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探討超低灰煤的制備
引言
我國煤炭資源豐富，品種齊全，也是我國的主要能源。但是在煤炭為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，由于大部分原煤未經(jīng)加工，不僅轉(zhuǎn)化利用效率低、資源浪費(fèi)大，而且給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。如何做好煤炭的洗選加工、潔凈利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，充分利用優(yōu)質(zhì)煤炭資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，是實(shí)施國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一[1]。近些年，為了適應(yīng)國家對煤炭潔凈利用、低碳能源的要求，制備超低灰煤已成為選煤行業(yè)研究的熱點(diǎn)，這也為煤炭的轉(zhuǎn)化利用提供了前提保障。
煤炭的超純制備方法從大范圍可分為兩種：（1）化學(xué)法，化學(xué)法雖然具有較好的脫灰效果,但是工藝條件比較苛刻,工藝系統(tǒng)復(fù)雜,藥劑消耗量大、成本昂貴,此外一些化學(xué)法破壞了煤的性質(zhì),給煤的質(zhì)量和使用帶來很大的影響,這些給它們的工業(yè)化及推廣帶來一定的限制。（2）物理或物理化學(xué)法，與化學(xué)法相比工藝較簡單、成本較低,對煤的性質(zhì)破壞較小,此外它也具有良好的脫灰效果[2]~[4]。通過兩種方法的對比，本文將探索利用浮選法,為制取超純煤提供新的可選方案。
1 煤樣的分析
本次試驗(yàn)煤樣來自貴州某礦2 號井原煤，表1 為2 號井原煤篩分組成表。通過表中數(shù)據(jù)可以看出原煤灰分為5.2%，屬于低灰原煤，且隨著粒度的增大，灰分呈升高趨勢。原煤中煤泥含量高達(dá)25.78%，大塊含量很少，說明了煤脆易碎，后來通過浮沉試驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)，浮沉煤泥高達(dá)3.61%，而且泥化現(xiàn)象嚴(yán)重。
由于煤泥含量高，導(dǎo)致洗選系統(tǒng)中懸浮液粘度增大，介質(zhì)的回收也很困難，故采用重介作為主選是不合適的。再根據(jù)+0.5mm 浮沉表可知，隨著密度級的增大，灰分逐漸升高，但-1.3 密度的灰分出現(xiàn)了反常，究其原因主要煤的孔隙率大，成煤的主要是樹皮之類。-1.4 密度級的產(chǎn)率高達(dá)86.48%，灰分只有1.54%，只需要除去+1.8 密度級的高灰矸石就可以把灰分控制在2.56%，而且可選性很好，即可以用末煤跳汰作為主選設(shè)備排出+1.8 的高灰物，得到的跳汰精煤在經(jīng)過磨礦，最后進(jìn)入浮選柱制備超低灰煤。
2 試驗(yàn)部分
由于該煤樣大塊含量少，且煤易碎，在磨礦時(shí)采用煤介共磨技術(shù)，就是將部分煤泥加入磨礦機(jī)中，使煤之間產(chǎn)生共磨，將會(huì)增加磨礦效率和降低電量消耗。將該廠生產(chǎn)的跳汰精煤磨碎至-0.5mm 后，進(jìn)行分步釋放實(shí)驗(yàn)。表3 為分步釋放數(shù)據(jù)結(jié)果，通過分步釋放結(jié)果就可以預(yù)測浮選精煤的最大產(chǎn)率。
由可知，當(dāng)要求浮選精煤灰分為1.53%時(shí)，精煤產(chǎn)率高達(dá)84.45%。通過4 次連續(xù)浮選就可以得到灰分為0.75%的超低灰精煤，故采用浮選的方法就可以得到超低灰煤，甚至灰分可以達(dá)到1%以下，而且可以得到很高的產(chǎn)率。
3 浮選方案的選擇
與浮選機(jī)相比，浮選柱有著很大的優(yōu)勢，它不僅有利于改善煤泥回收效果，而且能提高資源的利用率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。符合我國能源政策的要求，也符合環(huán)境保護(hù)的要求。
3.1 浮選柱的結(jié)構(gòu)和原理
為旋流微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)原理圖。它包括浮選段（或稱柱分離段）、旋流分離段和氣泡發(fā)生器3 部分。其中浮選段又分兩個(gè)區(qū)：捕集區(qū)（或稱礦化區(qū)）和泡沫區(qū)（或稱精選區(qū)）。
氣泡發(fā)生器在循環(huán)礦漿的加壓噴射作用下，吸入空氣和捕收劑的混合物并粉碎氣泡，通過釋放壓力，析出大量的微泡，然后沿切線方向進(jìn)入旋流段。在離心力的作用下作旋流運(yùn)動(dòng)，氣泡和已礦化的氣固絮團(tuán)向旋流中心運(yùn)動(dòng)。氣泡與從上部給入的礦漿反向運(yùn)動(dòng)、碰撞并礦化實(shí)現(xiàn)分選。
旋流段的作用是為柱分選段未來得及分選的煤粒提供掃選的環(huán)境，以提高精煤產(chǎn)率。被礦化的氣泡在浮選柱內(nèi)上升到上部泡沫區(qū)，由于沖洗水的噴淋作用，上升氣泡不斷受到噴淋水的清洗作用，清除夾雜的高灰細(xì)泥，進(jìn)一步提高了精礦的品味[5]~[6]。
3.2 與浮選機(jī)相比較，浮選柱具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)
�。�1）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,沒有運(yùn)動(dòng)部件,重量輕,容積大,占地面積小。基建投資比浮選機(jī)小，相同處理量的浮選機(jī)和浮選柱的價(jià)格相差不多,投資的主要差別在于精礦脫水系統(tǒng)。浮選機(jī)精煤脫水真空過濾機(jī)還要配備真空泵、氣水分離器、濾液泵、冷卻水系統(tǒng)、軟化水裝置等設(shè)備。
�。�2）對于極細(xì)顆粒，浮選柱也能達(dá)到較高的分選精度，而且流程簡單,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對入料的適應(yīng)性、分選精度和產(chǎn)率都高于常規(guī)浮選機(jī)。
�。�3）浮選柱具有浮選機(jī)無法比擬的精選區(qū)（或稱泡沫區(qū)）,泡沫層可厚達(dá)1~2 m,并有上部沖洗水逆流清洗,二次富集率高，能將氣泡中夾雜的高灰細(xì)泥進(jìn)一步清除，達(dá)到進(jìn)一步提高精礦品味的目的。
�。�4）浮選柱具有明顯的節(jié)電效果，能耗低 ,易磨損件少,藥劑用量省,生產(chǎn)成本低，操作方便。
�。�5）柱內(nèi)礦粒和氣泡之間平穩(wěn)的逆流運(yùn)動(dòng),降低了氣泡群的上升速度,提高了空氣利用率和設(shè)備的單位處理能力。
�。�6）采用獨(dú)特的外置式氣泡發(fā)生裝置，微泡量大，提高顆粒的礦化幾率[7]~[9]。
經(jīng)過上述對比，在使用浮選法制備超低灰煤時(shí)，浮選柱明顯優(yōu)于浮選機(jī)。
4 結(jié)論
通過上述煤質(zhì)數(shù)據(jù)的分析可以得出，采用末煤跳汰+磨礦+浮選柱的工藝流程就可以制備超低灰煤。這種方法可以極大地降低了制備超低灰煤的成本，特別是在磨礦方面采用煤介共磨，而且選用了低成本，低藥劑消耗量的浮選柱作為主要設(shè)備。故這種生產(chǎn)工藝具有廣闊的應(yīng)用前景和潛在的巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，為后續(xù)代油水煤漿、優(yōu)質(zhì)煤基材料的制備提高了基本保障。
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