摘要：原新庄孜选煤厂针对二次浮选刮泡组件进行技术改造，实现二次浮选刮泡转速变频控制，在稳定浮选灰分下，改善浮选刮泡效果，同时大大提高浮选尾矿；有效提高浮选抽出率、精煤产率，提升选煤经济效益。
关键词：二次浮选；变频控制；抽出率；产率；经济效益；
1 概述
淮南矿业集团选煤分公司原新庄孜选煤厂2011年技术改造后，采用三产品重介+煤泥重介+浮选+尾煤压滤联合工艺流程，年处理能力为450万吨。粗精煤系统采用双层弧形筛+离心机工艺, 弧形筛筛下物料进入浮选。浮选采用一次粗选、二次精选二段浮选工艺，一次浮选精煤二次精选，二次浮选精矿经加压过滤机脱水后进入精煤系统，加压滤液返回一次浮选。洗选10级精煤,精煤产品由重介精煤、粗精煤、浮选精煤三产品组成，浮选精煤灰分一般控制在10—10.5%。
随着采煤机械化程度加大，原煤性质发生急剧变化，原煤灰分升高、粒度变细；入浮物料性质变化、总量增加，浮选成为选煤产率、效益提高的关键。浮选自动加药实施后，在线测量各浮选机入料量及浮选入料浓度，通过设定相应参数系统计算输出相应的药剂量，一次浮选药剂添加实现自动化；而在入料物料性质变化、粒度变细、总量增加的情况下，如何改善浮选有效分选，稳定浮选精煤灰分，降低精煤水分，保证精煤质量，提高产品效益成为亟需解决的关键问题。
2 改造前状况
原新庄孜选煤厂浮选系统采用一次粗选+二次精选二段浮选工艺。粗精煤系统双层弧形筛筛下物料到筛下水池（即一次浮选入料池），筛下水池上方可补加水控制入浮浓度；通过泵转运至一次浮选矿浆预处理器后进入一次浮选机，一次浮选采用四台型号XJZ-14机械搅拌式浮选机。一次浮选精煤至精矿池后经泵打运至二次浮选，二次浮选采用两台FJCA20-4A型喷射式浮选机。二次浮选精矿经加压过滤机脱水进入精煤产品，滤液水闭路循环回到一次浮选入料池；一次、二次浮选尾矿进入一次浓缩沉降，一次浓缩溢流进入二次浓缩，一次浓缩底流经卧式沉降离心机脱水后进入中煤产品；具体工艺如图：
图1 新选厂浮选工艺简介
通过统计日常生产数据及实验分析，原浮选系统主要存在以下问题：
（1）二次浮选尾矿存在偏低跑粗现象，中煤灰分降低、发热量增加，精煤损失造成产率降低。
（2）二次浮选精选效率不够，细粒级高灰组成多，浮选灰分偏高；浮选灰分偏高不利于精煤质量控制，致使精煤产品频发超灰，超灰扣款造成利润损失。
（3）浮选精煤细粒级高灰组成多，造成加压排料困难，进而影响生产处理量、电耗，生产成本上升。
3存在问题原因分析
煤泥浮选是个极其复杂的工艺过程，这一过程包括的因素很多，决定浮选工艺效果和经济指标的主要因素归纳起来，可以分为五个因素：煤泥的可浮性；入料煤浆特性；药剂制度；浮选工艺流程；浮选机性能和操作条件。而结合实际生产分析，影响浮选效果可控因素主要入料浓度、药剂添加量、充气量大小，形成泡沫的大小、稳定等。
细泥指小于0.03mm的细煤泥，该粒级是浮选的主导粒级，灰分比浮选其它各粒级都高，说明该粒级中含有大量的易泥化矿物质和丝碳。浮选精煤质量的好坏关键在于该粒级的分选，浮选中要尽可能提高其可燃体回收率，更要降低它的非可燃体混杂率。浮选入料中＜0.03mm粒级煤泥由两部分组成：一部分是易碎且亲水的丝碳及黏土矿类矿物；一部分是低灰微细理煤泥。其中高灰矿物泥质对浮选产生的负面影响，主要有害影响如下：
（1）“抢先”吸附一般煤粒应该获得的浮选剂；
（2）无选择性的占据起泡表面，增加一般煤粒粘附气泡的难度；
（3）高灰细泥严重污染精煤，不但使其灰分增高，而且造成泡沫“发粘”，给后续的浮选精煤脱水作业造成困难。
结合以上所述，分析新庄孜厂原浮选系统存在主要问题的原因是＜0.03mm粒级煤泥有效分选差，高灰矿物泥质混入，非可燃体混杂率高，浮选可燃体回收率降低；影响粗粒精煤分选，浮选尾矿灰分降低，浮选精煤产率损失，精煤质量恶化。
4二次浮选技术改造
参考浮游选煤技术，可知高灰泥质混入浮选精煤的几种可调节操作的形式如下：
（1）以机械夹带形式混入浮选泡沫中，即高灰泥质被起泡—煤粒—油滴三相形成的气絮团包裹混入。浮选入浮浓度、浮选剂用量和粘度越大，这种负面影响就越严重。
（2）吸附了大量非极性油类捕收剂的泥质覆盖在起泡表面。
（3）泥质粘附在一般煤粒表面混入。研究发现黏土颗粒边棱部位带正电，它会吸附在带负电的煤粒表面，吸附严重时，形成表面疏水性极差的泥质覆盖层，致使煤粒表面疏水性变差，并难以与起泡粘附，最终损失在尾煤中。同样若低灰细煤泥粘附在煤粒矸石表面，提高了矸石表面疏水性，从而混入浮精中，大大提高精煤灰分。
改善细粒和细泥的选择性，消除高灰泥质的影响，可以采取措施：
（1）药剂制度的合理安排。使用选择性好的浮选剂，且所形成矿化起泡不发粘，易消泡，细泥夹带少；采用分段加药方式，以延长细粒煤泥的浮选时间；
（2）减小入浮煤浆的浓度，降低高灰细泥对气泡的污染；
（3）预先脱除浮选入料汇总的部分高灰细泥，达到改善入浮煤泥可浮性目的；
（4）在煤浆预处理时，为避免过多吸附，适当缩短它们与浮选剂接触时间。
针对原浮选系统存在问题，结合上述高灰泥质混入浮选精煤的形式及善细粒和细泥的选择性可采取措施，原新庄孜厂在现有可实施下对浮选系统原有二台二次浮选机刮泡板电机先后实行转速调整，分阶梯改变刮泡电机转速，对二次浮选刮泡组件进行技术改造：
（1）将原有的二次浮选机刮泡组件断开，一二室和三四室分开驱动控制。
（2）一二室的刮泡板驱动电机改为变频电机，实现变频控制，三四室使用原有电机不变速控制。加快一二室转速，适当缩短细泥与浮选剂接触时间；减小三四室入浮煤浆的浓度，降低高灰细泥对气泡的污染
（3）二次浮选三室补充添加捕收剂。改善后段三室、四室物料表面疏水性，提高浮选有效选择性，从而提高可燃体回收率，提升精煤产率。
（4）二台二次浮选机刮泡板电机先后进行改造，通过两台浮选机平行正交对比试验、二次浮选机分槽试验分析，找出最佳转速、最后二段加药量。在入料组成、浓度一致下，以转速、二段加药量为变量，进行平行正交试验，对比二次浮选可燃体回收率相应指标情况，图形分析找出最佳转速和最佳二段加药量（分别为38转/min，1/3一次浮选捕收剂添加量）。因各地各厂浮选入料组成差异，此处只叙述方法，未付具体试验数据对比表及图形。
5 应用效果
通过二次浮选刮泡组件技术改造，一二室刮泡实现变频控制，提高刮泡速度，合理二段添加捕收剂，改造前后二次浮选数据对比如表2所示。由表2看出：
在精煤灰分基本稳定一致下，通过变频提高刮泡速度，精煤产率较改造前提升1.69%，可燃体回收率提升3.12%，完善指标提高了6.13%，效果明显。
表 2 技术改造前后试验对比
6 经济效益
依据改造前后试验对比，二次精煤产率提升1.69%，占精煤比例按28%计算，精煤产率按40%计算，全年处理量按320万计算，精煤价格按精煤价格按630元/吨计算；
全年利润=1.69%*28%*40%*320*630=381.59万元
7 结束语
原新庄孜厂通过技术改造，实现二次浮选刮泡板转速改为变频控制，通过对比试验找出试验最佳转速、最优二段捕收剂添加量。刮泡变频控制，对不同地区、原煤煤质、入洗性质，最佳转速不同、最优二段捕收剂添加量变化，如何找出最佳转速、最优药剂添加量而达到最佳效果；面对生产实际不断变化煤质，如何在生产过程中找到最佳转速、最优药剂添加量，能否实现实时跟踪控制，提高浮选分选效果、产率；需要进一步思考，值得我们开展针对性的深入研究。
参考文献：
[1] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.
[2] 张波.煤泥浮选的影响因素与生产操作要领[J].选煤技术，2011（8）.
[2] 吴大为.闫锐敏.浮游选煤技术. 徐州：中国矿业大学出版社，2017.
论文作者:易志钦
论文发表刊物:《科技新时代》2019年6期
论文发表时间:2019/8/14
标签：浮选论文; 精煤论文; 灰分论文; 浮选机论文; 新庄论文; 转速论文; 疏水论文; 《科技新时代》2019年6期论文;