劑用量對不同捕收劑浮選配煤煤泥的影響

起泡劑用量的變化對配煤煤泥浮選時精煤產率和精煤灰分的影響曲線圖如圖8所示。

圖8　起泡劑用量的變化對配煤煤泥浮選時精煤產率和精煤灰分影響曲線圖

由圖8可以看出，當捕收劑為煤油和7190型時，浮選精煤的產率和灰分隨著起泡劑用量的增加變化較為明顯。煤油為捕收劑時的精煤產率從65.13%增加到86.78%，7190型為捕收劑的精煤產率由45.84%增加到74.50%，而7131型捕收劑的精煤產率僅由79.13%增加到88.01%。這表明采用7131型捕收劑浮選的精煤產率受起泡劑影響較小。

起泡劑用量的變化對配煤煤泥浮選時可燃體回收率的影響曲線如圖9所示。

圖9　起泡劑用量的變化對配煤煤泥浮選時可燃體回收率的影響

由圖9可以看出，起泡劑用量從60 g/t增至150 g/t，7131型捕收劑的可燃體回收率僅增長了9.01%，而煤油浮選配煤煤泥可燃體回收率增長了30.97%，7190型捕收劑浮選配煤煤泥可燃體回收率增長了21.69%。這也說明7131型捕收劑浮選配煤煤泥的可燃體回收率對起泡劑用量的增加較為不敏感。

2.2.2起泡劑用量對不同捕收劑浮選正安煤煤泥的影響

起泡劑用量的變化對正安煤煤泥浮選時精煤產率和精煤灰分影響曲線如圖10所示。

圖10　起泡劑用量的變化對正安煤煤泥浮選時精煤產率和精煤灰分的影響曲線

由圖10可以看出，當捕收劑為煤油和7190時，浮選精煤產率和灰分隨著起泡劑用量的增加較為明顯，7190型捕收劑的精煤產率由41.04%增加到66.45%，煤油的精煤產率從31.61%增加到46.89%，而7131型捕收劑的精煤產率和灰分隨起泡劑用量不同所引起的變化較小。

起泡劑用量的變化對正安煤煤泥浮選時可燃體回收率影響曲線如圖11所示。

圖11　起泡劑用量的變化對正安煤煤泥浮選時可燃體回收率影響曲線

由圖11可以看出，對于正安煤難浮煤泥，選用煤油及7190為捕收劑時，可燃體回收率受起泡劑影響較大，而7131型捕收劑的可燃體回收率受起泡劑影響較小，在起泡劑耗量較低的情況下（60 g/t）即可獲得較高的可燃體回收率，大大降低了實際生產中起泡劑的用量，減少了生產系統(tǒng)中的起泡劑殘留。

綜合比較捕收劑用量優(yōu)化試驗和起泡劑用量的優(yōu)化試驗結果，7131型捕收劑具有捕收性強及對起泡劑依賴小等優(yōu)點，在獲得較高精煤產率的同時，可以保證合格的精煤灰分，所以可以考慮在現(xiàn)場采用7131型捕收劑和仲辛醇組合替換原廠浮選藥劑。

3　工業(yè)性試驗

為了解決由于浮選環(huán)節(jié)生產操作不當引起的重介生產系統(tǒng)有害泡沫問題，在實驗室藥劑優(yōu)化的基礎上進行了工業(yè)性試驗驗證。

在入選難浮選的正安煤時，浮選藥劑用量與效果對比如圖12所示。

圖12　入選正安煤時的藥劑用量與浮選效果對比

對比該廠原正安煤浮選情況與本次工業(yè)試驗浮選效果可以發(fā)現(xiàn)，采用7131捕收劑時，在較低的捕收劑耗量的情況下（約800 g/t，原柴油耗量1130 g/t）即可以獲得良好的浮選指標，精煤灰分為8.21%（原柴油浮選精煤灰分為9.27%），尾煤灰分為47.72%（原柴油浮選尾煤灰分為30.08%），提高約為17.7%，浮選精煤產率為67.87%（原柴油浮選精煤產率39.97%），產率提高了約28%，起泡劑耗量為300 g/t，原有起泡劑耗量為610 g/t，與之相比較降低了310 g/t。

從藥劑成本來看，采用7131捕收劑作為浮選藥劑成本約為20.4元/t，原柴油浮選藥劑成本為11.7元/t，成本增加8.7元/t；在采用7131捕收劑后，浮選精礦產率增加約28%，其經濟效益顯著。另外采用7131捕收劑時由于起泡劑用量較少，系統(tǒng)殘余起泡劑量也相應減少，對于系統(tǒng)穩(wěn)定以及解決系統(tǒng)冒泡問題有著重要的作用。

在正常配煤入選的情況下，統(tǒng)計分析了現(xiàn)場使用不同捕收劑+起泡劑藥劑組合的浮選效果和效能，入選配煤時浮選效果統(tǒng)計對比圖如圖13所示。圖中x起泡劑是在現(xiàn)場使用的起泡劑，因為其成分未知因此命名為x起泡劑。

圖13　入選配煤時浮選效果統(tǒng)計對比圖

由圖13可以看出，系統(tǒng)入洗煤泥含量在試驗前后基本一樣約為14%。使用7131型捕收劑和仲辛醇藥劑組合后，其精煤產率、精煤灰分和尾煤灰分基本保持一致。入選配煤時的藥劑用量統(tǒng)計對比圖如圖14所示。

圖14　入選配煤時的藥劑用量統(tǒng)計對比

由圖14可以看出，試驗前后的捕收劑最高耗量、最低耗量和平均耗量較原柴油浮選耗量分別降低了69.2%、39.7%和62.3%，起泡劑最高耗量和平均耗量分別降低了90.1%和74.1%。采用7131捕收劑后，起泡劑耗量明顯降低，減少了系統(tǒng)起泡劑殘余量。對比3種浮選藥劑組合條件可以發(fā)現(xiàn)，采用7131浮選藥劑后，無論是捕收劑或者起泡劑的耗量均最低，系統(tǒng)殘余藥量也最少，可以最有效的預防將來系統(tǒng)再次發(fā)生冒泡現(xiàn)象。

通過為期16 d的現(xiàn)場實驗，合介桶的冒泡情況得到很好解決。至試驗結束，合介桶中基本無泡沫存在。通過對浮選系統(tǒng)的改善，重介系統(tǒng)的泡沫完全消除。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

（1）合介桶泡沫的消除使得合介桶液位能夠準確的檢測，解決了過去由于合介桶冒泡導致的液位無法正常檢測顯示的問題，并且重介旋流器的入料壓力得到穩(wěn)定，為重介系統(tǒng)的穩(wěn)定提供了保障。

（2）消除了合介桶因泡沫溢出導致的介質損失問題，磁選機內礦漿基本無泡沫存在，提高了磁選效率，降低了介耗。

（3）系統(tǒng)各個脫介篩上的泡沫基本消除，提高了脫介篩的脫介效率，降低了產品帶介。

［1］ 賈德毅，李建光.選煤廠新型浮選藥劑試驗及藥劑制度優(yōu)化［J］.中國煤炭，2008（6）

［2］ 孔小紅，康文澤，曹剛.浮選藥劑制度的研究 ［J］.潔凈煤技術，2009（3）

［3］ 張學軍.東曲選煤廠煤泥浮選藥劑制度及工藝流程選擇淺析［J］.選煤技術，2003（4）

［4］ 郭初春，張鴻波.優(yōu)化浮選藥劑制度設計 ［J］.雞西大學學報，2003（1）

［5］ 樊金串，李香蘭，郭天罡.選煤循環(huán)水中的有機物對浮選的影響［J］.太原理工大學學報，1999（4）

［6］ 韓方遠，車顯生，馬鑫.重介洗煤密度測控系統(tǒng)的應用研究［J］.雞西大學學報，2011（9）

［7］ 馬艷，孫長江，卜麗.重介質選煤自動控制系統(tǒng)［J］.制造業(yè)自動化，2011（16）

［8］ 劉樹成.濟二選煤廠重介旋流器入料壓力不穩(wěn)分析［J］.中國科技信息，2015（Z1）

［9］ 王學霞，謝廣元，彭耀麗等.新型浮選藥劑改善煤泥分選效果的試驗研究［J］.中國煤炭，2013（8）

（責任編輯 王雅琴）

Preventing harmful foams problem in dense medium system through flotation reagent optimizations

Wang Hao，Shen Liang，Wang Huaifa
（College of Mining Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China）

The dosages of the flotation reagents are difficult to regulate timely basing changing of flotation coal slime quality due to complicated variable of the coal types and qualities.According to flotation regent laboratorial optimal experiment，the author selected to combine 7131 collector and octanol to conduct industrial experiment，which solving harmful foams problem in dense medium system through flotation reagent optimizations when coal preparation plant selected complex coal types.The results showed that when the coal blending were selected，comparing with diesel flotation，the highest consumption，the lowest consumption and the average consumption of collectors decreased 69.2%，39.7%and 62.3%，the highest consumption and average consumption of foaming agent decreased 90.1%and 74.1%；and it effectively prevented producing harmful foams in qualified medium bucket，tails magnetic separator and high frequency screen of coal slime recycle.

flotation，reagent optimization，dense medium system，harmful foam，industrial experiment

TD943.1

A

王豪（1988-），男，山西太原人，在讀研究生，研究方向為煤炭高效分選理論工藝及設備。