魏立勇 王東岳 楊自立 張翠艷 劉瑞山 夏靈勇 桂夏輝

(1.開灤(集團)有限責任公司洗選加工部，河北省唐山市，063018； 2. 中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇省徐州市，221116； 3.中國礦業(yè)大學國家煤加工與潔凈化工程技術研究中心，江蘇省徐州市，221116)

★ 煤炭科技·加工轉化★

浮選中煤磨礦解離工藝技術的研究

魏立勇1王東岳2楊自立2張翠艷1劉瑞山1夏靈勇1桂夏輝3

(1.開灤(集團)有限責任公司洗選加工部，河北省唐山市，063018； 2. 中國礦業(yè)大學化工學院，江蘇省徐州市，221116； 3.中國礦業(yè)大學國家煤加工與潔凈化工程技術研究中心，江蘇省徐州市，221116)

針對浮選中煤進行二次資源開發(fā)，提出了浮選中煤螺旋拋尾——磨礦解離工藝，對入料濃度、處理量和磨礦填充率等工藝條件進行了探索研究。研究結果表明，浮選中煤的粗粒級灰分較高，需要拋除原煤中的高灰分部分，為后續(xù)煤巖解離提供良好的原料；經過重選預先拋尾后，當要求精煤灰分12.50%時，理論精煤產率為59.77%；探索了螺旋精煤分級和不分級條件下的磨機填充率對磨礦解離的影響；對于浮選中煤，與開路分級磨煤工藝相比，閉路不分級磨煤工藝可獲得更好的分選指標。

浮選中煤 螺旋拋尾 磨礦解離

1 前言

隨著中國煤炭的日益開采和消耗，僅占中國煤炭總量27.6%的煉焦煤資源面臨著更加嚴峻形勢，因此，提高煉焦煤資源回收率將對我國的能源安全有著深刻的意義。煉焦煤中有15%左右為難選和難以利用的高硫煤，全國有半數左右的煉焦煤只能作為動力煤使用。我國現階段重選和浮選是選煤應用較為廣泛的選煤方法，優(yōu)質稀缺煤炭資源重選中煤一般接近于原煤灰分，屬于中等密度和可選性較差的極難選煤炭資源，部分煉焦煤選煤廠的中煤產率及灰分見表1。

表1 部分煉焦煤選煤廠中煤產率及灰分 %

由表1可以看出，中煤含量占整個原煤入洗量的20%～30%左右，灰分中等且均接近原煤灰分。一般情況下，從其密度組成來看，中煤低密度含量較大，說明損失在中煤中的精煤比例較大，如果不加以回收，必然造成經濟損失及其稀缺煤炭資源的極大浪費。

針對中煤再選主要體現在兩方面：一是基于解離分選的中煤再選工藝試驗研究，有專家采用XLD-750型螺旋分選機對破碎后的煤樣進行實驗室再選試驗，得到了產率為50.89%、灰分為10.67%的合格精煤產品；還有專家針對開灤集團灰分為23.63%的細粒難浮煤，通過磨煤-浮選分選方法，獲得精煤灰分和產率分別為10.74%和55.53%的合格產品。二是基于提高分選精度的跳汰中煤再選工藝，曾有專家采用兩產品重介旋流器對車集選煤廠中煤進行再洗，結果表明可增加精煤產率5.39%；還有專家利用重介旋流器對孫莊礦選煤廠中煤重介進行技術改造后發(fā)現，改造后再選系統(tǒng)的數量效率由52.1%提高到90.2%，精煤損失由26.56%降低到6.9%，精煤產率提高了18.53%。

本文依據實驗室對浮選中煤的物料分析，提出了螺旋拋尾-磨礦解離的工藝并通過中試條件下探索了螺旋拋尾-磨礦解離的工藝中各個環(huán)節(jié)的最佳工藝條件，探索了浮選中煤的螺旋拋尾的最佳處理量和最佳拋尾濃度。在最佳的螺旋分選條件下，探索了螺旋精煤分級與不分級條件下的磨機最佳填充率，比較了螺旋精煤分級與不分級的磨礦解離效果。

2 試驗

2.1 試驗原料

試驗煤樣選取開灤集團錢家營選煤廠的高灰難選浮選中煤，煤種為肥煤。對浮選中煤進行篩分試驗，浮選中煤粒度組成見表2。

由表2可以看出，浮選中煤來料煤樣的主導粒級為+0.25 mm，粒度偏粗，隨著粒度的減少，各粒級灰分先減少后增加，而中間粒級(0.24～0.125 mm)灰分為38.58%，灰分較低。但總體來看，各粒級灰分較為均勻，但原煤總灰分高達48.67%。浮選中煤+0.5 mm粒級和-0.5 mm粒級密度組成見表3和表4。

表2 浮選中煤粒度組成表

表3 浮選中煤+0.5 mm粒級密度組成

表4 浮選中煤-0.5 mm粒級密度組成

由表3和表4可以看出，+0.5 mm粒級低密度級產率較高，在要求精煤灰分為12%的情況下，理論精煤產率超過了27.41%； -0.5 mm粒級無直接分選得到低灰精煤的可能。浮選中煤主要集中在粗粒極，+0.5 mm粒級中+1.8 kg/L物料產率高達51.27%，灰分為75.32%時直接導致+0.5 mm總體灰分過高，分選前(尤其是磨礦解離環(huán)節(jié))必須對此部分物料進行拋尾處理。

2.2 試驗方法

2.2.1 螺旋拋尾

為了達到最佳的拋尾效果，需要確定適合于螺旋分選機的分選參數。螺旋拋尾試驗主要考察螺旋處理量(干煤泥量)和礦漿濃度對指標的影響。試驗流程為：待選煤廠生產穩(wěn)定后，將一定濃度的浮選中煤給入攪拌桶，開啟給料泵，使礦漿經過BL400螺旋分選機后進入集料箱中排出；通過調節(jié)變頻器頻率，控制閥門開口的大小，控制螺旋的處理量；通過調節(jié)攪拌桶中補加水的量，調節(jié)礦漿濃度。待螺旋分選系統(tǒng)穩(wěn)定后，用漏斗接取適量的精礦和尾礦，螺旋拋尾試驗流程如圖1所示。

圖1 螺旋拋尾試驗流程

在礦漿質量濃度為25%的條件下，分別考察處理量(干煤泥量)為0.20 t/h、0.25 t/h、0.30 t/h、0.35 t/h和0.40 t/h對分選指標的影響。

2.2.2 磨煤解離試驗

磨煤試驗主要考察浮選中煤精螺旋拋尾后螺旋精煤在不同磨礦細度下的解離效果。螺旋精煤磨煤流程圖如圖2所示。

圖2 螺旋精煤磨煤流程圖

由圖2可以看出，在來料穩(wěn)定和螺旋最佳參數下，螺旋精煤自流到磨機內或者螺旋精煤經過篩孔直徑為0.5 mm的弧形篩分級，篩上物料進入磨機；篩下由人工接料，再進行過濾、烘干，由實驗室棒磨機進行中煤解離試驗。試驗中，通過調節(jié)棒磨機磨筒內裝棒量和補加水量來調節(jié)磨機充填率和磨煤濃度。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，取樣、過濾、烘干、進行分步釋放試驗，以確定中煤解離的最佳磨礦細度等參數，分布釋放所用藥劑為中國礦業(yè)大學與株洲礦物分選藥劑研發(fā)中心聯合開發(fā)的H708和H707藥劑。

2.2.3 分布釋放試驗

對各個條件下的磨礦產品進行分步釋放試驗。分步釋放試驗采用XFD-Ⅲ型1L實驗室型單槽浮選機。試驗條件如下：捕收劑柴油為518 g/t、起泡劑雜醇為240 g/t、葉輪轉速為1200 r/min、充氣量為0.12 m3/min以及礦漿濃度為80 g/L。

3 試驗結果與分析

3.1 不同條件下的螺旋分選效果

浮選中煤灰分較高，達到了50%左右，很難直接回收其中的低灰精煤。針對其粒度特點，采用螺旋分選機對浮選中煤進行預先拋尾，螺旋處理量對分選指標影響結果見表5，螺旋處理量與分選指標關系如圖3所示。

表5 螺旋處理量對分選指標影響結果

圖3 螺旋處理量與分選指標關系

由表5和圖3可以看出，隨著螺旋處理量的增加，精煤產率和精煤灰分隨之增加，當處理量小于0.25 t/h時，精煤灰分緩慢增加；當處理量超過0.25 t/h(干煤泥量)后，灰分增加較快；在處理量為0.25 t/h時，螺旋精煤產率為47.24%，精煤灰分為28.49%，而螺旋尾煤的灰分高達67.31%，拋尾效果較好。因此，確定螺旋最佳處理量為0.25 t/h。

在確定螺旋最佳處理量為0.25 t/h的情況下，礦漿濃度試驗分別考察礦漿濃為20%、25%和30%對分選指標的影響。礦漿濃度對分選指標影響結果見表6，礦漿濃度與分選指標關系如圖4所示。

表6 礦漿濃度對分選指標影響結果

由表6和圖4可以看出，隨著礦漿濃度的增加，螺旋拋尾后，精煤產率和精煤灰分先減少后增加，在礦漿濃度為25%時，螺旋精煤產率為47.24%，灰分為28.49%，產率較高，灰分較低，因此確定最佳的礦漿濃度為25%。

3.2 磨煤解離試驗結果分析

3.2.1 螺旋精煤不分級磨煤試驗

試驗中，通過調節(jié)磨機內的棒體數以及控制充填率來實現中煤的不同磨礦細度，充填率分別為11%、13%、15%、17%和19%。固定螺旋精煤濃度為25%，不同充填率下浮選中煤螺旋精煤不分級磨煤粒度篩下累計產率及精煤累計產率如圖5和圖6所示。

由圖5可以看出，隨著充填率的增加，-0.074 mm含量也在逐漸增加，而灰分則有所降低，這表明隨著充填率的增加，磨煤細度逐漸增加，煤樣得到一定程度的解離。當充填率由11%增加到19%時，篩下累計曲線呈現“凸”型曲線，且向左上方移動，表明充填率越高，細粒級增加速度也快。

圖4 礦漿濃度與分選指標關系

圖5 不分級磨煤粒度篩下累計產率

圖6 不分級磨煤精煤累計產率曲線

由圖6可以看出，在合格精煤灰分要求為12.5%的情況下，精煤產率在40%左右，產率較低。當充填率為15%、17%、19%時，精煤積累曲線幾乎重合，表明當充填率超過15%后，產生的大量細顆粒難以上浮，導致浮選效果選擇性較差。

3.2.2 螺旋精煤分級磨礦試驗

不同填充率下磨礦后螺旋精煤分級+0.5 mm粒級磨煤粒度篩下累計產率及精煤累計產率分別如圖7和圖8所示。

圖7 螺旋精煤分級+0.5 mm粒級磨煤粒度篩下累計產率

由圖7可以看出，-0.074 mm粒級產率在60%左右，與浮選中煤不分級磨煤相比，其-0.074 mm粒級產率明顯增高。篩下累計曲線表明，在各充填率下，各篩下累計曲線間距較為緊密，表明已經達到了中煤解離的極限。

圖8 螺旋精煤分級+0.5 mm粒級磨煤粒度精煤累計產率

由圖8可以看出，在合格精煤灰分要求為12.5%情況下，精煤產率只有20%左右。當充填率為19%時，-0.074 mm粒級產率比不分級時-0.074 mm產率提高了13.15%，但合格精煤產率只有19.72%，這表明產生的大量細顆粒，由于其質量較小而與氣泡有較小的碰撞概率，細粒的浮選選擇性較差。

對于浮選中煤分級后，-0.5 mm粒級部分，采用實驗室XMCQ -Φ280×290棒磨機磨煤，磨煤濃度為30%，考察磨煤時間為1 min、3 min、5 min和7 min下中煤解離效果。螺旋精煤分級-0.5 mm粒級磨煤粒度分析篩下累計產率以及精煤累計產率如圖9和圖10所示。

圖9 螺旋精煤分級-0.5 mm粒級磨煤粒度分析篩下累計產率

圖10 螺旋精煤分級-0.5 mm粒級磨煤精煤累計產率

由圖9可以看出，隨著磨煤時間的延長，-0.074 mm粒級產率由14.34%提高到39.42%，篩下累計曲線表明磨煤細度逐漸增加；同時由圖10可以看出，在合格要求精煤灰分下，最佳磨煤時間為5 min，最高精煤產率為23.17%，產率較低。

進一步分析圖6、圖8和圖10可知，在實際生產中，浮選中煤來料灰分范圍在52%～56%，在最佳充填率的條件下和最佳磨礦時間下，不分級磨煤分步釋放效果好于分級效果，釋放出的精煤量更多；不分級磨煤時，浮選精煤產率為40.32%，分級磨煤時的浮選精煤產率為22.13%，精煤產率高十八個百分點。

4 結論

(1)隨著礦漿濃度的增加，螺旋拋尾后，螺旋精煤的產率和灰分先減少后增加，在礦漿濃度為25%時，螺旋精煤產率為59.5%，灰分為32.9%，產率較高，灰分較低。

(2)隨著充填率的增加，-0.074 mm含量逐漸增加，而灰分有所降低，煤樣得到一定程度的解離。但當充填率超過15%后，大量細顆粒難以上浮，導致浮選效果較差。在合格精煤灰分要求為12.5%的情況下，精煤產率最高在40%左右。

(3)最佳試驗條件為充填率17%，實驗室磨機磨煤時間為3 min或者5 min；磨煤細度不應太高，-0.074 mm粒級產率在40%～50%時，分步釋放效果最好。

(4)對于浮選中煤，不分級磨煤和分步釋放效果好于分級效果。不分級磨煤時，浮選精煤產率為40.32%，分級磨煤時的浮選精煤產率為22.13%。

從理論上來說，不分級磨煤精煤產量更高，具有較好的經濟效益，為資源的合理有效利用以及對環(huán)境的保護都起到了積極有效的作用。

[1] 黃文輝, 楊起, 唐修義. 中國煉焦煤資源分布特點與深部資源潛力分析[J]. 中國煤炭地質, 2010 (5)

[2] 劉莉君. 優(yōu)質稀缺煤種難選煤泥的分選過程強化研究[D]. 東北大學, 2011

[3] 張相國,沈笑君,史春華. 中煤再選的必要性和可行性[J]. 中國煤炭,2007 (3)

[4] 張相國, 韓春龍, 沈笑君. 中煤再選的研究與探討[J]. 選煤技術, 2007 (3)

[5] 龔豪, 王永田, 劉永華. 西曲選煤廠中煤破碎再選試驗研究[J]. 中國煤炭, 2013 (3)

[6] 趙林盛, 彭垠, 邢春芳. 優(yōu)質稀缺煉焦中煤再選技術的試驗研究[J]. 中國煤炭, 2013 (9)

[7] Tao X, Cao Y, Liu J. Studies oncharacterisitics and flotation of a hard-to-float high-ash fine coal[J]. Procedia Earth and Planetary Science, 2009 (3)

[8] 劉軍伶, 鄭長科. 車集選煤廠中煤再洗工藝流程探討[J]. 煤質技術, 2008 (6)

[9] 桂夏輝. 煤泥分選過程強化及兩段式分選研究[D]. 中國礦業(yè)大學, 2012

Studyongrinding-dissociationtechnologyofflotationmiddlings

Wei Liyong1, Wang Dongyue2, Yang Zili2, Zhang Cuiyan1, Liu Ruishan1, Xia Lingyong1, Gui Xiahui3

(1. Coal Preparation and Processing Department, Kailuan Group Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063018, China; 2. School of Chemical Engineering & Technology, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China; 3. National Engineering Research Center of Coal Preparation and Purification, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China)

For secondary resource development of flotation middlings, a process of spiral tailing discarding and grinding-dissociation technology for flotation middlings was put forward, which was used for exploratory development of some technological conditions such as feeding concentration, handling capacity and grinding filling rate. The results showed that coarse fraction of flotation middlings had high ash content, and high-ash content part of raw coal needed to be discarded in order to provide favorable materials for follow-up dissociation process of coal and rock; after tailings discarding by gravity selection, the theoretical clean coal productive rate was about 59.77% when the required ash content of clean coal was 12.50%; the influence of filling rate of mill on grinding-dissociation process was developed with or without clean coal classification; for the flotation middlings, closed circuit non-graded coal grinding process was better than that of open circuit graded coal grinding.

flotation middlings, spiral tailing discarding, grinding-dissociation

“十二五”國家科技支撐計劃—— 浮選中煤高效分選回收工藝與裝備(2014BAB01B03)

魏立勇，王東岳，楊自立等. 浮選中煤磨礦解離工藝技術的研究[J].中國煤炭，2017，43(10)：96-101.

Wei Liyong，Wang Dongyue，Yang Zili，et al. Study on grinding-dissociation technology of flotation middlings [J].China Coal，2017，43(10)：96-101.

TD94

A

魏立勇(1971-)，男，河北盧龍縣人，選煤高級工程師，現任開灤(集團)有限責任公司洗選加工部副主任，主要從事選煤技術管理方面的工作。

(責任編輯 王雅琴)