劉登朝

(泰戈特(北京)工程技術(shù)有限公司，北京 100022)

西曲8#高硫煤浮選脫硫試驗(yàn)研究

劉登朝

(泰戈特(北京)工程技術(shù)有限公司，北京 100022)

為降低西曲8#高硫煤的硫含量，在對(duì)煤樣粒度和硫分布規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，通過浮選試驗(yàn)探索煤泥的浮選特性和最佳浮選脫硫方案。試驗(yàn)結(jié)果表明：8#高硫煤的可浮性很好，高密度級(jí)全硫含量較高，采用浮選法可脫除其中部分無機(jī)硫；藥劑條件、pH值、浮選時(shí)間對(duì)浮選精煤的硫含量有較大影響，控制浮選時(shí)間、選擇合適的pH值可提高脫硫效果。在煤油用量為400 g/t、仲辛醇用量為80 g/t、pH值為9.5、浮選時(shí)間為2 min時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率可達(dá)87.55%，全硫含量為1.29%，脫硫效果較好。

高硫煤；硫含量；浮選脫硫；浮選時(shí)間

西曲礦8#煤是我國稀少的主焦煤，可選性好，可采儲(chǔ)量大，但原煤硫含量高(為2.63%)。當(dāng)要求精煤灰分為10%時(shí)，精煤全硫含量為1.35%[1-2]，無法滿足煉焦精煤的硫含量要求。焦精煤硫含量高不但嚴(yán)重影響焦炭質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)鋼鐵質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，而且煉焦過程中產(chǎn)生的硫化物氣體排放后嚴(yán)重污染大氣環(huán)境[3-4]。如何降低高硫煤的硫含量和高效利用高硫煤資源是煤炭洗選加工中亟待解決的重大問題[5-6]。

目前，高硫煤的脫除方法主要有物理脫硫法、化學(xué)脫硫法、微生物脫硫法，每種方法都有其優(yōu)勢和局限性[5-9]。浮選是降低細(xì)粒級(jí)高硫煤硫含量的一種重要手段和方法[10-13]，在對(duì)8#高硫煤粒度和硫分布規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，通過浮選試驗(yàn)探索煤泥的浮選特性和最佳浮選脫硫方案，為工業(yè)脫硫提供基礎(chǔ)研究資料和有益探索，這對(duì)拓寬8#高硫煤的利用途徑和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1 試驗(yàn)

1.1 儀器、設(shè)備與試劑

浮選設(shè)備為DFX-1.5型小型浮選機(jī)(浮選槽容積為1.5 L，葉輪直徑為60 mm，葉輪轉(zhuǎn)速為1 750 r/min)，加藥儀器為微量注射器，干燥設(shè)備為HZ-20004B恒溫干燥箱。

試驗(yàn)試劑包括捕收劑煤油和起泡劑仲辛醇，兩種藥劑均為分析純，密度分別為0.78、0.81 kg/L。

1.2 煤樣性質(zhì)

試驗(yàn)煤樣為西曲礦的8#原煤，粒度<0.5 mm，平均灰分為16%，全硫平均含量為1.47%，硫酸鹽硫含量為0.08%，硫化鐵硫含量為0.29%，有機(jī)硫含量為1.19%。

1.2.1 粒度組成

根據(jù)GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》規(guī)定，將煤樣混勻、縮分后進(jìn)行小篩分試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 煤樣粒度組成

由表1可知：煤樣各粒級(jí)的全硫含量隨粒度的增大而增加，<0.045 mm粒級(jí)全硫含量為1.32%， 0.25～0.5 mm粒級(jí)全硫含量為1.62%，說明粗顆粒硫含量較高。

煤樣中的有機(jī)硫含量為1.19%，以現(xiàn)有技術(shù)無法脫除這部分硫，所以浮選脫硫后的全硫含量不會(huì)小于1.20%。試樣的全硫平均含量為1.47%，說明不同粒級(jí)含有不同量的黃鐵礦硫，采用浮選法脫除部分黃鐵礦硫具有一定可行性。

1.2.2 硫分布規(guī)律

根據(jù)GB/T 478—2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》規(guī)定進(jìn)行小浮沉試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。由表2可知：<1.70 g/cm3密度級(jí)精煤產(chǎn)率為88.69%，灰分為8.47%，全硫含量為1.10%。從不同密度級(jí)的硫含量來看，<1.70 g/cm3密度級(jí)的全硫含量較低(在1%左右)，>1.80 g/cm3密度級(jí)的全硫含量高達(dá)5.56%，說明低密度級(jí)中的硫主要是有機(jī)硫，而高密度級(jí)中的黃鐵礦硫占多數(shù)。黃鐵礦硫是浮選要脫除的主要對(duì)象。

表2 煤樣小浮沉試驗(yàn)結(jié)果

1.3 試驗(yàn)條件及方案

通過單元浮選試驗(yàn)探索浮選藥劑的最佳用量，在最佳藥劑用量條件下進(jìn)行分布釋放試驗(yàn)，探索浮選精煤產(chǎn)率、灰分與硫含量的關(guān)系，再通過浮選速度試驗(yàn)探索煤泥最佳浮選時(shí)間及抑制劑對(duì)浮選脫硫效果的影響。試驗(yàn)采用浮選精煤產(chǎn)率、灰分、全硫含量作為浮選效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 單元浮選試驗(yàn)

按GB/T 4757—2001《煤粉(泥)實(shí)驗(yàn)室單元浮選試驗(yàn)方法》進(jìn)行單元浮選試驗(yàn)，探索不同藥劑用量時(shí)的煤泥浮選效果，結(jié)果如表3所示。

表3 單元浮選試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：不同藥劑用量時(shí)的精煤產(chǎn)率均可保持在84%以上，當(dāng)藥劑用量增大時(shí)，精煤產(chǎn)率和灰分都明顯增大。在煤油用量一定的情況下，仲辛醇用量增加，精煤產(chǎn)率和灰分增大，但精煤產(chǎn)率和灰分的增量減小，說明起泡劑用量達(dá)到一定水平(80 g/t)后，精煤產(chǎn)率和灰分的增加幅度降低，起泡劑的選擇性下降。在仲辛醇用量一定的情況下，煤油用量增加，精煤產(chǎn)率和灰分增加，但二者的增量變化幅度不大，說明煤油的選擇性很好。由此可以看出，煤油和仲辛醇的最佳用量分別為400、80 g/t。

2.2 分步釋放試驗(yàn)

在煤油和仲辛醇用量分別為400、80 g/t的條件下，按MT/T 144—1997《選煤實(shí)驗(yàn)室分步釋放浮選試驗(yàn)方法》進(jìn)行分步釋放試驗(yàn)，結(jié)果如表4、圖1所示。

表4 分步釋放試驗(yàn)結(jié)果

圖1 累計(jì)精煤產(chǎn)率和灰分與全硫含量的關(guān)系

由表4、圖1可知：當(dāng)累計(jì)精煤產(chǎn)率小于85%時(shí)，精煤灰分增量很??；當(dāng)累計(jì)精煤產(chǎn)率大于85%時(shí)，精煤灰分增量明顯增大。當(dāng)累計(jì)精煤產(chǎn)率小于80%時(shí)，累計(jì)精煤全硫含量隨累計(jì)精煤產(chǎn)率的增加有所降低；當(dāng)累計(jì)精煤產(chǎn)率大于80%時(shí)，累計(jì)精煤全硫含量明顯增加。這說明在保證浮選精煤產(chǎn)率的前提下，控制精煤灰分即可控制精煤硫含量。實(shí)際生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制浮選藥劑用量，降低浮選機(jī)最后一室的刮泡速度，從而將浮選精煤產(chǎn)率控制在80%左右，此時(shí)精煤灰分為7.50%，全硫含量為1.30%。

2.3 浮選速度試驗(yàn)

在煤油用量為400 g/t，仲辛醇用量為80 g/t，pH值為7的條件下進(jìn)行浮選速度試驗(yàn)，探索煤泥最佳浮選時(shí)間，結(jié)果如表5所示。

表5 浮選速度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知：前0.5 min內(nèi)累計(jì)精煤全硫含量為1.30%，2 min內(nèi)累計(jì)精煤全硫含量為1.32%，4 min內(nèi)累計(jì)精煤全硫含量增至1.33%，這說明在目前浮選條件下，大部分硫在2 min內(nèi)就進(jìn)入精煤產(chǎn)品，避免浮選時(shí)間過長才有可能控制精煤硫含量。浮選時(shí)間對(duì)脫硫效果有重要影響，生產(chǎn)中浮選時(shí)間應(yīng)控制在2 min內(nèi)。

2.4 pH值對(duì)浮選脫硫效果的影響

在煤油和仲辛醇用量分別為400、80 g/t的條件下進(jìn)行浮選速度試驗(yàn)，研究不同pH值對(duì)脫硫效果的影響，結(jié)果如表6、表7、表8、圖2所示。

表6 pH=4.5時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果

表7 pH=7時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of flotation test at the time of pH=7 %

表8 pH=9.5時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果

圖2 不同pH值時(shí)的浮選精煤全硫含量和累計(jì)含量隨時(shí)間變化曲線

由圖2可知：在中性或堿性條件下，2 min內(nèi)累計(jì)精煤全硫含量隨浮選時(shí)間的增加緩慢增大，而2 min后迅速增大。在酸性條件下，1 min內(nèi)累計(jì)精煤全硫含量隨浮選時(shí)間的延長緩慢增大，1～2 min內(nèi)稍有下降，2 min后又快速增加。酸性條件下前2 min內(nèi)的累計(jì)精煤全硫含量最高，而堿性條件下的最低，中性條件下的居中。綜合分析，堿性環(huán)境中的脫硫效果最好。

3 結(jié)論

(1)煤樣各粒級(jí)的全硫含量隨粒度的增大而增加，粗顆粒全硫含量較高。低密度級(jí)中的硫主要是有機(jī)硫，高密度級(jí)中的黃鐵礦硫占多數(shù)。不同粒級(jí)含有不同量的黃鐵礦硫，這部分無機(jī)硫是浮選脫硫的重點(diǎn)，也是技術(shù)經(jīng)濟(jì)上可行的方案。

(2)西曲8#高硫煤的可浮性很好，浮選精煤產(chǎn)率在84%以上。浮選過程中，浮選精煤產(chǎn)率超過80%后，精煤硫含量明顯增大，控制浮選精煤產(chǎn)率和浮選時(shí)間對(duì)降低精煤硫含量具有重要意義。

(3)對(duì)于西曲8#高硫煤而言，在煤油用量為400 g/t、仲辛醇用量為80 g/t、pH值為9.5、浮選時(shí)間為2 min的條件下，浮選精煤產(chǎn)率可達(dá)87.55%，精煤灰分為10.77%，精煤硫含量為1.29%，浮選效果最好。

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Experimental study on flotation desulfurization of high-sulfur coal in Xiqu mine 8#

LIU Deng-chao

(Taggart (Beijing ) Engineering Co Ltd，Beijing 100022，China )

In order to reduce sulfur content of high-sulfur coal in Xiqu mine 8#, flotation test is carried out to analyze flotation properties, find out optimal method of flotation desulfurization based on size analysis and sulfur distributions of coal sample. The results show that: The flotability of 8#high-sulfur coal is better; total sulfur content in higher density fraction is higher, so inorganic sulfur may be only removed by flotation; The different chemical conditions, different pH value, flotation time have great effect on flotation desulfurization. The total sulfur content of flotation concentrate can be reduced to 1.29% when dosage of kerosene and 2-octyl alcohol, pH value and flotation time are 400 g/t, 80 g/t , 9.5, and 2 min, respectively.At the same time, the yield of flotation concentrate can be up to 87.55%.

high-sulfur coal; sulfur content; flotation desulfurization; flotation time

1001-3571(2015)01-0013-04

TD943

A

2015-01-27

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.004

劉登朝(1980—)，男，河南省南陽市人，工程師，碩士研究生，從事選煤廠工程總承包設(shè)計(jì)及相關(guān)工作。

E-mail：liudengchao@sina.com.cn Tel：13601167516