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探讨超低灰煤的制备
引言
我国煤炭资源丰富，品种齐全，也是我国的主要能源。但是在煤炭为国民经济发展作出巨大贡献的同时，由于大部分原煤未经加工，不仅转化利用效率低、资源浪费大，而且给环境带来严重的污染。如何做好煤炭的洗选加工、洁净利用、保护生态环境，充分利用优质煤炭资源，提高经济效益，是实施国家发展战略的重要内容之一[1]。近些年，为了适应国家对煤炭洁净利用、低碳能源的要求，制备超低灰煤已成为选煤行业研究的热点，这也为煤炭的转化利用提供了前提保障。
煤炭的超纯制备方法从大范围可分为两种：（1）化学法，化学法虽然具有较好的脱灰效果,但是工艺条件比较苛刻,工艺系统复杂,药剂消耗量大、成本昂贵,此外一些化学法破坏了煤的性质,给煤的质量和使用带来很大的影响,这些给它们的工业化及推广带来一定的限制。（2）物理或物理化学法，与化学法相比工艺较简单、成本较低,对煤的性质破坏较小,此外它也具有良好的脱灰效果[2]~[4]。通过两种方法的对比，本文将探索利用浮选法,为制取超纯煤提供新的可选方案。
1 煤样的分析
本次试验煤样来自贵州某矿2 号井原煤，表1 为2 号井原煤筛分组成表。通过表中数据可以看出原煤灰分为5.2%，属于低灰原煤，且随着粒度的增大，灰分呈升高趋势。原煤中煤泥含量高达25.78%，大块含量很少，说明了煤脆易碎，后来通过浮沉试验也证实了这一点，浮沉煤泥高达3.61%，而且泥化现象严重。
由于煤泥含量高，导致洗选系统中悬浮液粘度增大，介质的回收也很困难，故采用重介作为主选是不合适的。再根据+0.5mm 浮沉表可知，随着密度级的增大，灰分逐渐升高，但-1.3 密度的灰分出现了反常，究其原因主要煤的孔隙率大，成煤的主要是树皮之类。-1.4 密度级的产率高达86.48%，灰分只有1.54%，只需要除去+1.8 密度级的高灰矸石就可以把灰分控制在2.56%，而且可选性很好，即可以用末煤跳汰作为主选设备排出+1.8 的高灰物，得到的跳汰精煤在经过磨矿，最后进入浮选柱制备超低灰煤。
2 试验部分
由于该煤样大块含量少，且煤易碎，在磨矿时采用煤介共磨技术，就是将部分煤泥加入磨矿机中，使煤之间产生共磨，将会增加磨矿效率和降低电量消耗。将该厂生产的跳汰精煤磨碎至-0.5mm 后，进行分步释放实验。表3 为分步释放数据结果，通过分步释放结果就可以预测浮选精煤的最大产率。
由可知，当要求浮选精煤灰分为1.53%时，精煤产率高达84.45%。通过4 次连续浮选就可以得到灰分为0.75%的超低灰精煤，故采用浮选的方法就可以得到超低灰煤，甚至灰分可以达到1%以下，而且可以得到很高的产率。
3 浮选方案的选择
与浮选机相比，浮选柱有着很大的优势，它不仅有利于改善煤泥回收效果，而且能提高资源的利用率，增加企业的经济效益。符合我国能源政策的要求，也符合环境保护的要求。
3.1 浮选柱的结构和原理
为旋流微泡浮选柱的结构原理图。它包括浮选段（或称柱分离段）、旋流分离段和气泡发生器3 部分。其中浮选段又分两个区：捕集区（或称矿化区）和泡沫区（或称精选区）。
气泡发生器在循环矿浆的加压喷射作用下，吸入空气和捕收剂的混合物并粉碎气泡，通过释放压力，析出大量的微泡，然后沿切线方向进入旋流段。在离心力的作用下作旋流运动，气泡和已矿化的气固絮团向旋流中心运动。气泡与从上部给入的矿浆反向运动、碰撞并矿化实现分选。
旋流段的作用是为柱分选段未来得及分选的煤粒提供扫选的环境，以提高精煤产率。被矿化的气泡在浮选柱内上升到上部泡沫区，由于冲洗水的喷淋作用，上升气泡不断受到喷淋水的清洗作用，清除夹杂的高灰细泥，进一步提高了精矿的品味[5]~[6]。
3.2 与浮选机相比较，浮选柱具有以下几个优点
（1）设备结构简单,没有运动部件,重量轻,容积大,占地面积小。基建投资比浮选机小，相同处理量的浮选机和浮选柱的价格相差不多,投资的主要差别在于精矿脱水系统。浮选机精煤脱水真空过滤机还要配备真空泵、气水分离器、滤液泵、冷却水系统、软化水装置等设备。
（2）对于极细颗粒，浮选柱也能达到较高的分选精度，而且流程简单,易实现自动化，对入料的适应性、分选精度和产率都高于常规浮选机。
（3）浮选柱具有浮选机无法比拟的精选区（或称泡沫区）,泡沫层可厚达1~2 m,并有上部冲洗水逆流清洗,二次富集率高，能将气泡中夹杂的高灰细泥进一步清除，达到进一步提高精矿品味的目的。
（4）浮选柱具有明显的节电效果，能耗低 ,易磨损件少,药剂用量省,生产成本低，操作方便。
（5）柱内矿粒和气泡之间平稳的逆流运动,降低了气泡群的上升速度,提高了空气利用率和设备的单位处理能力。
（6）采用独特的外置式气泡发生装置，微泡量大，提高颗粒的矿化几率[7]~[9]。
经过上述对比，在使用浮选法制备超低灰煤时，浮选柱明显优于浮选机。
4 结论
通过上述煤质数据的分析可以得出，采用末煤跳汰+磨矿+浮选柱的工艺流程就可以制备超低灰煤。这种方法可以极大地降低了制备超低灰煤的成本，特别是在磨矿方面采用煤介共磨，而且选用了低成本，低药剂消耗量的浮选柱作为主要设备。故这种生产工艺具有广阔的应用前景和潜在的巨大的经济社会效益，为后续代油水煤浆、优质煤基材料的制备提高了基本保障。
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[参考文献] (References)
[1] 朱昆阳，赵世永，杨兵乾等. MJ 复合药剂浮选法制备细粒超纯煤研究[J].山西化工，2012 年，第2 期，44-46.
[2] 周晓华，刘炯天，赵朝勋等. 超纯煤制备工艺研究现状及发展[J].煤炭技术，2003 年，第9 期，21-23.
[3] 谢登峰. 选择性絮凝-浮选法制备超纯煤的试验研究[J].选煤技术，2012 年，第5 期：25-27.
[4] 谢翠平，杨建国，王羽玲. 超纯煤制备意义及制备方法简介[J].洁净煤技术，2004 年，第3 期：45-47.
[5] 王敦曾.选煤新技术的研究与应用[M].煤炭工程出版社，2005 年3 月第1 版.
[6] 翟爱峰,吕向前,刘炯天. 浮选柱在步峰选煤厂的应用[J].选煤技术，2005，第6 期，15-17.
[7] 马力强. 浮选柱与浮选机工艺系统技术经济比较[J].选煤技术，1999 年，第2 期，23-25.
[8] 岳辉，周平. 浮选柱应用及研究趋势[J].云南冶金，2006 年，第5 期，20-22.
[9] 徐翠芝. 浮选柱在乌达矿区的应用[J].选煤技术，2002 年，第6 期，32-33.
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