首页 >> 文章资讯 >>行业交流 >>其他 >> 2019年最具影响力优秀论文选登06——《稀缺炼焦煤中煤再选潜势研究》
详细内容

2019年最具影响力优秀论文选登06——《稀缺炼焦煤中煤再选潜势研究》

时间:2020-12-24     作者:夏灵勇,魏立勇,刘敏,田立新,桂夏辉【原创】

炼焦煤是一种重要的化工原料,稀缺炼焦煤指的是肥煤、焦煤和瘦煤等炼焦主力煤。从数量上分析,我国炼焦煤资源占全部煤炭资源储量不到30%,储量远小于动力煤资源;从种类上分析,肥煤约占煤炭总储量的3.38%、焦煤约占5.39%、瘦煤约占3.38%,焦煤和肥煤的粘结性强,是炼焦用主焦煤,约合占炼焦煤储量的35%。随着煤炭工业不断发展,埋藏较浅的优质炼焦煤得到大力开发,炼焦煤资源逐渐转向深地开采。随着炼焦煤的大规模开发,炼焦煤的原煤品质变差,约20%左右的炼焦煤为难以直接利用的高硫煤,可利用的低硫煤也存在可选性差的问题。现有炼焦煤分选工艺会产生大量中煤,这部分中煤由无机矿物和有机煤岩组分紧密连生而成,若采用一次分选,会导致大量可燃体含量在65%左右的中煤产品,被作为民用煤或电煤使用,以炼焦煤的价值发挥动力煤的作用,致使大量优质稀缺炼焦煤资源严重浪费。据不完全统计,近年来我国炼焦煤原煤产量均超过12亿t/a,其中肥煤、焦煤约3.80亿t/a,一次分选合计产生中煤约为入洗量的20%30%,灰分约为35%,若按产率25%计算,肥煤、焦煤的中煤产量约为0.95亿t/a,造成近0.7亿t/a纯炼焦精煤的浪费。

中煤可以经过解离再选回收大量质量合格的稀缺炼焦煤,能产生很好的社会效益和经济价值。许多专家学者对中煤再选工艺进行了研究,比如采用TBS分选、重介质旋流器分选和浮选等分选方法对中煤解离再选工艺开展试验和应用研究,也提出众多中煤解离再选工艺,但系统的对炼焦中煤再选潜势分析较少。中煤再选技术难点之一是破碎解离程度和浮选效果的协调问题,脉石矿物嵌布粒度会影响解离的粒度上限,当嵌布粒度较小时,破碎上限也较小,由于现有破碎机存在过粉碎的现象,导致破碎后产物细粒级含量急剧增加;若物料选择性破碎能力差,很可能导致大量高灰细泥的产生。高灰细泥的浮选选择性差,虽然分选过程中可以通过设备和工作参数调节来改善浮选精煤质量,也可以通过改变矿浆离子环境来调节颗粒和气泡间相互作用来减少细泥罩盖和夹带的现象,但是要在低破碎上限的前提下高效回收优质稀缺炼焦精煤难度依旧很大。

为了研究钱家营选煤厂中煤再选可行性,推动中煤再选工艺的发展和完善,对钱家营选煤厂稀缺炼焦肥煤洗选产生的块中煤、末中煤和浮选中煤进行特性分析,开展破碎解离和再选试验研究,对三种中煤再选进行了潜势分析。

1 煤质特性分析

开滦集团钱家营选煤厂原煤入选量达6.00Mt/a,主要为稀缺的炼焦肥煤,选煤厂分选系统由重介系统和浮选系统组成。入料经13mm分级后,>13mm粒级煤采用立轮重介质分选机主再选,其重介块中煤约占全厂原煤量的1.5%,约占中煤产量的6.97%130.5mm粒级煤采用两产品重介质旋流器主再选,旋流器末中煤约占全厂原煤量的13%,约占中煤产量的60.47%;<0.5mm粒级煤采用浮选机主再选,浮选尾煤经过分级旋流器分级,底流粗粒物料经过沉降过滤式离心机脱水得到浮选中煤,约占原煤量的7%,约占中煤产量的32.56%

不同种类中煤组成占比如图1(a)所示,不同种类中煤的浮物累计曲线如图1(b)所示。

T1.jpg

图1  炼焦中煤特性曲线

分析可知,在要求灰分较低的前提下,解离程度顺序为:块中煤(0.5mm)>末中煤(0.5mm)>浮选中煤>末中煤(0.5mm)>块中煤。这与理论规律相符,即随着粒度减小,煤矸解离度增高,且煤质易碎;块中煤和末中煤<0.5mm粒级部分显然解离的较好,但是这部分占比较低,应该着重研究块中煤>0.5mm粒级、末中煤>0.5mm粒级和浮选中煤的再选潜势。

破碎解离与再选潜势分析

2.1 破碎上限和破碎方式

物料破碎上限和破碎方式对能耗、分选效果和工艺合理性有着至关重要的影响。破碎环节中,若破碎上限较高,煤矸连生体仍然紧密结合,不能充分解离,导致分选产品的灰分、产率等指标难以达到预期;若破碎上限过低,过粉碎现象将会加重,<0.074mm粒级微细粒含量急剧增加,导致矿浆黏度增大,恶化浮选环境,并造成后续产品脱水和煤泥水处理难度增大。根据破碎方式探究试验研究结果,确定块中煤、末中煤破碎上限为1mm,破碎设备选用锤式破碎机。由于浮选中煤粒度较小,故采用磨矿的方法释放精煤,通过改变磨矿时间控制磨矿产物粒度。

2.2 块中煤解离与再选潜势

块中煤破碎上限为1mm时,产物粒度组成见表1,分析可知10.22mm粒级占比61.26%,灰分为32.61%,而<0.22mm粒级占比37.84%,灰分为25.69%。浮物累计曲线如图2所示。

表1  块中煤破碎至<1mm粒级筛分试验报告表

图2  块中煤破碎解离产物浮物累计曲线

由图2可知,当累计灰分为一定值时,块中煤破碎后<0.22mm粒级物料的累计产率高于全粒级的累计产率,而>0.22mm粒级物料的累计产率低于全粒级的累计产率,说明<0.22mm粒级物料的煤矸连生体得到较好的解离,而>0.22mm粒级物料的解离效果较差。在精煤灰分为12.5%时,精煤理论产率约为47.08%

为研究块中煤的粗煤泥再选潜势,对10.22mm粒级物料进行螺旋分选机分选,分选产品各项指标见表2。螺旋精煤灰分达25.03%,产率为70.04%,这是由于螺旋分选机的分选密度较高,大量高密度物料进入精煤,导致螺旋精煤灰分和产率都较高。由图2中>0.22mm粒级曲线可知,当要求灰分为25.03%时,精煤理论产率应为82.68%。由此可计算粗煤泥分选环节的数量效率为84.71%,且粗煤泥灰分很难达到分选指标要求。

表2  块中煤破碎产物>0.22mm粒级粗煤泥螺旋分选试验结果(入料浓度300 g/L)

B2.jpg

为探究煤泥可浮性,对块中煤破碎后的<0.22mm粒级物料进行分步释放试验,试验条件为入料浓度为80g/L,煤油用量为450g/t,仲辛醇用量为10g/t,充气量为0.2L/min,叶轮转速为1800r/m。分步释放试验结果如图3所示。

T3.jpg

图3  块中煤破碎后<0.22mm粒级的分步释放精煤累计曲线

由图3可知,在灰分达标的前提下,分步释放的实际产率仅为理论产率的一半,分选效率为50%,远低于预期分选效率,因此该部分煤泥的浮选环节还有很大的提升空间,所以后续以柴油为捕收剂,仲辛醇为起泡剂,开展了药剂用量、调浆强度、浮选搅拌强度、泡沫层厚度等条件的探索试验,并进行粗选+精选浮选工艺的相关试验,得到最佳浮选条件。在最优浮选条件下得到的浮选产物指标见表3。由表3数据可知,块中煤解离后<0.22mm粒级的浮选精选灰分可以达到11.91%,产率达24.14%,为合格精煤。

表3  块中煤破碎至<0.22mm粒级在最优浮选条件下的浮选试验结果

B3.jpg

2.3 末中煤解离与再选潜势

末中煤经过锤式破碎机破碎解离后进行筛分试验和浮沉试验,得到10.5mm粒级物料占28.48%,灰分为27.28%;<0.5mm粒级物料占71.52%,灰分为24.89%。根据浮沉试验结果绘制的末中煤解离产物浮物累计曲线如图4所示。

T4.jpg

图4  末中煤解离产物浮物累计曲线

由图4分析可知破碎产品中10.5mm粒级解离效果差,而<0.5mm粒级有一定的解离效果,说明嵌布粒度明显小于0.5mm。当要求精煤灰分为12.5%时,精煤理论产率约为16%,理论产率极低,所以破碎至1mm后,10.5mm粒级粗煤泥基本不具备直接分选的能力,需要进一步破碎解离才可能回收合格精煤。

由于粒度越细解离效果越好,因此在<0.5mm粒级物料中选取<0.25mm粒级部分进行分步释放试验,寻求末中煤再选的可行性,分步释放试验结果如图5所示。

T5.jpg

图5  末中煤解离产物中<0.25mm粒级物料的分步释放试验精煤累计曲线

由图5可知0.25mm粒级物料的实际产率远低于理论产率,且至少经过4次精选才能回收合格精煤。对破碎产物<0.25mm粒级部分开展药剂制度优化试验,浮选产物指标见表4,随着捕收剂用量的增加,精煤灰分和产率都逐渐增加,但是精煤灰分最低为15.61%,达不到预期指标。

表4  末中煤解离产物中<0.25mm粒级物料的药剂制度优化浮选试验结果

B4.jpg

由试验可知,末中煤破碎后10.5mm粒级粗煤泥不具备分选条件,而解离效果较好的<0.25mm粒级煤泥经过浮选精煤灰分仍然达不到预期指标,所以末中煤很难通过解离再选回收合格精煤,再选潜势差。

2.4 浮选中煤解离与再选潜势

由浮选中煤特性分析得知,其粒度基本上小于1mm,总灰分达49.24%,很难直接分选得到高品质精煤。鉴于其粒度较细,因此选用螺旋分选机抛尾的方法回收灰分较低的精煤,然后对螺旋精煤进行磨矿试验和再选试验,回收合格精煤。

浮选中煤进行螺旋分选后的产品指标见表5,螺旋精煤产率为46.28%,灰分为26.50%,大多数高灰煤泥进入螺旋尾煤,使精煤再选的浮选环境得到很大改善。对螺旋精煤进行粒度、密度分析,由筛分试验结果可知,>0.25mm粒级物料占比75.04%,灰分为23.82%,<0.25mm粒级物料占比24.96%,灰分为32.96%,浮选精煤中细粒物料含量相对较低,但是灰分较高,所以浮选中煤解离再选要着重考虑螺旋精煤中>0.25mm粒级部分。螺旋精煤浮物累计曲线如图6所示,在灰分为12.5%时,两部分物料的理论产率分别约为56%70%,全粒级产率约为59%,分选效果较好。

表5  浮选中煤螺旋分选试验结果

B5.jpg

T6.jpg

图6  螺旋精煤浮物累计曲线

将螺旋精煤按0.25mm分级,>0.25mm粒级物料磨矿处理后浮选,分别考察磨矿时间为3.551015min对解离效果的影响,<0.25mm粒级物料直接浮选。为了考察磨矿时间对浮选效果的影响,对磨矿产物进行浮沉试验和分步释放试验,不同磨矿时间下螺旋精煤解离后产品浮物累计曲线如图7所示、不同磨矿时间下螺旋精煤分步释放浮物累计曲线如图8所示。

图7 不同磨矿时间下螺旋精煤解离后产品浮物累计曲线

图8  不同磨矿时间下螺旋精煤分步释放浮物累计曲线

从图7可知,曲线依次向左上角略微凸起,表明精煤释放速率随磨矿时间增加逐渐减慢。当精煤灰分为12.5%时,磨矿时间3.551015min对应的精煤理论产率分别约为54%55%66%70%,随着磨矿时间增大,精煤释放量越大。

由图8可知,磨矿时间3.55min对应的精煤产率明显高于磨矿时间1015min,出现这一现象的原因是磨矿时间过长,导致<0.074mm粒级物料含量快速增长,而这部分物料选择性差,易造成精煤污染。灰分为12.5%时,精煤产率可达40%以上,具有进一步分选研究的价值,所以浮选中煤解离再选的潜势较大,经济价值相对较高。

结论

(1) 块中煤解离试验表明,锤式破碎机解离后全粒级精煤理论产率为47.08%,当要求精煤产品灰分为12.5%时,>0.25mm粒级部分经螺旋分选机分选得到精煤产率为70.04%,精煤灰分达25.03%。<0.22mm粒级物料进行了药剂优化、高泡沫层浮选、粗选+精选等试验探索,只有粗选+精选可以生产出质量合格的精煤产品,但产率仅有24.14%,产率较低。

(2) 末中煤解离试验表明,在破碎粒度上限为1mm情况下,10.22mm粒级在灰分12.5%时理论产率很低,直接通过分选回收合格精煤的能力很低;<0.22mm粒级分布释放的实际产率不到理论产率的1/3;在浮选条件优化之后,浮选精煤的灰分仍然难以达到12.5%以下,再选难度较大

(3) 浮选中煤经螺旋抛尾后,原煤灰分由49.30%降低到26.50%,产率为46.28%,降灰效果明显。螺旋抛尾后,当要求精煤灰分为12.5%时,理论精煤产率为61%左右。解离后浮选中煤分步释放精煤累计曲线表明,在磨矿时间为3.5min时,实际分选产率达到最高,产率为50.05%。浮选中煤具有较好的再选价值。

◎作者简介:夏灵勇(1962—),辽宁岫岩人,教授级高级工程师,硕士,从事选煤、煤质技术管理工作。

◎引用格式:夏灵勇,魏立勇,刘敏,等.稀缺炼焦煤中煤再选潜势研究[J].选煤技术,2019(1):18-23.



最新评论
请先登录才能进行回复登录
最近仓储发货

快速物流

品牌企业直接供货

正品低价

各类选煤企业直接入驻

企业入驻

一站式服务售后保障

贴心服务

严格审查,值得信赖

卓越口碑

服务热线

010-61196456
支付方式
商家服务
合作伙伴&支持单位

手机版

公众号

Copyright 2014-2019, www.56cpm.com, All rights reserved  京ICP备19029512号
seo seo