华阳二矿选煤厂射流浮选柱分选试验研究_郝晓君.pdf

2023年第2期西部探矿工程*收稿日期：2022-01-04修回日期：2022-01-05作者简介：郝晓君（1985-），男（汉族），山西阳泉人，工程师，现从事选煤厂生产技术管理工作。华阳二矿选煤厂射流浮选柱分选试验研究郝晓君*（华阳集团选煤质量管理中心，山西 阳泉 045000）摘要：煤泥分选是影响精煤产率提高的主要瓶颈。华阳二矿选煤厂针对浮选环节中高灰细泥含量高、精煤产量低等问题，设计了新型射流浮选柱，并通过工艺试验，确定了新型射流浮选柱的最佳工艺参数。实践结果表明，新型射流浮选柱运行效果稳定，煤泥的分选效果好,浮选精煤灰分达标,有效解决细粒煤浮选灰分高、产率低的技术难题，体现出显著社会与经济效益。关键词：浮选；射流浮选柱；循环流量；精煤灰分中图分类号：TD943 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)02-0091-04随着，矿井采掘深度的不断延伸，矿井开采的原煤所含的高灰细煤泥含量大，选煤厂采用传统浮选工艺的分选效果差,浮选精煤灰分达标,产量低。浮选柱作为一种结构简单、选煤效率较高的浮选设备，适合于分选原煤与细粒或微细粒，现已取得了较为广泛的应用。随着入浮煤泥粒度进一步变细，出现了传统浮选柱选煤效果变差的情况，使得浮选精煤回收率降低，不能适应当前的生产需求。因此结合华阳集团二矿选煤厂对于高效率浮选柱的需求，开展射流浮选柱设计及工艺试验研究工作1。1选煤厂概况华阳集团二矿选煤厂年入洗能力达750104t，主要入洗华阳集团二矿开采的3#、12#煤，煤种为无烟煤。洗选工艺为有压两产品重介旋流器+TBS粗煤泥分选+浮选，原煤经3mm脱泥筛预先脱泥，（225mm粒级）块煤采用无压三产品重介旋流器分选工艺，（0.252mm粒级）粉煤采用TBS粗煤泥分选机分选，（-0.25mm粒级）粉煤采用浮选工艺。浮选柱作为主要的洗选环节，具有处理量大、富集比高、结构简单可靠、运行节能高效等优势，特别适用于原煤和细粒或微细粒的分选，具有很好的分选效果。常用的浮选柱有微泡逆流浮选柱和微泡射流浮选柱等类型。为满足选煤厂对高产高效浮选柱的需求，设计了一种微泡射流浮选柱设备2。2射流浮选柱设计2.1浮选柱结构浮选柱主体结构通常是由浮选段、旋流段和微泡发生器三部分组成。浮选柱主体结构如图1所示，主体采用厚度5mm的不锈钢制备，其高度尺寸为1800mm，浮选柱内部桶径为150mm，循环煤浆出口位置距离浮选柱的底部高度为320mm，出口口径为25mm，浮选之后的杂质出口设置在浮选柱的底部，出口口径为25mm。待浮选煤浆经导管从浮选柱的顶端进入浮选柱，导管的长度尺寸为900mm，配置四个垂直分布的分散口，口径大小为60mm。精煤溢流槽的孔径大小为350mm。图1浮选柱主体结构示意图1.循环出口；2.浮选柱；3.下导管分散口；4.下导管；5.精煤槽；6.杂质出口 地质与矿业工程 912023年第2期西部探矿工程2.2射流气泡发生器射流浮选柱使用的是射流气泡发生器，射流浮选柱的结构组成如图2所示。气泡发生器的喷嘴孔径为5mm，喷嘴的进口长度为25mm，扩散管与水平方向的夹角大小为4.5，腔室的内径尺寸为45mm，腔室长度尺寸为50mm。射流气泡发生器作为射流浮选柱的核心部件，其制备过程中严格按照相关国家标准完成3。图2射流浮选柱的结构组成1.入流管；2.吸气管；3.吸气室；4.喉管；5.震荡腔；6.扩散管2.3射流浮选柱系统射流浮选柱的结构组成如图3所示，其工作原理如下：煤浆与药剂在搅拌桶内搅拌均匀，之后在给料泵的作用下进入循环系统，流经流量计进入射流气泡发生器，与此同时，空气被煤浆高度流动时产生的负压吸入射流气泡发生器中与煤浆液体混合在一起，在射流气泡发生器的作用下产生大量空化气泡，主要来自于液体对气体的剪切和降压作用。空化气泡与循环煤浆混合射出即可实现原煤的预先矿化，之后经下导管进入浮选柱。煤浆在浮选柱中可以实现精煤的上浮，向下运动的质量较差的煤浆由循环泵再次打入循环系统，反复循环浮选，实现高效选煤4。新型射流浮选柱具有如下优点：第一是原煤浆经过气泡发生器可以实现原煤的预先矿化处理，提高后续单次浮选工作的效率；第二是浮选柱底部输出的循环煤浆能够再次进入原煤浆进行混合，之后进入浮选柱进行浮选；第三是浮选柱气泡发生装置采用的是带腔室射流气泡发生器，具有优于其他结构的充气性能；第四是给料设置浮选柱的顶端，经下导管直接进入浮选柱的底部，以此可以形成高度紊流环境，会使柱体上部泡沫层的厚度均匀稳定5。3射流浮选柱系统样机制造根据射流浮选柱结构组成完成了部件的选型与设计，包括采购件、加工件、标准件等，完成各个组件采购制造之后进入系统样机的安装调试。调试过程中主要涉及搅拌速度、流量计标定、循环系统稳定性、进料/出料状况等，要求达到浮选柱正常工作要求的参数范围，且满足最初的设计要求，具备开展工艺试验的条件。4工艺试验4.1不同入料量对分选效果影响将射流浮选柱系统的入料量设置成唯一变量，分别设置为0.5m3/h、0.7m3/h、0.9m3/h。固定其他参数，包括充气量设置为0.8m3/h、循环流量设置为0.6m3/h、仲辛醇量设置为120g/t，捕收剂使用煤油，其用量为900g/t，煤浆的初始浓度为42g/L。开启射流浮选柱系统进行煤炭浮选试验，统计结果如下：入料量为0.5m3/h时，其精煤灰分为7.95%，精煤产率为10.02%，尾煤灰分为 28.12%，尾煤产率为 89.98%；入料量为 0.7m3/h时，其精煤灰分为8.92%，精煤产率为12.65%，尾煤灰分为 28.73%，尾煤产率为 87.35%；入料量为 0.9m3/h时，其精煤灰分为10.08%，精煤产率为12.66%，尾煤灰分为28.31%，尾煤产率为87.34%。由此可以看出，入料量由 0.5m3/h 变化至 0.7m3/h 时，精煤灰分增加0.97%，精煤产率增加2.63%；而入料量由0.7m3/h变化至 0.9m3/h 时，灰分增加了 1.16%，精煤产率仅增加0.01%，变化趋势不明显。综上所述，可以确定射流浮选柱系统最佳的入料量为0.7m3/h。4.2不同循环流量对分选效果影响图3射流浮选柱结构1.搅拌桶；2.给料泵；3.循环泵；4.入料流量计；5.气体流量计；6.气泡发生器；7.精煤槽；8.U型管；9.下导管；10.循环流量计；11.杂质口；12.液位控制922023年第2期西部探矿工程将射流浮选柱系统的循环流量设置成唯一变量，分别设置为 0.5m3/h、0.7m3/h、0.9m3/h。固定其他参数，包括充气量设置为0.8m3/h、入料量设置为0.7m3/h、仲辛醇量设置为120g/t，捕收剂使用煤油，其用量为900g/t，煤浆的初始质量浓度为42g/L。开启射流浮选柱系统进行煤炭浮选试验，统计结果如下：循环流量为0.5m3/h时，其精煤灰分为9.52%，精煤产率为12.05%，尾煤灰分为28.08%，尾煤产率为87.95%；循环流量为0.7m3/h 时，其 精 煤 灰 分 为 10.68%，精 煤 产 率 为34.26%，尾煤灰分为33.86%，尾煤产率为65.74%；循环流量为0.9m3/h时，其精煤灰分为16.85%，精煤产率为34.75%，尾煤灰分为30.56%，尾煤产率为65.25%。由此可以看出，循环流量由0.5m3/h变化至0.7m3/h时，精煤灰分增加1.16%，精煤产率增加22.21%；而入料量由0.7m3/h变化至0.9m3/h时，精煤灰分为16.85%，不符合选煤质量要求。综上所述，可以确定射流浮选柱系统最佳的循环流量为0.7m3/h。4.3不同进气量对分选效果影响将射流浮选柱系统的进气量设置成唯一变量，分别设置为0.7m3/h、0.9m3/h、1.1m3/h。固定其他参数，包括循环流量设置为0.7m3/h、入料量设置为0.7m3/h、仲辛醇量设置为120g/t，捕收剂使用煤油，其用量为900g/t，煤浆的初始质量浓度为42g/L。开启射流浮选柱系统进行煤炭浮选试验，统计结果如下：进气量为0.7m3/h时，其精煤灰分为9.81%，精煤产率为24.56%，尾煤灰分为 31.25%，尾煤产率为 75.44%；进气量为0.9m3/h 时，其 精 煤 灰 分 为 12.49%，精 煤 产 率 为35.47%，尾煤灰分为33.89%，尾煤产率为64.53%；进气量为 1.1m3/h 时，其精煤灰分为 12.56%，精煤产率为50.34%，尾煤灰分为43.56%，尾煤产率为49.66%。由此可以看出，进气量为0.7m3/h时，精煤灰分为9.81%，但是精煤产率仅为 24.56%，产率较低；在进气量由0.7m3/h变化至1.1m3/h时，精煤灰分增加2.75%，精煤产率增加25.78%，增长趋势明显。综上所述，可以确定射流浮选柱系统最佳的进气量为1.1m3/h。4.4不同仲辛醇量对分选效果影响将射流浮选柱系统的进气量设置成唯一变量，分别设置为0.7m3/h、0.9m3/h、1.1m3/h。固定其他参数，包括循环流量设置为0.7m3/h、入料量设置为0.7m3/h、仲辛醇量设置为120g/t，捕收剂使用煤油，其用量为900g/t，煤浆的初始质量浓度为42g/L。开启射流浮选柱系统进行煤炭浮选试验，统计结果如下：进气量为0.7m3/h时，其精煤灰分为9.81%，精煤产率为24.56%，尾煤灰分为 31.25%，尾煤产率为 75.44%；进气量为0.9m3/h 时，其 精 煤 灰 分 为 12.49%，精 煤 产 率 为35.47%，尾煤灰分为33.89%，尾煤产率为64.53%；进气量为 1.1m3/h 时，其精煤灰分为 12.56%，精煤产率为50.34%，尾煤灰分为43.56%，尾煤产率为49.66%。由此可以看出，进气量为0.7m3/h时，精煤灰分为9.81%，但是精煤产率仅为 24.56%，产率较低；在进气量由0.7m3/h变化至1.1m3/h时，精煤灰分增加2.75%，精煤产率增加25.78%，增长趋势明显。综上所述，可以确定射流浮选柱系统最佳的进气量为1.1m3/h。38.77%；仲辛醇量为120g/t时，其精煤灰分为15.23%，精煤产率为68.54%，尾煤灰分为45.56%，尾煤产率为31.46%。由此可以看出，仲辛醇量由80g/t变化至100g/t时，精煤灰分增加 1.35%，精煤产率增加 11.11%；仲辛醇量为120g/t时，精煤灰分为15.23%，不符合选煤质量要求。综上所述，可以确定射流浮选柱系统最佳的循环流量为100g/t。5应用效果通过工艺试验确定了新型射流浮选柱系统的最佳工艺参数：入料量为0.7m3/h，循环流量为0.7m3/h，进气量为1.1m3/h，仲辛醇量为100g/t。将该系统应用于华阳集团二矿选煤厂，将其设置为最佳工艺参数，进行选煤作业。结果表明，系统工作稳定可靠，能够满足选煤厂产量和质量需求，统计得出选煤厂的产量提高了近15%，精煤质量能够100%保证，选煤设备利用率提升近 18%，降低了相关设备的运行维护工作量和成本。新型射流浮选柱系统应用，预计能够为选煤厂新增经济效益200万元/年。参考文献：1高敏,张文军,刘焕胜,等.旋流微泡浮选柱替代机械搅拌式浮选机的工艺设计FCMC-3000在大屯选煤厂的应用J.煤矿设计,1998(12):3.2程雄伟,王怀法.新型射流浮选柱充气性能试验研究J.矿产综合利用,2019(4):5.3高淑玲,王卓雅,王永田,等.赵各庄矿业公司选煤厂实施分级浮选工艺的试验研究J.选煤技术,2004(6):3.4李振涛.老屋基选煤厂高灰细煤泥浮选柱分选试验研究J.煤炭工程,2013,45(12):3.5姜志伟.射流浮选柱的研制与分选试验J.煤炭加工与综合利用,1994(1):4.（下转第96页）932023年第2期西部探矿工程护，才能够在一定程度上减少故障出现的频率，而且日常养护需要耗费的经济成本也是小于故障维修成本的，所以技术人员需要更加重视对于液压支架的养护工作。由于煤矿开采现场的环境条件限制，首