煤泥浮选技术综述

收稿日期：2011-04-18作者简介：杨晓松（1981－），男，贵州遵义人，在读工程硕士，从事选煤技术及管理工作。

doi ：10．3969/j．issn．1005－2798．2011．07．014煤泥浮选技术综述杨晓松（中国矿业大学化工学院，江苏徐州221008）摘要：浮选是煤泥性质、浮选设备工作性能、操作制度、工艺流程等多因素的综合过程。

文章就氧化煤泥可浮性的改善、浮选设备的应用及发展、浮选新技术的研发、浮选工艺流程的改进及药剂的研究进行了评述，指出了浮选技术的发展应以高效、环保、节能为立足点。

关键词：煤泥；浮选设备；可浮性；浮选药剂；粒度中图分类号：TD94文献标识码：B文章编号：1005-2798（2011）07-0036-02随着矿产资源的日益枯竭、机械化采煤程度的提高和地质条件的变化，所开采的煤炭日趋“贫、细、杂”化，需要分选和分级的细粒物料越来越多。

浮选不仅可回收大量的低灰分精煤，而且可有效净化选煤用的循环水并提高其他工艺环节的效果，是目前公认的用于细粒煤泥脱硫降灰最经济、最有效的分选技术和方法之一，也是选煤厂取得最佳经济效益、社会效益和环境效益的有效技术途径。

浮选是多因素的综合过程，影响工艺效果的主要因素有煤泥的性质、浮选设备的工作性能、操作制度（药剂制度和给料制度）、浮选工艺流程等。

这些因素间既相互联系，又相互影响，只有各个因素相互配合，且都处于最佳工艺条件下，才能获得良好的浮选效果。

本文仅就上述浮选因素及浮选的发展动态等方面进行评述。

1煤泥性质研究［1－5］影响煤泥可浮性的因素很多，但主要是氧化程度和粒度两个因素。

1．1氧化煤泥浮选研究煤表面很容易氧化，在氧化过程中同时伴随着结构从复杂到简单的降解过程。

氧化后的煤中碳和氢的含量降低，氧含量增加，硬度降低，浮选性能变坏。

由于氧化后的煤跟无机矿物质一样亲水，因而当氧增加到一定程度就成为影响煤表面疏水性的主导因素。

为实现煤粒与杂质的有效分离，必须对煤表面的疏水性进行调节。

目前，对氧化煤泥表面疏水性调节最有效最简便的方法是加入添加剂。

天地科技股份有限公司唐山分公司研制的OC 系列添加剂能明显改善煤泥的疏水性。

OC 系列添加剂是一种非离子型添加剂，能与氧化煤中的多种含氧官能团形成化学吸附。

配成一定浓度的OC 水溶液与煤泥充分搅拌后，接触角能增大10 14ʎ，这说明形成的化学吸附使煤的疏水性变好。

此外，把OC 加入有捕收剂的煤泥水中，能降低油水界面张力，促进油滴在水相中分散，使油滴与煤粒接触，有利于气泡矿化，从而改善浮选的选择性。

同时，加入无机电解质也可有效提高煤泥的可浮性。

当煤表面严重氧化时，煤粒表面含氧量增加，表面更加亲水，造成浮选时精煤产率下降，因此在浮选矿浆中加入少量无机阳离子，可降低煤的电动电位，提高煤的可浮性。

一般情况下，煤浮选的最佳点是零电点。

低浓度下，无机阳离子能压缩煤粒表面的双电层，降低颗粒表面的自由能，所以使用无机电解质可以改善氧化煤的浮选效果。

1．2粒度组成对浮选的影响研究煤泥的浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异而进行分选的。

矿物颗粒的表面性质在很大程度上取决于粒度，随着矿物粒度的减小，其表面的理化性质受粒度的影响会更大。

对煤泥浮选而言，在一定的工艺条件下，粒度组成不同，就会得到不同的浮选效果。

例如，太原选煤厂浮选精煤中0．1 0mm 灰分比0．5 0．1mm 的灰分高出2%以上；山西介休选煤厂浮选精煤中0．1 0mm 灰分比0．5 0．1mm 的灰分也高出2%以上。

研究不同粒度组成时的浮选效果及浮选速度，将会得到一组浮选效果曲线和浮选速度曲线，进而可确定浮选的最佳粒度组成。

2浮选设备的应用及发展［6－8］作为我国煤泥浮选的主导设备，机械搅拌机式问题探讨总第143期浮选机在快速浮选及适应粗粒物料方面取得了明显进展，具备了煤质适应性强、分选效果好、处理能力大、能耗低、操作和维护方便等诸多优点。

它今后的发展热点是通过对叶轮结构设计、完善充气方式以及设备大型化、自动化，提高浮选效率，同时降低浮选机的单位能耗，减轻浮选设备零部件的磨损。

浮选柱自20世纪六七十年代问世以来，由于其具有结构简单，分选效率高，动力消耗低，建设周期短等诸多优点，而被普遍看好。

微泡浮选柱具有很明显的脱硫降灰能力，而且对微米级的极细粒煤特别有效。

我国的旋流微泡浮选柱由于成功解决了气泡发生器易堵塞等技术难题而获得良好效果和广泛应用。

在工业上当采用冲洗水喷淋泡沫时，浮选柱的精煤灰分可比机械搅拌式降低1 2个百分点。

与传统浮选机相比，浮选柱具有高设备容积利用率、矿物颗粒与气泡碰撞和粘附的几率大、泡沫层精选作用强等优点。

目前，用于矿物分选的浮选柱种类繁多，结构多样，差别主要表现在柱体高度、充气方式、矿化方式等方面。

未来浮选柱的发展要重视不同物料的适应性、外部高效气泡发生器及综合力场的采用等方面的研究。

3浮选新技术的研发［9－13］3．1选择性絮凝法选择性絮凝法出现于20世纪60年代，最早用于选矿领域，后来拓展到选煤领域。

它利用矿物组分间不同的表面性质实现矿物的分离，其方法是在含有两种以上组分的稳定悬浮液中加入絮凝剂，这种絮凝剂将产生选择性的吸附作用，通过“桥连作用”使其中某一组分产生絮凝，而其他组分仍分散在悬浮液中，再将悬浮液与絮凝物分离即可。

对组合煤样，硫分可从5．6%降至0．39%，并且有较高的产率。

另外，用选择性絮凝脱硫的同时，可使样品灰分从12．3%降低到3．0%以下。

中国矿业大学利用选择性絮凝—浮选法对灰分为4．53%的太西煤分选可得到灰分为1．29%、产率为41．26%的超纯煤。

研究结果表明，选择性絮凝技术对细粒和极细粒煤的脱硫与脱灰均具有较好的分选效果，且投资低、操作成本低、易操作、易控制，可作为浮选流程的预处理，但絮团工业化分离困难。

3．2微微泡技术气泡的大小对浮选效果有很重要的作用，过大的气泡使颗粒与气泡之间的碰撞效率变低，气泡太小又不利于颗粒和气泡之间的吸附。

通常认为能为浮选系统提供最佳分选效果的最佳气泡尺寸为0．2 0．4mm。

然而，近年来的研究表明，引入大小约为0．03mm的气泡，即“微微泡”可使浮选产率提高15个百分点。

“微微泡”发生器是一个超声波装置，其产生的压缩波穿过煤泥水时引发局部压力波动，使被溶解气体的部分溶解性降低而产生“微微泡”。

这一过程一般被认为是空穴现象。

由于这些微微泡在煤泥水中产生，所以它们很快聚集并附着在疏水的煤颗粒表面。

由于微微泡覆盖在煤颗粒表面，使那些大一些的常规气泡就更容易附着在煤的表面（提高了气泡与颗粒的粘着效率），因此提高了浮选速度及产率。

此外，应用“微微泡”还可减少捕收剂用量。

研究结果表明，在较低捕收剂用量条件下，浮选产率可提高25个百分点。

3．3超声波技术在选矿方面应用超声波，是从1950年以后开始大量研究，且大都偏重于乳化浮选药剂和脱泥等方面，作用于矿浆的应用研究始于1954年8月。

许多研究表明：①超声波对煤粒有破碎、清洗和剥蚀作用；②超声处理使煤泥与水的接触角增大，煤泥与水的润湿热降低，煤泥的疏水性增强，提高煤泥的可浮性；③超声处理使矿浆中的氧含量降低、pH升高、气液界面张力降低，改善了煤泥浮选的脱硫降灰效果。

煤泥的浮选实验表明，超声处理可以大幅提高浮选完善度和脱硫完善度，是提高煤泥浮选效果的一个有效途径。

3．4载体浮选最初的载体浮选研究是用石灰石作载体从高岭土中除去钛杂质。

它的基本概念是，用可浮性较高的颗粒（通常为粗颗粒）为载体携带难浮选颗粒。

煤泥中待浮选的细颗粒覆盖在附属物或载体颗粒上，使带有覆盖层的颗粒浮起。

G Atesok等的研究表明，载体最佳粒度为0．1 0．3mm，被载体与载体之比的最佳值为0．02。

此时，从灰分为16．3%，全硫分为2．0%的入料中，可选出粒度为－0．038mm、灰分为8．3%、全硫分为0．72%、产率为81．0%的精煤。

实践表明，载体浮选是提高细粒煤泥浮选效果的好办法。

4浮选工艺流程的改进［14－17］改进和创新浮选工艺也是改善煤泥浮选效果的有效途径。

李建中等针对细泥对浮选精煤污染的问题，提出了分级浮选的流程。

杨宏丽等开展了煤泥反浮选的研究探索，基本达到了正浮选的指标，但药剂耗量较大，有待进一步研究。

吕梁山煤电有限公司选煤厂采用将二次浮选尾矿再加入一次浮选入料的粗选—精选二次浮选工艺，与常规二次浮选工艺相比，其浮选完善指标提高了（下转第79页）2011年7月杨晓松：煤泥浮选技术综述第20卷第7期拟计算。

优化后的方案为：在S2至中央回风井底施工一条回风配巷；延伸S1皮带下山，与S3－9配风巷贯通，将S3－9配风巷改为回风巷，同时在北翼两条回风巷拆除调节设施。

仿真计算结果显示，实施该方案以后，中央主扇担负回风量降低，阻力降低，预计进行全矿系统合理调整后，中央主扇负压降至合理范围。

达到公司及国家相关文件要求，可以确保矿井安全生产。

6结论1）矿井通风仿真系统可以直观、系统、准确的模拟矿井通风系统，使常村煤矿通风管理更具有科学性、系统性与可操作性，为矿井生产的信息化管理引入了新的手段。

2）利用矿井通风仿真系统对矿井降阻方案进行了模拟，模拟结果准确。

为常村煤矿通风系统改造提供了技术支持。

参考文献：［1］苏清政，刘剑．矿井通风仿真理论与实践［M］．北京：煤炭工业出版社，2006．［2］赵千里，刘剑．用矿井通风仿真系统（MVSS）确定通风系统优化改造方案［J］．中国安全科学学报，2002，12（2）：14－19．［3］黄元平．矿井通风［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2003：37－52［4］刘剑，贾进章，郑丹．流体网络理论［M］．北京：煤炭工业出版社，2002：93－96．［5］贾进章，刘剑，耿晓伟．矿井通风仿真系统数学模型［J］．辽宁工程技术大学学报，2003（S1）：88－90．［6］张国枢．通风安全学［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2007．［责任编辑：李月成櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓］（上接第37页）3．03个百分点。

5浮选药剂的研究浮选效果的好坏，浮选药剂是重要的影响因素。

近年来，国内外在捕收剂、起泡剂、复合浮选剂和调整剂等方面进行了大量研究。

复合浮选剂、联合用药、以石油加工产品烯类为原料合成醇类起泡剂和高效安全无污染的生物型煤泥水处理絮凝剂等都成为今后研究开发的重点。

6结语作为煤泥分选的首选技术，浮选始终是国内外研究的技术难点和重点。

浮选是多因素的综合过程，对浮选技术的研究要综合考虑多种因素的交互作用，创造最佳的浮选条件，以实现最佳的分选效果。

浮选技术具有多学科交叉的特点，应进一步加强生物化学、物理化学等相关学科的研究，拓展浮选方法的研究领域。