煤泥研磨脱泥浮选试验研究.pdf

煤炭新视界CHINA COAL VISION煤炭加工利用0引言煤 泥 是 煤 炭 工 业 中 常 见 的 副 产 品，由 于 其 高 湿度，细小颗粒，由复杂的矿物组成，处理和利用成为一项具有挑战性的任务。煤泥脱泥是煤泥处理的关键环节，目的在于从煤泥中分离出有价值的煤炭，降低固体废弃物的排放量。在这一环节，优化工艺、选择适当的设备和药剂，可以提高煤泥处理效果，这不仅有助于提高煤炭企业的竞争力，还有助于实现可持续发展目标。基于此，加强对煤泥研磨脱泥浮选试验的研究有重要意义。煤泥研磨过程1.1 煤泥研磨原理煤泥研磨是在研磨设备中，通过介质与煤泥颗粒之间的碰撞和摩擦作用，使煤泥颗粒产生应力集中和局部破碎，从而减小煤泥颗粒尺寸、使颗粒表面更加粗糙1。这能促进煤泥颗粒与浮选药剂或气泡更好地接触，提高浮选效率。此外，研磨过程有助于将煤泥颗粒分散在液体介质中，防止颗粒聚团和堆积，提高浮选效果。此外，煤泥颗粒的表面可能会发生氧化、水解、解聚等反应，使表面性质发生改变，促进后续浮选的顺利进行2。1.2 研磨设备和工艺在设备选择方面，常见的煤泥研磨设备包括球磨机、立式磨机和高压辊磨机。球磨机操作简便，适用于大规模生产；立式磨机具有高研磨效率和较小的占地面积，适用于中小规模生产和研究试验室；高压辊磨机则适用于中高硬度的煤泥研磨3。在工艺选择方面，需要优化研磨参数，包括研磨介质种类、填充率和比例等，以达到最佳研磨效果、节约能耗；合理控制研磨时间，根据煤泥性质和目标颗粒大小进行调节；注意控制研磨介质的磨损程度，定期更换磨损严重的研磨介质；进行设备保养和安全操作，以确保设备的正常运行和操作人员的安全。因此，在煤泥研磨环节，需要合理选择煤泥研磨设备、优化工艺参数，以有效提高煤泥研磨效果，满足后续脱泥和浮选工艺的要求。2脱泥技术的概念2.1 脱泥方法的分类煤泥脱泥是将煤泥中的非煤物质从煤泥中分离的过程，可以通过物理或化学方法实现，根据不同的原理和操作方式，煤泥脱泥方法可以分为 4 类4。首先是重介质分选，该方法利用介质的比重差异实现煤泥和非煤物质的分离，通常采用悬浮液作为重介质，如磁选液、煤泥和砂浆混合物等。在重介质分选过程中，由于煤泥颗粒的浮力小于非煤物质，所以非煤物质会下沉，煤泥则会浮在介质表面，实现分离。其次是筛分，该方法通过筛网或筛鼓等设备，根据颗粒大小对煤泥和非煤物质进行分离。通过合理设置筛孔大小，可以使煤泥颗粒穿过筛孔，较大的非煤物质则无法通过，实现分离。再次是磁选，该方法利用磁性差异实现煤泥和非煤物质的分离。通过在煤泥中加入磁性材料或利用煤泥本身的磁性特性，经过磁场作用，使磁性颗粒与非磁性颗粒分离5。最后是水力分选，该方法利用水的流动性质和泥浆中颗粒的沉降速度差异，实现煤泥和非煤物质的分离。常见的水力分选设备包括旋流器、水力沉降器等，通过调节水流速度和斜板角度，使不同颗粒以不同的速度沉降，实现分离6。在实际应用中，通常会综合应用多种脱泥方法，以达到更好的脱泥效果。具体选择哪种方法或方法组合，需要根据煤泥的性质、处理要求和经济性等因煤泥研磨脱泥浮选试验研究王孝晖（山西省孝义市应急管理局，山西 孝义 032300）摘 要：为了提高煤泥脱泥效果，对煤泥研磨脱泥浮选技术进行研究，主要包括煤泥研磨过程、常用脱泥设备及原理、煤泥浮选过程、影响煤泥研磨脱泥浮选试验的因素等，以期更好地优化工艺参数和药剂选择，提高煤泥处理效率和经济性。关键词：煤泥研磨；煤泥脱泥；煤泥浮选；试验研究中图分类号：TD94文献标识码：A130CHINA COAL VISION煤炭新视界煤炭加工利用素进行综合考虑。2.2 常用脱泥设备及原理常用的煤泥脱泥设备包括煤泥脱水筛、离心机和螺旋分离机，它们的原理和结构有所差异。煤泥脱水筛是一种筛分设备，通过筛孔和振动实现煤泥和水的分离。煤泥进入脱水筛后，在振动作用下，较小的煤泥颗粒穿过筛孔，水和较大的固体颗粒则通过筛网排出。脱水筛可根据要求选择不同大小的筛孔，以实现不同粒度范围的脱泥效果7。离心机主要是利用离心力原理，使煤泥在旋转鼓中分离。煤泥通过进料口进入离心机，在高速旋转的鼓筒中，离心力可将煤泥分离成固体和液体两部分。较大的非煤固体颗粒由于离心力的作用被收集到鼓壁上，而水被排出。离心机具有高效、快速的特点，适用于大量煤泥处理8。螺旋分离机主要是利用螺旋推进器将煤泥从进料口推送到螺旋鼓内，在螺旋的推进作用下，煤泥被逐渐压实并推向出料端，水则通过鼓筒壁排出。螺旋分离机具有连续作业和高效处理能力，适用于较黏稠的煤泥。3煤泥浮选过程3.1 浮选原理和机制煤泥浮选是一种常用的煤泥处理方法，主要是向水中注入气体形成气泡，通过气泡与煤泥颗粒的附着作用，脱除煤泥中的非煤物质9。煤泥颗粒通常具有疏水性，而非煤物质则具有亲水性，气泡表面也是疏水的，因此煤泥颗粒更容易与气泡附着形成团聚物，而非煤物质则保持在水相中。此附着过程受到气泡表面性质和煤泥颗粒表面性质的影响，如接触角和表面电荷等因素10。为增强气泡与煤泥颗粒的附着作用，常常会加入表面活性剂，降低气泡与水之间的表面张力，使气泡更容易形成和附着在煤泥颗粒上。稳泡剂的加入也可以提高泡沫的稳定性，减少气泡的破裂和融合，从而增加煤泥颗粒的附着机会，提高浮选效果。此外，通过控制气泡和煤泥的运动条件、调节浮选药剂种类和用量等参数，可以实现对特定粒度范围内的煤泥颗粒选择性浮选。3.2 浮选试验设备和流程煤泥浮选试验是评估煤泥浮选工艺可行性和优化条件的重要手段。试验设备包括浮选机、筛分设备和试验室分析仪器。常用的浮选机有机械搅拌浮选机、气浮机和磁悬浮机等。筛分设备可用于分离浮选产物和尾矿，试验室分析仪器用于对试验样品进行粒度分析、对浮选产物成分进行分析等。试验流程：首先，采集具有代表性的煤泥样品，并进行预处理。其次，根据实际工艺要求和试验目的设定试验条件，包括浮选机的进料量、搅拌强度、药剂种类和用量等。再次，将样品放入浮选机中，按设定条件进行试验操作，如气泡注入、搅拌、药剂投加和浮选时间等。浮选后通过筛分设备将产物分离，得到浮选产物和尾矿。最后，对浮选产物进行颗粒成分分析等，评估试验结果，并据此进行参数优化和工艺调整。合理选用设备和设计流程可以确保试验结果的准确可靠性。通过不断的试验和优化，可以得到最佳的煤泥浮选工艺条件，为实际生产提供有效的参考依据。4影响煤泥研磨脱泥浮选试验的因素4.1 原煤质量和性质煤泥研磨脱泥浮选试验的结果受原煤质量和性质的影响，包括煤种、粒度分布、灰分、硫分、挥发分、固定碳含量等。举例来说，假设有两种不同煤种的原煤，A 煤的灰分较高，硫分较低，而 B 煤的灰分较低，硫分较高。进行研磨脱泥浮选试验时，会得到不同的试验结果。首 先，原 煤 的 粒 度 分 布 会 影 响 研 磨 和 浮 选 的 效果。如果 A 煤的粒度分布较细，而 B 煤的粒度分布较粗，研磨时 B 煤需要更长的时间和更细的研磨细度，才能获得理想的脱泥效果。浮选过程中，A 煤的细颗粒可能更容易被带走，而 B 煤的粗颗粒则更容易被浮选。其次，原煤的灰分和硫分含量对研磨和浮选过程也有重要影响。高灰分的 A 煤在研磨过程中可能会产生更多的细小煤泥颗粒，增加脱泥难度。而高硫分的 B 煤可能导致浮选过程中产生更多的硫化物泡沫，影响煤泥浮选效果。在这种情况下，研磨脱泥浮选试验时需要针对不同原煤的质量和性质进行参数选择和工艺优化。对于 B 煤，可以适当增加研磨时间和细度，采用更强的脱泥药剂以增加脱泥效果。对于 A 煤，可以调整浮选药剂和气泡注入条件，以增强浮选效果，同时注意硫化物的处理和控制。4.2 煤泥研磨参数煤泥研磨脱泥浮选试验的结果很大程度上受煤泥研磨工艺参数的影响，包括研磨介质类型和用量、研磨时间、研磨速度、研磨介质与煤泥的比例等。在试验中，不同的煤泥研磨工艺参数会产生不同的试验结果。首先，研磨介质类型和用量是影响研磨效果的重要参数。不同类型的研磨介质（如钢球、陶瓷球等）具有不同的研磨能力和耐磨性。若使用耐磨性较好的陶瓷球进行研磨，可以有效降低介质的磨损，提高研磨效率。研磨介质用量也是关键，过多的介质可能导致过度研磨和能耗增加，而过少的介质则可能降低研磨效果。其次，研磨时间对研磨效果有重要影响。研磨时131煤炭新视界CHINA COAL VISION煤炭加工利用间的长短取决于煤泥的磨损速率和研磨机的运转状态。较高的研磨速度可增加研磨介质与煤泥之间的相对运动，促进煤泥颗粒的破碎和细化，但过高的研磨速度可能导致磨损过快和能耗增加。而过低的研磨速度则可能降低研磨效果。因此，在试验过程中可以逐步增加研磨时间，通过分析样品颗粒大小的变化，确定最佳的研磨时间，以达到更好的脱泥效果。最 后，研 磨 介 质 与 煤 泥 的 比 例 也 会 影 响 研 磨 效果。合适的比例可实现研磨介质与煤泥的有效接触和碰撞，促进颗粒的破碎和细化。在试验中可以尝试不同的比例，并通过颗粒分析等手段确定最佳的研磨介质与煤泥的比例。4.3 药剂种类和用量在煤泥研磨脱泥浮选试验中，浮选药剂的选择和使用方式对煤泥的浮选效果和脱泥效果也有直接的影响。常用的浮选药剂包括捕收剂、起泡剂和调整剂等。捕收剂可与煤泥颗粒表面发生化学反应，提高煤泥的浮选性，使其容易被气泡捕集；起泡剂则可产生稳定的泡沫，促使煤泥颗粒浮选至液面；调整剂用于调节浮选系统的 pH 值和药剂配比，优化浮选条件。表 1 药剂种类和用量对试验的影响药剂用量/（kg t-1）0.10.20.30.4黄药剂煤炭回收率/%85929593乙二硫代磷酸酯煤炭回收率/%78808283对含有高灰分和硫分的煤泥进行煤泥浮选试验时，可以选择具有较强捕收能力的捕收剂，如黄药剂类化合物。这类药剂能够与煤泥颗粒表面发生反应，形成水杨酸盐等化合物，提高颗粒的浮选性，使其更容易被气泡捕集。试验数据显示（见表 1），药剂用量为 0.1kg/t 时，黄药剂的煤炭回收率为 85%；药剂用量增加至 0.2kg/t，煤炭回收率提高至 92%；增加药剂用量至 0.3kg/t 时，煤炭回收率提高至 95%；而药剂用量增至 0.4kg/t 时，煤炭回收率略有下降。说明在一定药剂用量范围内，煤炭回收率随药剂用量的增加而提高，超出该范围回收率会降低。除捕收剂外，还可以加入适当的起泡剂，如乙二硫代磷酸酯类起泡剂。这类起泡剂能够在浮选过程中产生稳定的泡沫，将煤泥颗粒带至液面，提高浮选效果。通过试验数据可以发现，乙二硫代磷酸酯起泡剂的用量为 0.2kg/t 时，煤炭回收率为 80%，随着药剂用量的增加，回收率略有提高，用量为 0.4kg/t 时煤炭回收率达 83%。通过以上数据可以发现，适度增加药剂用量可以提高药剂在煤泥颗粒表面的覆盖程度，进而提高反应效果，从而增强浮选效果。然而，过高的药剂用量可能导致浮选系统的泡沫过度稳定，使煤泥颗粒难以浮选。因此，在试验中需要逐步增加药剂用量，并结合观察结果和数据分析，确定最佳的药剂用量。总之，选择适当的捕收剂、起泡剂，并合理调整药剂用量，可以显著改善煤泥的浮选性能和回收率。然而，药剂的选择和用量需要根据煤泥特性和试验要求进行优化，以实现更好的煤泥处理效果。5结语综上所述，煤泥研磨脱泥浮选试验在煤炭行业中有广阔的应用前景。煤泥研磨脱泥浮选试验的关键要素包括原煤质量和性质、研磨参数、药剂种类和用量等，合理确定相关要素可以有效处理煤泥，提高煤炭资源利用率，降低固体废弃物排放量，推动煤泥处理技术的进一步发展和创新。参考文献：1马嘉楠.粗煤泥的分选及其对选煤工艺的影响分析J.山西化工，2023（4）：103-105.2郭宣，冯向谊，王赫.铝钛聚合物对煤泥水沉降特性的影响J.煤炭技术，2023（4）：257-260.3潘凤娇，丁淑芳，邹洪顺达.煤泥水难沉降原因分析及处理技术研究现状J.煤炭加工与综合利用，2023（3）：9-14.4孔春朋，王军，侯玉茂，等.表面活性剂提高尾煤泥脱水效率的研究与应用J.煤炭加工与综合利用，2023（3）：34-36.5程开.选煤厂煤泥浮选自动加药装置的研究进展J.煤炭加工与综合利用，2023（3）：23-30.6何红兴.浮选煤泥制备水煤浆技术研究及工业应用J.煤化工，2023（2）：16-20.7王洁.选煤厂煤伴生矿物煤泥水处理系统工艺改造设计J.能源与环保，2023（4）：213-218.8刘鹏.选煤厂煤泥减量化研究与技改实践J.煤炭加工与综合利用，2023（4）：34-38.9张耀华.选煤厂煤泥干燥系统应用研究J.矿业装备，2023（4）：21-23.10 韩佳佳.选煤厂煤泥重介质分选工艺分析J.能源与节能，2023（3）：143-145.责任编辑：陶小琳132