高灰细粒煤泥浮选工艺的研究与应用

高灰细粒煤泥浮选工艺的研究与应用

赵永喜

开滦集团唐山矿业公司 河北省唐山市 063000

摘要：煤炭是我们国家的重要能源之一，对我国经济的发展与能源结构具有十分重要的作用。在社会经济不断提升的形势下，人们在日常生活与各项生产中对煤炭的需求量也越来越高，在很大程度上提升了煤炭的入洗比例。在机械化采煤技术不断提升以及开采深度增加下，煤泥也出现了高灰、连生体含量大、微细化等特点，人们对产品质量提出更高的要求，在这样的背景下，煤泥分选问题也逐渐凸显出来。

关键词：高灰细粒煤泥；浮选工艺；研究和应用

中国不但是一个生产煤炭的大国，还是将煤炭作为重要能源的消耗大国，随着社会经济快速发展对能源需求量不断增加的形势下，煤炭的产量也呈现出大幅度上升的趋势。和其他生产煤炭的大国相比较，我国原煤灰分比较高，当中高灰细粒煤泥具备细、难、杂等特征，同时随着煤炭能源的深度开采和机械化程度提高，使原煤灰分大大提高。另外，煤炭的选洗工作也会变得越来越困难。

1. 煤炭高灰的原因

1. 煤岩学分析

原煤在形成煤炭的期间，夹杂了诸多种矿物杂质。原煤当中的杂质越多，煤炭的灰分就会随之增高。有相关人员对运用低温灰化与微波分析技术、扫描电镜、透射电镜等研究了煤炭中矿物质的状态，发现其状态特点为粒度小，和有机物质密切融合，另外提出，煤炭中的矿物质绝大多数都是原生的，同时主要形成原因就是生物化学以及化学，后天形成的矿物质主要是以填充裂缝为主。我国西南晚二叠系煤中的矿物质主要为石英，原煤中的矿物质含量比精煤低。华北石炭二叠系煤中的矿物质是伊利石以及高岭石，特别是高岭石，精煤和原煤中的矿物质含量差不多。所以不同地区，难选煤的物理化学性质也存在一定差异，其选洗工艺与设备也不一样^[1]。

2. 黏土质矿物的影响

煤炭中的矿物质对浮选的作用和其在煤炭中的嵌布特点相关，通常嵌布粗粒的矿物不会对浮选产生很大的影响，但是这一类矿物质极易在水里变成泥，并且本身的比面积较大，会严重影响浮选精煤的质量，主要是通过夹带的形式嵌入精煤中，导致其灰分比较高；以泡沫精煤带的水嵌入其中；在粗颗粒和气泡上覆盖细泥，控制煤炭、气泡和药剂之间产生的影响。高灰细泥对气泡和煤粒产生的细泥覆盖，是通过矿物质和细泥表面的静电引力下生成的，相关研究人员发现，细泥与煤粒都具有负电荷，煤粒的电位是25mV,细泥是31mV，细泥覆盖应极其微弱或是完全不形成，但实际上，在对接触角进行测量之后发现，煤炭接触角基本是0，这就证实了高灰细泥覆盖了煤粒。

2. 煤炭难选的原因

根据成煤期间的煤化程度差异，将煤分成不一样的煤阶，再将所有煤阶分成不同的煤种。所有煤种都具备自身独特的可浮性与表面性质。一般情况下，煤化程度比较低的煤有很高的孔隙度与很多的含氧官能团，具有极强的亲水性与较差的可浮性；倘若煤化程度提升，煤就会出现排列紧致、含氧官能团减少并且加强疏水性，之后在煤化程度不断提升下，又会增加孔隙度与降低疏水性。煤粒表面显微组明显影响了其可浮性，一般镜质组分的含量高煤的可浮性就会更好，而壳质体与丝质体的可浮性比较差，这两种组分含量较高的时候煤的可浮性就会比较差。在煤泥浮选的过程中，夹带的矿物质性质会直接影响浮选效果，对煤炭中夹带的矿物质类型和分布状况进行深入研究，对煤泥浮选具有十分重要的意义。煤中夹带的氧化物质主要为石英，这种物质大部分都是圆形颗粒，有时也会出现带棱角的，颜色是白色透明。煤炭中夹带的碳酸盐是方解石，形状是椭圆形，颜色为乳白色。煤中还会时常夹带黏土矿、黄铁矿、白铁矿等物质。这些夹带矿物质中，方解石与石英的可浮性比较差，因此极易和煤粒产生分离，黏土矿物质会导致矿浆泥化，经常因为静电附着到煤粒上，导致改变煤粒电位，无法浮起而夹带于尾煤中。特别是煤中有很多高岭土的时候，极易在矿浆中浸软而导致泥化，形成非常细的亲水颗粒，附着在煤粒上，不仅会对精煤造成污染，还会组织煤粒吸附气泡。煤并不属于晶体结构，其表面也不是均匀一致的，而是通过各种不规则的有机物质构成，其表面有很多的空隙，所以，极易在液体中夹杂很多有机以及无机物质，同时，煤的表面极易发生氧化，这些因素都会对其浮选效果产生影响，导致煤炭表面的浮选活性更加复杂^[2]。

三、粒煤泥分选设备

（一）浮选机

当前存在的技术还无法达到我们国家的高灰细粒煤有效分选的需求。近些年来，市面上的浮选设备越来越多，比如充填式、闪速、粗粒等浮选设备，并且，复合力场被逐渐加入到以往的浮选设备中，并获得了十分显著的效果。选煤人员在研发出了浮选旋流器之后，又研发出了对重力场与离心力场都能够起到作用的离心浮选设备。虽说离心力场浮选有很多的优点，能够对微细粒煤泥进行有效的分选，但是也出现了气泡碰撞次数严重影响了微细粒煤泥的单位体积、时间颗粒等方面，另外离心强度的提高导致矿粒脱落力增加，减小了脱落临界粒径。

（二）浮选柱

在微细粒物料分选上，浮选柱始终占据着明显的优势。近几年，在浮选柱获取了重大发展的形势下，有出现了很多全新的浮选柱，浮选柱在煤泥分选中受到广泛关注。比如喷射式浮选柱、充填浮选柱、静态浮选柱等。虽然柱分选技术在选煤工作中已经被广泛运用，但是设备处理水平比较低。面临的主要问题就是浮选尾煤灰分偏低。同时，在设备大型化上，我们国家还没有和高灰难选细粒煤高效分选相符的技术和设备^[3]。

四、粒煤泥高效降灰分选技术

（一）选择性絮凝法

这种方式主要是在夹带两种或以上组分的悬浮液当中，结合待分离矿物质表面的化学性质差异，絮凝当中一种组分，而其他组分依旧留在溶液中，再把絮凝物与悬浮液进行分离，实现选择性絮凝分选的整个流程。在选择性絮凝分选中，具备分散、絮凝2个作用。要想分离两种不同组分，必须使一种处于分散状态，另一种就能够起到絮凝作用。所以，一般都必须要添加多于两种的药剂，一种是分散剂，吸附在组分的表面，使其处于稳定的分散状态；另一种是絮凝剂，吸附在剩下组分的表面，使其絮凝。这样的选择性吸附作用主要是因为矿物表面性质不同产生的。

（二）选择性聚团法

这种方式是一种消耗药物量比较低的全新物理分选方式，具备工艺和设备简单、分选质量高、环境污染小等优势，在微细粒矿物分选上，比其他工艺更有显著的优越性，有十分广阔的发展前景。选择性的聚团法和絮凝法的区别主要是前者使用的是团聚剂属于烃类油，而后者使用的团聚剂属于高分子化合物；选择性聚团先出现聚团之后再使用浮选的方式分离煤和矿物质，而选择性絮凝是下沉煤粒形成的絮团之后，再分离絮团和矿物质。相关人员利用选择性聚团法对研究了山西某高灰、超细、极难选煤。实验中采用索罗明油、柴油、油酸钠等为浮选捕收剂与团聚剂，六偏磷酸钠是分散剂，仲辛醇是浮选起泡剂。结果显示：索罗明油具有明显的降灰作用，原煤灰分30.9%，最后能够得到灰分是13.78％，产率是56.12％的精煤^[4]。

5. 结束语

在使用高灰细粒难浮煤泥浮选工艺时，必须要重视合理的引进切实有效的开展方式，以此更好的确保整体开展效果，提高浮选工作的开展状况。以往的高灰细粒难浮煤泥浮选工作开展过程中，只是利用煤油并不能获取理想的效果，应该最大限度发挥表面活性剂的特点与作用，并且利用捕收剂进行科学的配制活动，充分支持浮选工艺的顺利发展。

参考文献：

[1]李秀芹.高灰细粒难浮煤泥浮选工艺研究[J].山东煤炭科技,2020,No.234(2):190-192.

[2]杨海昌.部分精煤再浮工艺对难浮煤泥的浮选效果改善研究[J].煤炭工程,2020,52(2):131-135.

[3]柳开芳,叶艳,令狐丹,等.超声波对粗粒高灰煤泥浮选效果的影响研究[J].山东化工,2020,49(2):129-130.

[4]陈斌.难浮煤泥两段浮选工艺改造研究[J].山西煤炭管理干部学院学报,2019,32(4):47-49.