導讀：綜述了近年來煤泥浮選工藝、浮選前改質(zhì)、浮選藥劑及處理、浮選機等方面的研究進展，并對煤泥浮選技術(shù)未來發(fā)展方向進行了展望。
煤泥浮選是煉焦煤選煤廠的組成環(huán)節(jié)，肩負著回收細粒精煤和凈化煤泥水的重要任務(wù)。隨著選煤技術(shù)的進步，近年來煤泥浮選技術(shù)在浮選工藝、浮選前改質(zhì)、浮選藥劑及處理、浮選機等方面有了較大的進展。
1 煤泥浮選工藝的改進
1.1 脫泥浮選
部分選煤廠浮選入料中具有較高含量的高灰細泥。高灰細泥不但沒有浮選的價值，而且惡化浮選效果，造成浮選精煤灰分高、尾煤灰分低、浮選劑耗量大，使生產(chǎn)管理處于極為被動的局面。要從根本上解決問題，首要的任務(wù)是在入浮前脫除細泥。脫泥浮選流程見圖1。
圖1 脫泥浮選流程
脫泥設(shè)施有以下幾種：水力旋流器脫泥、耙式濃縮機脫泥和新型脫泥池脫泥。目前使用情況較好的是新型脫泥池，其借助水力分級原理實現(xiàn)浮選入料的脫泥工序，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，脫泥效果好，工作效率高，脫泥池的底流由入料泵輸送至浮選作業(yè)。該池兼有脫泥和入料緩沖兩項功能，投資少，見效快；在生產(chǎn)中可視浮選入料中的細泥含量和灰分，靈活調(diào)整水力分級粒度，控制脫泥量。
1.2 浮選精煤二次精選
生產(chǎn)實踐表明：改善難選煤泥浮選的效果、降低浮選精煤灰分的一個重要途徑是進行浮選精煤的二次浮選。我國許多選煤廠浮選精煤灰分較高，浮選“背灰”嚴重，使得總體精煤產(chǎn)率降低。如開灤礦業(yè)集團錢家營選煤廠的煤泥為難浮煤泥，浮選效果較差，浮選精煤灰分一直高位運行。經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)：浮選精煤中夾帶高灰細泥嚴重是造成該廠煤泥浮選精煤灰分高、產(chǎn)率低、浮選效果差的主要原因。近期該廠進行了“浮選精煤二次浮選”的技術(shù)改造，將精礦中的大部分高灰細泥排除，降低浮選精煤灰分約1. 5個百分點以上，改善了浮選效果，提高了總體精煤產(chǎn)率。目前烏海地區(qū)的部分選煤廠也在進行精煤二次浮選的技術(shù)改造。
1.3 煤泥兩段浮選兩段脫水回收工藝
該工藝是將一段浮選的精礦進入沉降過濾式離心脫水機脫水。為保證沉降過濾式離心脫水機入料中小于0.045 mm細粒級產(chǎn)率小于40%，將粗煤泥弧形篩的篩上物部分摻入浮選精煤，以確保該設(shè)備必要的工藝條件。設(shè)置第二段浮選作業(yè)環(huán)節(jié)，浮選沉降過濾式離心脫水機的濾液和離心液。二段浮選作業(yè)的浮選精煤由壓濾機脫水回收。沉降過濾式離心脫水機的精煤與壓濾機的精煤摻入最終的精煤中。目前該浮選工藝在友誼、君正、田陳等多家選煤廠應用，對可浮性難、選擇性差的煤泥，可有效降低浮選精煤的灰分，同時也避免了可燃體的損失。利用沉降過濾式離心脫水機的優(yōu)勢，不但減少了壓濾機的負荷，而且降低了煉焦精煤的總體水分。
2 浮選前改質(zhì)技術(shù)
2.1 超聲波強化浮選技術(shù)
超聲波強化煤泥浮選的效果在實驗室得到了證實。對準備好的礦漿進行超聲波處理，待礦漿冷卻至室溫后浮選。當超聲波參數(shù)為：超聲頻率40 KHz、處理時間4 min，功率60w，處理趙各莊難浮煤泥后，在其他浮選條件相同的條件下，浮選精煤灰分較普通浮選低1.26%，精煤產(chǎn)率和浮選完善指標分別提高了17.34%和13.15%。試驗表明，超聲波的功率、頻率以及處理時間對浮選的效果影響較大。
但該項技術(shù)只是局限于實驗室實驗，還沒有工藝應用的報道。
2.2 改質(zhì)機改質(zhì)技術(shù)
浮選機葉輪線速度對捕收劑分散度有很大影響，隨著剪切強度的提高，柴油分散度逐步提高；將煤泥經(jīng)不同強度調(diào)漿處理后，采用常規(guī)浮選試驗，結(jié)果表明：調(diào)漿強度對精煤產(chǎn)率有著重要影響，隨著葉輪線速度的提高，浮選精煤產(chǎn)率總體呈增加趨勢。所以浮選前高強度調(diào)漿對浮選是有利的。典型的代表是M—COL2100型表面改質(zhì)機，在山西和河南的某些選煤廠均有使用。最近錢家營選煤廠采用了我國自行設(shè)計的“改質(zhì)機”，也取得了很好的效果。使用表面改質(zhì)機系統(tǒng)，在浮選精煤灰分相當?shù)那闆r下，較普通浮選可提高精煤產(chǎn)率。
2.3 加壓預處理浮選
將煤樣配制成一定濃度的煤泥水充氣加壓預處理，待煤泥水恢復常壓后進行常規(guī)浮選試驗。試驗結(jié)果表明：采用加壓方式對煤泥水預處理，精煤產(chǎn)率和浮選完善指標與壓強成正比，精煤灰分隨著壓強增加小幅度增加。其作用機理為：加壓預處理使煤粒表面擴散層中核化氣泡量增多，在浮選過程中發(fā)揮較大的作用，有效改善了浮選效果。
目前這項技術(shù)的效果得到了實驗室實驗驗證，但工業(yè)還沒有采用。
2.4 氧化煤浮選改質(zhì)
針對高灰氧化煤存在的細粒級含量大、灰分高、難浮選等問題，考察了脂肪醇(乙醇和丁醇)對氧化煤的去氧化作用。浮選機試驗表明：經(jīng)脂肪醇處理后，煤樣浮選效果明顯改善，與空白試驗相比，丁醇處理后煤樣的可燃體回收率提高了12. 99%，精煤灰分降低了16. 63%。丁醇改善氧化煤浮選效果的能力要強于乙醇。但工業(yè)上還沒有應用的實例。
另外對氧化煤采用GD技術(shù)處理的實驗室研究也取得了較大的進展，這將是氧化煤浮選的未來方向。
3 浮選藥劑的處理
3.1 浮選藥劑乳化
浮選藥劑乳化具有重要意義，研究表明，對浮選藥劑進行乳化，可提高浮選速度，節(jié)省藥劑用量，改善浮選過程，提高精煤產(chǎn)率。有代表性的乳化設(shè)備目前有2種：射流乳化系和迷宮式乳化系統(tǒng)。經(jīng)迷宮式乳化系統(tǒng)乳化后的捕收劑破乳時間最少者為15＇57＂，最久者可達36＇8＂。通過觀察分析顯微鏡圖片和數(shù)據(jù)可知乳化細度均在2~6μm范圍內(nèi)。工業(yè)應用表明，使用浮選藥劑乳化器后，柴油由原來的0.85kg/t（干煤泥）左右降到0.59kg/t（干煤泥）左右，節(jié)省柴油約30%；起泡劑由原來的0.15kg/t（干煤泥）左右降到0.11kg/t（干煤泥）左右，節(jié)省起泡劑約26%?？傮w節(jié)油30%左右。浮選精煤產(chǎn)率提高0.48%。
3.2 浮選藥劑霧化
在分析研究目前常用的礦漿預處理器、礦漿準備器優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了將風動噴射霧化浮選藥劑和礦漿跌落相結(jié)合的礦漿預處理理念，研究開發(fā)出了霧化跌落式礦漿預處理器。霧化跌落式礦漿預處理器的結(jié)構(gòu)簡單，能耗為0.388kw.h。激光粒度分析儀測定浮選藥劑的霧滴直徑結(jié)果證明，風動噴射式霧化器是一項分散效果很好的浮選藥劑霧化技術(shù)。在風壓0.08MPa時，按霧滴體積計，霧滴平均直徑為7.89μm。生產(chǎn)實踐證明，浮選效果相近的情況下，使用霧化跌落式礦漿預處理器比采用礦漿準備器，節(jié)省浮選藥劑用量24%以上。
4 浮選新藥劑
4.1 ost促進劑
ost促進劑是近年研發(fā)出的性能優(yōu)異的浮選促進劑，它和柴油或起泡劑互溶，使用時加入現(xiàn)行浮選藥劑中即可。實驗室試驗和現(xiàn)場使用表明：ost浮選促進劑可顯著改善浮選效果，一般情況下精煤產(chǎn)率提高5~10%或節(jié)省浮選藥劑30%左右。該促進劑可使捕收劑與煤粒的吸附更容易，促使同體積捕收劑在煤粒上展鋪更大的面積。不但適用于易浮、中等可浮煤泥的浮選，而且可顯著改善難浮煤和氧化煤的浮選效果。該促進劑屬環(huán)保產(chǎn)品，無毒無味，使用方便。應用該促進劑可顯著改善浮選效果、提到浮選精煤產(chǎn)率，為選煤廠帶來較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。
4.2 由植物油等合成的促進劑
在催化劑的作用下，植物油（棉籽油）中的脂肪酸甘油醋與醇類物質(zhì)進行醋交換反應并醇解反應，生成的高級脂肪酸醇酯顯著降低液—液界面張力，促進烴類油在水中的分散。促進劑的極性官能團也可使煤粒局部親水部位的疏水性提高，有利于降低烴類油的消耗。煤油中加入該促進劑浮選馬頭選煤廠的煤泥，捕收劑用量相當時，精煤產(chǎn)率提高4%左右，精煤灰分略有增加；柴油中加入該促進劑浮選錢家營煤泥，精煤灰分相近的情況下，捕收劑用量減少了50%。由棉籽油制備的浮選促進劑能顯著改善煤(柴)油的捕收性能。
5 抑制劑的實驗室實驗效果
針對選煤廠煤泥浮選精煤灰分高的問題，在實驗室里研究了浮選流程、抑制劑等對浮選精煤灰分的影響。首先對煤泥進行浮選，將一次浮選出的精煤進行二次浮選，在二次浮選過程中添加抑制劑(羧甲基纖維素)，可使一次浮選出的精煤灰分從12.10%降低到9.87%，明顯降低了浮選的精煤灰分，改善了浮選效果。
使用六偏磷酸鈉也可作為浮選抑制劑。試驗確定抑制劑用量為1kg/t（入浮煤泥）時效果最佳。在生產(chǎn)浮選系統(tǒng)應用實踐中，精煤灰分由抑制劑使用前的14.36%降至10.56%，浮選精煤產(chǎn)率僅下降7. 8%。
但抑制劑在工業(yè)選煤工業(yè)上還基本沒有使用的。
6 常規(guī)浮選機的進步和離心浮選技術(shù)
6.1 常規(guī)浮選機的技術(shù)進步
經(jīng)過改進，我國研發(fā)出了XJM-(K)S系列機械攪拌式浮選機，目前該類型浮選機廣泛應用于我國選煤廠。其假底下吸周邊串流的礦漿通過方式對入料量和可浮性變化的適應能力強；以雙層傘形葉輪和組合式定了為核心的攪拌機構(gòu)產(chǎn)生的“W”型礦漿流態(tài)在理論上符合浮選工藝過程；用射流式預礦化器代替常規(guī)礦漿準備作業(yè)，簡化了浮選工藝。目前該浮選機的單槽容積達到40m3。
在總結(jié)2代優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，對噴射式浮選機進行了改進。噴射浮選機改進后的FJC型浮選機見圖2。
圖2 改進后的FJC型浮選機
主要是對充氣攪拌裝置的改造，采用浸沒式充氣攪拌機構(gòu)，這樣可以提高浮選機整機的可靠性。改進后的FJC型浮選機取消了傘形分散器，喉管長度縮短，減少了管路磨損，提高了設(shè)備的壽命。功耗降低，提高充氣均勻度，增強礦漿在假底上的沖擊力，有利于按“W”形向周邊反射，加大了槽內(nèi)的攪拌區(qū)域。槽體截面由梯形變?yōu)榫匦?，有利于設(shè)備的大型化。目前該浮選機的單槽容積達到了48m3。
另外浮選柱的大型化和高效化也取得了一定的突破。
6.2 離心力場中浮選技術(shù)
離心力場中浮選是一項先進的技術(shù)。離心力場中浮選速度較快，可改善精煤中高灰細泥的夾帶現(xiàn)象，強化細煤泥的浮選效果；離心浮選設(shè)備體積小，占地面積少，節(jié)約生產(chǎn)費用。但離心力力場比較適宜細粒的浮選，離心強度不能太大，以免造成粗粒煤的損失。
目前離心浮選設(shè)備主要有以下3類：圓形離心浮選機、浮選旋流器和ASH，它們的結(jié)構(gòu)示意圖見3。由于種種原因，離心浮選技術(shù)在我國發(fā)展很慢。今后在研制新型離心浮選設(shè)備時要充分吸納以往的經(jīng)驗和教訓，特別要考慮到各種不利因素，研制出可靠實用的離心浮選設(shè)備。
圖3 離心浮選設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
7 結(jié)語與展望
煤泥浮選的效果受多因素的影響，對浮選技術(shù)的研究要綜合考慮多種因素的交互效應。首先要把煤質(zhì)研究作為重點，不同的煤質(zhì)采用不同的浮選方式方法，其次要創(chuàng)造最佳的浮選條件，以實現(xiàn)最佳的分選效果。對于高灰細泥含量高的煤泥最好采用脫泥浮選或二次精選工藝。對于抑制劑的使用、高選擇性的浮選藥劑研究及處理方式、浮選前礦漿的預處理等方面是很有潛力的技術(shù)，應加強研究。如高效、環(huán)保、可取代石油類的新型浮選藥劑是未來的研究方向；對藥劑應進行可靠的霧化處理，以提高其使用效果，除現(xiàn)在已有的噴嘴氣壓霧化外，借助于汽車發(fā)動機原理來霧化浮選藥劑不失為一種好的方法。抑制劑的選擇和使用應進一步探索，但要注意的是抑制劑的使用不能煤泥水澄清帶來副作用。加強氧化煤GM浮選技術(shù)研究，爭取早日投入工業(yè)生產(chǎn)。隨著我國選煤廠的大型化，浮選設(shè)備的大型化、自動化、適應性是應亟須解決的問題。離心浮選技術(shù)有其獨特的優(yōu)勢，所以加強離心浮選理論和設(shè)備的研究是一項很有前途的工作。
