专利名称：一种难浮煤泥浮选方法
技术领域：
本发明涉及一种煤炭分选方法，具体地说，涉及一种难浮煤泥浮选方法。
背景技术：
一般来说，煤炭的选煤方法主要有重力分选和浮游分选两种，目前世界上对细颗粒矿物(-0.5mm)的分选通常采用浮游选煤法回收。-0.5mm以下的细粒煤由于其表面积与质量比相对较大，很难采用重选方法进行分离回收，大规模工业生产只能采用浮选的方法进行回收。
随着大型无压三产品重介旋流器的成熟应用，重力选煤技术迈上了一个新台阶，而细粒煤的分选技术尚未取得突破性的进展。
细粒煤分选技术是随着采煤机械化程度的提高，粉煤量大幅度增加而相应发展起来的，国内外对细粒煤分选的研究已经有了突出的进展。例如，采用重介旋流器分选下限到零，美国新开发的微泡浮选柱可获得灰分小于3％、硫分小于0.5％的精煤；静态浮选管可获得灰分为0.9％～1.2％的精煤。对于-0.5mm煤泥分选有多种技术，但从分选技术的成熟程度、经济适用性及分选效果综合来看，浮游选煤技术仍然是目前细粒煤分选方法的最佳选择。当前，国内外大部分科研机构都是将重点放在新型浮选机的研制上面，世界发达国家如美国、加拿大、澳大利亚、德国等对新型机械搅拌式浮选机及无机械搅拌浮选机进行了大量的研究试验，如充气式、压气式、自吸空气式、浮选柱、自吸空气式浮选机等。我国从九十年代起，开发了喷射旋流浮选机、浮选柱、旋流浮选床、微泡浮选机，这些浮选设备已在全国各选煤厂广泛应用，有效地提高了浮选效率。
我国是一个煤炭生产和消费大国，但我国目前煤炭入选率和资源综合利用率都较低。特别是对于一些井下赋存条件恶劣、煤质变化频繁的焦煤及瘦煤，因其含有大量泥化页岩，-0.5mm级的煤泥可浮性差，均属于极难浮煤泥，如采用原有的普通浮选工艺，效果不理想，精煤回收率低，浮选药剂用量大。
因此，需要对可浮性差的难浮煤泥的浮选工艺进行进一步研究，以解决洗不出合格精煤、产率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种难浮煤泥浮选方法，从难浮煤泥的预处理和浮选两个环节入手，将表面改质机与微泡浮选装置联合使用，解决难浮煤泥洗不出合格精煤、产率低的问题。
为了实现本发明目的，本发明的一种难浮煤泥浮选方法，其包括如下步骤1)表面改质先将每吨粒度小于0.5mm的难浮煤泥水混合物中加入0.8～1.2kg的捕收剂，并注入表面改质机中，控制表面改质机的转速为100～200rpm，入料压力0.1～0.3MPa，处理60～90秒；2)微泡浮选然后再与起泡剂一起加入微泡浮选机中，将难浮煤泥中的精煤与煤泥分开，其中，起泡剂的加入量为每吨难浮煤泥水混合物中加入0.1～0.3kg，微泡浮选机气压控制在0.1～0.4MPa。
所述难浮煤泥水混合物的浓度为60～140g/l。
本发明所述的微泡浮选可采用一至两次微泡浮选处理。也就是，所述微泡浮选处理采用两台微泡浮选机串联或并联进行。
本发明优选采用表面改质与两段微泡直接浮选工艺流程。具体地说，煤泥水混合物与捕收剂一起从柱形主桶体的煤浆入口进入表面改质机，煤泥水中的煤粒与捕收剂经弯曲涡轮型搅拌叶轮进行逐级的分散、混合、擦洗、剪切和搅拌，在表面改质机的高速剪切力场作用下完成煤炭表面改质后，从表面改质机的煤浆出口排出，然后进入一段微泡浮选机，一段尾矿进入二段微泡浮选机，一、二段微泡浮选机的精矿合并通过浮精脱水设备(加压过滤机或圆盘真空过滤机)脱水成为浮精产品掺入精煤，二段尾矿进入浓缩机浓缩后经隔膜压滤机脱水成为煤泥，过滤机滤液返回浮选系统进一步回收。在浮选过程中，浮选矿浆可以通过微泡浮选机的内筒循环管自动控制循环量。两段串联直接浮选工艺，可使煤泥得到最大限度回收。同时液位、浮选矿浆循环量自动控制，使煤泥得到充分回收。浮精加压滤液返回，避免了精煤和药剂损失。分段加药制度，保证最佳浮选效果。
本发明所述捕收剂为煤油、轻柴油、页岩轻柴油或MB系列浮选剂等，以煤油为佳。
所述起泡剂为天然起泡剂(松油、2号油、樟脑油、桉叶油等)、工业副产品起泡剂(GF浮选剂、仲辛醇、杂醇等)、人工合成起泡剂(醚类起泡剂、醚醇类起泡剂)，其中，以工业副产品起泡剂为佳。
在药剂消耗量1.0～1.4kg/t(每吨干煤泥)，捕收剂与起泡剂比例5∶1～10∶1时，煤泥均能取得良好的浮选效果。
本发明所用的表面改质机其一般由搅拌桶体、主轴、搅拌叶轮、隔板、电动机、减速器等组成。其特点是表面改质机主体为卧式圆柱形结构，并以多个隔板分隔的多段构造，桶体中心布置有搅拌轴，轴上配置有弯曲涡轮型搅拌叶轮，分别置于各段搅拌槽中，在前方两段的隔板中，为了能够均匀搅拌煤炭、水以及油等不同密度的物质而设置了放射状的汇流板。
在“流体力化学”效应的机理支持下，表面改质机属于一种新型高效的细粒煤浮选预处理设备(矿浆准备器或调浆器)。粒度小于0.5mm的细粒煤经该设备处理后，发生的乳化、物理化学、团聚、活化和均质作用使煤粒表面更加疏水，拉大了与矸石等泥质高灰矿物质的表面性质差别，改善了煤的疏水性和可浮性，加快了浮选速度和提高了浮选精煤产率。
一般来说，在表面改质机前端短时间(10～15秒)的高强度剪切力可以使捕收剂迅速实现超细分散--乳化作用，可以节省捕收剂用量20％以上。与此同时，在表面改质机前端短时间的较高剪切力和后续流场中局部较高剪切力的作用下，可以使粘附在低灰煤粒表面上的高灰泥质物剥离，将原疏水性差的煤粒暴露出新鲜的煤表面--活化作用，从而改善了煤的疏水性和可浮性。
表面改质机的几何结构特征保证了合理的流体剪切力大小和流场分布，在合理的流场分布(桶式二次流场分布)和剪切力大小作用下，使捕收剂与煤粒更有效地“接触”--发生物理化学作用，从而改善了煤的疏水性和可浮性；同时使疏水性增强的微细煤粒(约＜300目)团聚，形成尺寸更大的聚合“颗粒”(50～100μm)--团聚作用，使难浮的微细颗粒也能获得很好的浮选效果。
表面改质机采用圆柱形多段卧式布置及后掠式挠性叶片的特殊结构形式，在叶轮与隔板之间相对的高速旋转(高速叶轮转子外端的线速度＞16m/s)能产生很高的剪切应力和高频机械效应，给矿浆带来强劲的剪切动能(它导入介质的能量是普通搅拌的1000倍以上)，使不同性质的物料瞬间产生几十万次的液力剪切、液层磨擦、碰撞、和离心挤压等综合作用，使互不相溶且性质差异大的固-液相(煤、矸石、与水)，液-液相(水与油)，固-固相(煤、矸石)等多相之间产生乳化、物理化学、团聚、活化等多重综合效应，从而可在60～90秒内使几乎所有的煤颗粒得到有效的改质，并且加快了浮选速度。
本发明的微泡浮选机可采用本领域技术人员所熟知的微泡浮选机。其一般包括槽体、渣浆泵、分选槽主体、内筒体、矿浆分配器、矿化器、矿化管、反射头、精矿收集槽、尾矿调节箱、控制阀门等组成。矿浆(煤泥浆)由渣桨泵从矿浆桶抽出泵入矿浆分配器，然后均匀分配给各组矿化器的矿化单元、经由矿化器、矿化管，最后从反射头的喷嘴喷出。矿化器的工作压力为0.2～0.4MPa。当矿浆从分配器经矿化器进入矿化管时，由于矿化器的特殊结构，矿浆成喷射状射入矿化管，从而形成负压，空气被吸入矿化管并与矿浆充分接触、剪切、碰撞，使矿浆充分矿化，当矿浆到达底部反射头时，浮选槽内压力基本为零。由于压力骤减，溶入矿浆中的气泡迅速析出、长大，带着煤粒上浮至浮选桶表面沿周边溢出进入精矿收集槽；尾矿则从底部通过U形管进入尾矿箱排出，尾矿箱与U形管一道起着调节液面的作用，以控制浮选效果。
起泡剂在矿浆桶泵前加入，带有起泡剂的矿浆在渣浆泵的高速运转下，使起泡剂与矿浆得到一定程度的矿化，矿浆由渣浆泵打出，进入管道后，速度在1.2m/s以上，由于固液的比重不同，使煤粒与起泡剂充分碰撞与剪切，使得矿浆进一步矿化。
本发明的难浮煤泥浮选方法采用表面改质机与微泡浮选机联合使用，对于难浮煤、入浮多煤种及可浮性变化大的条件下，选择性和浮选效果都能得到有效保证，解决了难浮煤泥洗不出合格浮精产品、浮精产率低的难题，由于二者作用机理有部分相似之处，联合使用后，在保证灰分基础上，药剂(捕收剂和起泡剂)单耗降低20％，浮精抽出率提高10％以上。
本发明首先用表面改质机对煤泥进行预处理，发生乳化、物理化学、团聚、活化和均质作用，使煤粒表面更加疏水，拉大了煤与矸石等泥质高灰矿物质的表面性质差别，与普通矿浆预处理器相比，更好的改善了煤的疏水性和可浮性。加快了浮选速度，提高了浮选精煤产率；同时，选用微泡浮选机作为浮选设备，同传统的机械式浮选机相比，具有分选精度高、单位体积处理量大，吨煤电耗低的特点。
使用本发明工艺灵活，针对不同性质的煤泥，可采用浮精再浮或二段浮选流程，以达到效益最大化。同时本发明对中等可浮、难浮、极难浮煤泥均有良好的效果。
图1为本发明所述难浮煤泥浮选方法流程简图。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1本实施例采用表面改质与两段微泡直接浮选工艺流程。工艺流程如图1所示。
首先粒度小于0.5mm的煤泥水混合物(浓度为120g/l)，与捕收剂煤油一起从柱形主桶体的煤浆入口进入表面改质机(长沙开通科技有限公司生产，处理能力1000m3/h，入料压力0.1MPa)，煤油的加入量为0.95g/l煤泥混合物，表面改质机转速为157rpm，煤泥水中的煤粒与捕收剂经弯曲涡轮型搅拌叶轮进行逐级的分散、混合、擦洗、剪切和搅拌，在表面改质机的高速剪切力场作用下，处理90秒，完成煤炭表面改质后，从表面改质机的煤浆出口排出。
然后加入起泡剂，加入量为每吨难浮煤泥水混合物中加入0.12kg，进入一段WPF-Z5000微泡浮选机(长沙开通科技有限公司生产)，气压控制在0.3MPa，一段尾矿进入二段微泡浮选机，一、二段精矿合并通过过滤机脱水成为浮精产品掺入精煤，二段尾矿进入浓缩机浓缩后经压滤机脱水成为煤泥。过滤机滤液返回浮选系统进一步回收，浮选机一、二段部分浮选矿浆可进行循环回收。两段串联直接浮选工艺，可使煤泥得到最大限度回收。同时液位、尾矿循环量自动控制，使煤泥得到充分回收。浮精加压滤液返回，避免了精煤和药剂损失。分段加药制度，保证最佳浮选效果。
WPF-Z5000微泡浮选机(参数电动机功率200Kw，矿化器工作压力0.2～0.4MPa，矿浆台时处理量600～800m3/h，干煤泥处理量50～80t/h，筒体体积76m3)由矿浆桶、渣浆泵、分选槽主体、内筒体、矿浆分配器、矿化器、矿化管、反射头、精矿收集槽、尾矿调节箱、控制阀门等组成。其工作过程为煤泥浆由渣桨泵从矿浆桶抽出泵入矿浆分配器，然后均匀分配给各组矿化器的矿化单元、经由矿化器、矿化管，最后从反射头的喷嘴喷出。当矿浆从分配器经矿化器进入矿化管时，由于矿化器的特殊结构，矿浆成喷射状射入矿化管，从而形成负压，空气被吸入矿化管并与矿浆充分接触、剪切、碰撞，使矿浆充分矿化，当矿浆到达底部反射头时，浮选槽内压力基本为零。由于压力骤减，溶入矿浆中的气泡迅速析出、长大，带着煤粒上浮至浮选桶表面沿周边溢出进入精矿收集槽。
实施例2基本过程同实施例1，不同的是，本实施例采用表面改质与一段微泡直接浮选工艺流程。
每吨难浮煤泥水混合物(浓度为140g/l)中加入捕收剂轻柴油0.8kg，GF浮选剂0.16kg。
表面改质机的入料压力0.2MPa，转速为200rpm，处理60秒。
微泡浮选机气压控制在0.1MPa。
实施例3基本过程同实施例1，不同的是，每吨难浮煤泥水混合物(浓度为140g/l)中加入捕收剂煤油1.0kg，松油0.1kg。
表面改质机的入料压力0.3MPa，转速为100rpm，处理80秒。
微泡浮选机气压控制在0.4MPa。
实验例1以东曲矿选煤厂为例，其为年设计入洗能力400万吨的矿井型选煤厂，于1994年11月投产，入洗原煤为东曲矿2#、4#、8#煤。截止2002年10月，东曲矿优质2#煤已采完，目前及今后一段时期，选煤厂入洗原煤均为井下赋存条件恶劣、煤质变化频繁的4#焦煤及8#瘦煤。4#煤δ±0.1含量达56％以上，属极难选煤，且原煤中含有大量泥化页岩，-0.5mm级的煤泥可浮性差，属极难浮煤泥，而所采用的浮选设备为淮北工矿设备制造厂制造的7台XJX-T12型机械搅拌式浮选机，经过十年多的运行，设备严重老化，浮选作业效率低。机体出现渗漏，液位调节闸板及充气量无法调整、叶轮严重磨损，在生产过程中，重介系统尚可洗出合格精煤，而浮选系统无论如何调整药剂比例，都难以洗出合格的浮精产品。
采用经表面改质机处理与未经表面改质机处理浮选效果比较见表1，表面改质机+微泡浮选机联合浮选工艺与原机械浮选机普通浮选工艺效果比较见表2。
实验例2以官地矿选煤厂为例，其是为年设计入洗能力300万吨的矿井型选煤厂，2003年3月建成投产，入洗原煤为官地矿2#、3#低硫贫瘦煤和6#、8#、9#中高硫贫煤，主要产品为喷吹煤和电精煤。原设计选煤工艺采用无压三产品重介质旋流器分选，煤泥不分选直接压滤回收掺入精煤的动力煤分选工艺。投产以后，一方面由于煤泥回收设备能力严重不足、故障率高，造成洗水浓度居高不下，只能通过延长煤泥回收时间维持间断生产，系统不能满负荷运行，严重制约了入洗能力的提高；另一方面煤泥不分选直接掺入精煤中，无法保证喷吹精煤质量，掺入原煤或副产品中不但影响外销原煤质量，而且造成煤泥中精煤流失，精煤回收率大幅度下降。
采用表面改质机+微泡浮选机联合浮选工艺与微泡浮选工艺效果比较见表3。
由表1～3进行结果分析，如下1)、应用表面改质机后，无论是东曲8#、4#煤还是官地煤浮精抽出率提高值为5～8％，药剂单耗降低0.15kg/t。
2)表面改质机+微泡浮选机联合使用，对于难浮煤、入浮多煤种及可浮性变化大的条件下，选择性和浮选效果都能得到有效保证，解决了难浮煤泥洗不出合格浮精产品、浮精产率低的难题，由于二者作用机理有部分相似之处，联合使用后，药剂单耗降低0.2kg/t，浮精抽出率提高10％以上。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
表1 东曲矿选煤厂经表面改质机处理与未经表面改质机处理浮选效果比较
表2 东曲矿选煤厂表面改质机+WPF-Z5000型浮选机与XJX-T12型浮选机分选效果比较
表3 官地矿选煤厂表面改质机+微泡浮选机与微泡浮选机浮选效果
权利要求
1.一种难浮煤泥浮选方法，其特征在于，其包括如下步骤1)表面改质先将每吨粒度小于0.5mm的难浮煤泥水混合物中加入0.8～1.2kg的捕收剂，并注入表面改质机中，控制表面改质机的转速为100～200rpm，入料压力0.1～0.3MPa，处理60～90秒；2)微泡浮选然后再将其与起泡剂一起注入微泡浮选机中，将难浮煤泥中的精煤与煤泥分开，其中，起泡剂的加入量为每吨难浮煤泥水混合物中加入0.1～0.3kg，微泡浮选机气压控制在0.1～0.4MPa。
2.根据权利要求1所述的难浮煤泥浮选方法，其特征在于，所述微泡浮选处理采用两台微泡浮选机串联或并联进行。
3.根据权利要求1或2所述的难浮煤泥浮选方法，其特征在于，所述捕收剂为煤油、轻柴油、页岩轻柴油或MB系列浮选剂。
4.根据权利要求1-3任意一项所述难浮煤泥浮选方法，其特征在于，所述起泡剂为天然起泡剂、工业副产品起泡剂或人工合成起泡剂。
5.根据权利要求4所述难浮煤泥浮选方法，其特征在于，所述天然起泡剂为松油、2号油、樟脑油或桉叶油；所述工业副产品起泡剂为GF浮选剂、仲辛醇或杂醇；所述人工合成起泡剂为醚类起泡剂或醚醇类起泡剂。
6.根据权利要求1-5任意一项所述难浮煤泥浮选方法，其特征在于，捕收剂与起泡剂比例5∶1～10∶1，每吨煤泥混合物中捕收剂与起泡剂的总消耗量为1.0～1.4kg/t。
全文摘要
本发明提供了一种难浮煤泥浮选方法，其采用表面改质机与微泡浮选机联合使用，对于难浮煤、入浮多煤种及可浮性变化大的条件下，选择性和浮选效果都能得到有效保证，解决了难浮煤泥洗不出合格浮精产品、浮精产率低的难题，由于二者作用机理有部分相似之处，联合使用后，在保证灰分的基础上，药剂(捕收剂和起泡剂)单耗降低20％，浮精抽出率提高10％以上。
文档编号B03D103/08GK101015820SQ200710064159
公开日2007年8月15日 申请日期2007年3月2日 优先权日2007年3月2日
发明者张来祥, 梁宇, 宠亮, 许慧英 申请人:山西焦煤集团有限责任公司