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探討超低灰煤的制備
引言
我國煤炭資源豐富，品種齊全，也是我國的主要能源。但是在煤炭為國民經濟發展作出巨大貢獻的同時，由于大部分原煤未經加工，不僅轉化利用效率低、資源浪費大，而且給環境帶來嚴重的污染。如何做好煤炭的洗選加工、潔凈利用、保護生態環境，充分利用優質煤炭資源，提高經濟效益，是實施國家發展戰略的重要內容之一[1]。近些年，為了適應國家對煤炭潔凈利用、低碳能源的要求，制備超低灰煤已成為選煤行業研究的熱點，這也為煤炭的轉化利用提供了前提保障。
煤炭的超純制備方法從大范圍可分為兩種：（1）化學法，化學法雖然具有較好的脫灰效果,但是工藝條件比較苛刻,工藝系統復雜,藥劑消耗量大、成本昂貴,此外一些化學法破壞了煤的性質,給煤的質量和使用帶來很大的影響,這些給它們的工業化及推廣帶來一定的限制。（2）物理或物理化學法，與化學法相比工藝較簡單、成本較低,對煤的性質破壞較小,此外它也具有良好的脫灰效果[2]~[4]。通過兩種方法的對比，本文將探索利用浮選法,為制取超純煤提供新的可選方案。
1 煤樣的分析
本次試驗煤樣來自貴州某礦2 號井原煤，表1 為2 號井原煤篩分組成表。通過表中數據可以看出原煤灰分為5.2%，屬于低灰原煤，且隨著粒度的增大，灰分呈升高趨勢。原煤中煤泥含量高達25.78%，大塊含量很少，說明了煤脆易碎，后來通過浮沉試驗也證實了這一點，浮沉煤泥高達3.61%，而且泥化現象嚴重。
由于煤泥含量高，導致洗選系統中懸浮液粘度增大，介質的回收也很困難，故采用重介作為主選是不合適的。再根據+0.5mm 浮沉表可知，隨著密度級的增大，灰分逐漸升高，但-1.3 密度的灰分出現了反常，究其原因主要煤的孔隙率大，成煤的主要是樹皮之類。-1.4 密度級的產率高達86.48%，灰分只有1.54%，只需要除去+1.8 密度級的高灰矸石就可以把灰分控制在2.56%，而且可選性很好，即可以用末煤跳汰作為主選設備排出+1.8 的高灰物，得到的跳汰精煤在經過磨礦，最后進入浮選柱制備超低灰煤。
2 試驗部分
由于該煤樣大塊含量少，且煤易碎，在磨礦時采用煤介共磨技術，就是將部分煤泥加入磨礦機中，使煤之間產生共磨，將會增加磨礦效率和降低電量消耗。將該廠生產的跳汰精煤磨碎至-0.5mm 后，進行分步釋放實驗。表3 為分步釋放數據結果，通過分步釋放結果就可以預測浮選精煤的最大產率。
由可知，當要求浮選精煤灰分為1.53%時，精煤產率高達84.45%。通過4 次連續浮選就可以得到灰分為0.75%的超低灰精煤，故采用浮選的方法就可以得到超低灰煤，甚至灰分可以達到1%以下，而且可以得到很高的產率。
3 浮選方案的選擇
與浮選機相比，浮選柱有著很大的優勢，它不僅有利于改善煤泥回收效果，而且能提高資源的利用率，增加企業的經濟效益。符合我國能源政策的要求，也符合環境保護的要求。
3.1 浮選柱的結構和原理
為旋流微泡浮選柱的結構原理圖。它包括浮選段（或稱柱分離段）、旋流分離段和氣泡發生器3 部分。其中浮選段又分兩個區：捕集區（或稱礦化區）和泡沫區（或稱精選區）。
氣泡發生器在循環礦漿的加壓噴射作用下，吸入空氣和捕收劑的混合物并粉碎氣泡，通過釋放壓力，析出大量的微泡，然后沿切線方向進入旋流段。在離心力的作用下作旋流運動，氣泡和已礦化的氣固絮團向旋流中心運動。氣泡與從上部給入的礦漿反向運動、碰撞并礦化實現分選。
旋流段的作用是為柱分選段未來得及分選的煤粒提供掃選的環境，以提高精煤產率。被礦化的氣泡在浮選柱內上升到上部泡沫區，由于沖洗水的噴淋作用，上升氣泡不斷受到噴淋水的清洗作用，清除夾雜的高灰細泥，進一步提高了精礦的品味[5]~[6]。
3.2 與浮選機相比較，浮選柱具有以下幾個優點
（1）設備結構簡單,沒有運動部件,重量輕,容積大,占地面積小。基建投資比浮選機小，相同處理量的浮選機和浮選柱的價格相差不多,投資的主要差別在于精礦脫水系統。浮選機精煤脫水真空過濾機還要配備真空泵、氣水分離器、濾液泵、冷卻水系統、軟化水裝置等設備。
（2）對于極細顆粒，浮選柱也能達到較高的分選精度，而且流程簡單,易實現自動化，對入料的適應性、分選精度和產率都高于常規浮選機。
（3）浮選柱具有浮選機無法比擬的精選區（或稱泡沫區）,泡沫層可厚達1~2 m,并有上部沖洗水逆流清洗,二次富集率高，能將氣泡中夾雜的高灰細泥進一步清除，達到進一步提高精礦品味的目的。
（4）浮選柱具有明顯的節電效果，能耗低 ,易磨損件少,藥劑用量省,生產成本低，操作方便。
（5）柱內礦粒和氣泡之間平穩的逆流運動,降低了氣泡群的上升速度,提高了空氣利用率和設備的單位處理能力。
（6）采用獨特的外置式氣泡發生裝置，微泡量大，提高顆粒的礦化幾率[7]~[9]。
經過上述對比，在使用浮選法制備超低灰煤時，浮選柱明顯優于浮選機。
4 結論
通過上述煤質數據的分析可以得出，采用末煤跳汰+磨礦+浮選柱的工藝流程就可以制備超低灰煤。這種方法可以極大地降低了制備超低灰煤的成本，特別是在磨礦方面采用煤介共磨，而且選用了低成本，低藥劑消耗量的浮選柱作為主要設備。故這種生產工藝具有廣闊的應用前景和潛在的巨大的經濟社會效益，為后續代油水煤漿、優質煤基材料的制備提高了基本保障。
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[參考文獻] (References)
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