1、工程碩士學位論文摘要提高浮選效率的研究工程碩士研究生：郝守信 年 級：工程碩士 2002 工程領域：礦物加工工程 學校指導教師：梁鈞臺 企業(yè)兼職指導教師：焦可正中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)） 二零零五年四月分類號學校編號：10290單位代碼:11413工程碩士學位論文論文題目:提高浮選效率的研究英文題目： research of improving flotation efficienc工程碩士姓名：郝守信 年級工程碩士學號 工程領域礦物加工工程學校指導教師姓名梁鈞臺 職稱 副教授企業(yè)兼職教師姓名職稱高級工程師論文完成日期20054論文答辯日期學位授予日期中國礦業(yè)大學（北京校區(qū)）摘要呂礦選煤廠因井下

2、開采方式發(fā)生變化，浮選效率急劇下降，已嚴重制約呂礦的經(jīng)濟 發(fā)展，成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸。為提高浮選效率，本文詳細分析研究了井下各煤層煤質情 況、生產(chǎn)條件及入洗原煤性質變化，針對浮選入料進行了一系列的小浮沉、小篩分和小 浮選試驗，根據(jù)實驗結果進行理論分析，找出制約浮選效率提高的主要因素是入浮煤泥 的可浮性變差，浮選入料灰分一般在26%28%,有時高達30%以上，中間密度級含量 高，細粒級含量高，各粒級灰分比較平均。根據(jù)以上情況，采取的主要改進措施分別為 制定合理的藥劑制度與改進浮選流程、改善浮選入料性質、對浮選系統(tǒng)進行技術改造（其 中包括浮選系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制，浮選設備進行升級改造）。前兩個措施已基

3、本實現(xiàn)， 浮選效率有一定程度的提高；但要進一步提高浮選效率，需進行浮選系統(tǒng)改造，目前正 在進行可行性研究，預期會有良好的效果。關鍵詞浮選效率藥劑制度浮選流程技術改造abstractbecause of varying in the way of exploiting mineral in lujiatuo coal preparation, the sharp decrease of flotation efficiency has restricted economical development in lujiatuo mine and been an obstacle of enterp

4、rise development. to raise the flotation efficiency, the thesis has carefully analyzed macerals in each coal seam, manufactural condition and the as-mined ore change in property; a serial of float-and-sink testing, screen testing, flotation testing have been carried out by flotation test; according

5、to the theoretical analysis by experimental results, the main factor of restricting flotation efficiency has been found, which is that in flotation testing, floatability goes worse, feed ash usually is between 26%28%，even above 30%, the amount of mid-density and fine particles is high and ash in eac

6、h particle distribution comparatively is on average. therefore, relative improved measure respectively has been taken, such as the proper use of flotation reagents, improving flotation process and the property of the feed, and innovation of the flotation technology. the two former measures have been

7、 achieved, and flotation on efficiency has something of improved. however, if the efficiency has a further increase, the flotation system needs reforming. recently, feasibility report is on agenda and we expect to have a better effect.reagents regulations;keywords flotation efficiency;flotation proc

8、ess; technology improvement第一章綜述1.1呂家坨選煤廠簡介31.2國內(nèi)外在提高浮選效率方面所取得成功經(jīng)驗及發(fā)展動態(tài).31.3選題背景41. 4本文研究內(nèi)容和技術路線4第二章浮選的基本原理 第三章 浮選工藝對浮選的影響 第四章呂家坨礦井下煤層煤樣、入洗原煤、浮選入料的試驗研究與理論分析54.1呂家坨礦井下各煤層煤樣的煤質分析54.2呂家坨礦選煤廠入洗原煤煤質資料分析64. 3浮選入料實驗室單元浮選試驗研究64.4浮選入料的分步釋放試驗7第五章提高浮選效率的改造方案85. 1確定合理的藥劑制度85.2采用選擇性強的浮選藥劑95. 3浮選藥劑乳化95. 4fx-iv型浮選

9、工藝參數(shù)自動測控系統(tǒng) 105. 5對現(xiàn)有的浮選設備進行升級改造 105. 5. 1將現(xiàn)有的xjx-t12浮選機改造成噴射式浮選機 105. 5.2分級浮選、混合過濾105. 5.3將現(xiàn)有的xjx-t12浮選機改造成普浮樂型(pneufl0t)浮選機.11第六章結論12第一章綜述1.1呂家坨選煤廠簡介呂家坨選煤廠隸屬于開灤經(jīng)煤股份有限公司，位于呂家坨礦工業(yè)廣場內(nèi)。呂礦選煤 廠是由波蘭卡托維茲選煤設計院設計，1968年建成投產(chǎn)，全部設備均從波蘭引進。原設 計工藝流程為80 13mm級塊煤重介立輪分選，13 0. 5mm級末煤跳汰分選，-0. 5m m級煤泥濃縮浮選，浮選精煤火力干燥。1.2國內(nèi)外在

10、提高浮選效率方面所取得成功經(jīng)驗及發(fā)展動態(tài)微細煤泥浮選及提高煤泥浮選選擇性，始終是國內(nèi)外研究的技術難點和重點。目 前，在國際上出現(xiàn)了一種載體浮選的新概念，即用可浮性較高的顆粒（通常為粗顆粒） 為載體攜帶難浮選顆粒。煤泥中待浮選的細顆粒覆蓋在附屬物或載體顆粒上，使帶有覆 蓋層的顆粒浮起。g atesok等的研究表明，載體最佳顆粒為0. 1 0. 3mm , 被載體與 載體之比的最佳值為0. 02o此時，從灰分為16.3%,全硫分為2.0%的入料中，可選出 粒度為-0. 038min的細粒精煤，其灰分為8. 3%、全硫分為0. 72%、產(chǎn)率為81. 0%。究 其原因，主要為載體和被載體顆粒之間因電荷

11、和反而產(chǎn)生靜電吸引力，在團顆粒表面上 最終達到疏水/親水平衡，從而產(chǎn)生氣泡和團顆粒的雜凝聚現(xiàn)象r2u31o為了提高浮選效果，許多學者在改進和創(chuàng)新浮選工藝上做了大量研究工作。李建中 等針對細泥對浮選精煤污染的問題，提出了分級浮選的流程。王懷法等對高灰極難選煤 泥進行了絮凝浮選的研究，考察了團聚劑用量及種類、攪拌調漿濃度、分散劑用量等工 藝因素對浮選的影響，獲得優(yōu)于常規(guī)浮選的分選效果。脫泥浮選流程，全面改善了浮 選、過濾、澄清等效果，并提出了耙式濃縮機是處理原生煤泥的理想設備。在研究提高 極細煤泥浮選效果的同時，在國際上還注意進行提高浮選粒度上限以簡化工藝流程的研 究。美國r-hyoon等應用新開

12、發(fā)的藥劑對韓國的無煙煤煤樣進行了實驗室實驗，可成功地分選上限為23mm的煤炭。并對1. 410mm煤泥進行了半工業(yè)性試驗，取得了很好結果。1213在浮選設備研制方面特別應該提到的是，為了強化細粒級煤的浮選效果，繼20世 紀60年代以后，浮選柱再次成為研究熱點。在工業(yè)上當采用沖洗水噴沐泡沫時，浮選 柱的精煤灰分可比機械攪拌式降低12個百分點。中國開發(fā)的主要為fcmc型旋流-靜 態(tài)微泡式和fxz型浮選柱，目前在工業(yè)上應用的主要是旋流-靜態(tài)微泡浮選柱和靜態(tài)浮 選柱，已達50多臺。當前各國對浮選柱研究的側重點主要是柱體高度和氣泡發(fā)生器。 大量研究工作表明，浮選柱總的發(fā)展趨勢是氣泡發(fā)生器由內(nèi)部充氣型向外

13、部充氣型發(fā) 展,柱體由高柱型向低柱型發(fā)展2122o1.3選題背景呂礦選煤廠塊煤重介系統(tǒng)、末煤旋流器系統(tǒng)已先后進行了技術改造，選煤效率有了 很大程度的提高，但浮選效率由于井下開采方式及入浮煤泥煤質變差而下降得很快，洗 12級冶煉精煤兒乎不出精煤，浮選精煤灰分降到11%以下很困難。浮選入料灰分高達 30%左右，入洗原煤灰分最高也可達到50%以上，浮選入料灰分減去浮選精煤灰分不小 于16%,按照選煤規(guī)范要求屬于不可浮選的煤泥。而現(xiàn)在的實際情況是煤炭銷售市場火 爆，呂家坨精煤乂屬于煉焦煤的稀有品種肥煤、焦煤，可以說提高浮選效率是呂家坨礦 業(yè)分公司大發(fā)展、快發(fā)展、跨越式發(fā)展的企業(yè)戰(zhàn)略目標的根本需要，是呂

14、家坨礦業(yè)分公 司的經(jīng)濟增長點，因此，提高浮選效率勢在必行。1.4本文研究內(nèi)容和技術路線(1) 對礦井的各煤層煤質資料進行研究分析；(2) 對選煤廠的入洗原煤性質、浮選入料性質進行研究分析；(3) 對浮選入料進行鏡相研究、煤巖分析(4) 對浮選入料進行小篩分、小浮沉、小浮選試驗；(5) 對試驗資料進行研究分析，根據(jù)試驗結果，制定相應的改進措施。第二章浮選的基本原理選煤是將煤按需要分成不同質量、規(guī)格產(chǎn)品的加工過程。目前，選煤方法大致分為 重力選煤、浮選選煤兩種。浮選是分選煤泥最有效的方法，在洗煤廠煤泥按來源的不同 分成兩部分。一是開采和運輸過程中產(chǎn)牛的原牛煤泥，二是選煤過程中產(chǎn)生的次生煤泥。 煤泥

15、的浮選是依據(jù)精煤和肝石顆粒表面性質的差異實現(xiàn)分選的選煤方法。第三章浮選工藝對浮選的影響浮選工藝過程是多因素的過程，各因素間既互相聯(lián)系，乂互和影響，因此浮選過程 十分復雜。即使其它因素都處在最佳的工作狀態(tài)下，由于某一因素的影響，也會使浮選 工藝過程失調。只有各個因素相互配合，且都處于最佳的工藝條件下，才能獲得良好的 浮選效果。影響浮選過程的主要因素，可以歸納為以下五個方面：（1）煤泥的性質；（2）浮選機的工作性能；（3）操作制度；（4）液相性質；（5）浮選工藝流程。在這些因素中，第（1）方面的因素決定著煤的可浮性，并制約其它因素的適應性第四章呂家坨礦井下煤層煤樣、入洗原煤、浮選入料的試驗研究與理

16、論分析4.1呂家坨礦井下各煤層煤樣的煤質分析呂家坨礦各煤層煤質差異較大，總體來說，8槽、9槽、12槽煤質較好，但硫分偏 高，7槽煤質較差，但硫分較低?，F(xiàn)在呂礦井下的實際情況是8槽、9槽煤幾乎沒有了, 12槽煤也所剩無幾，而煤質較差的7槽煤所占比重較大，由于井下開采條件不好，12 槽煤屮全巖所占比重較大，大約占到40%,致使原煤灰分偏高，肝石量增加；煤質較差 的7槽煤煤質情況也不相同，如6175工作面的煤層屮就夾有一層約30-50mm的泥質頁 巖，其極易溶于水，不但對浮選影響極大，對重介影響也很大。7槽煤的顯著特點就是 當屮大兩頭小，總體精煤產(chǎn)率較低，所以入洗原煤屮7槽煤所占比重大，對精煤回收影

17、 響很大，增加精煤產(chǎn)量也很困難，自然選煤效率也不容易提高涮。4.2呂家坨礦選煤廠入洗原煤煤質資料分析在入洗原煤屮+ 18密度級肝石含量大，1. 4-1. 8密度級物料含量較高，-1. 4密度級 物料含量較低；在-0. 5mm級物料屮-14密度級精煤含量占本級為22.22%,灰分為 5. 74%,而1.4-1. 5密度級物料灰分突增到12.78%,這部分物料含量也不少，占本級 的2& 28%,要想增加浮選精煤產(chǎn)率，這部分物料的回收是關鍵。但是，分選密度附近 物料含量越大，煤泥的可選性越差。4. 3浮選入料實驗室單元浮選試驗研究根據(jù)選煤實驗室單元浮選試驗研究方法對浮選入料、浮選精煤、浮選尾

18、礦進行小篩 分、小浮沉試驗。試驗結果詳見表44、表4一5。表4一4浮選入料、精煤、尾礦小篩分表浮選小篩分粒度級 (mm)北浮選入料浮選精煤南浮選入料尾礦物百分比 (%)灰分 (%)百分比 (%)灰分 (%)百分比 (%)灰分 (%)百分比 (%)灰分 (%)+200.5533.450.000.000.000.002.5531.1120-408.2221.962015.144.5732.396.0030.8740-6013.2019.2612.779.7510.5427.9225.2131.8960-805.6814.4116.5210.670.4027.0420.0635.6080-10019

19、.7719.279.4611.2625.1924.907.0539.18100-1206.5221.209.4611.967.5324.707.4541.8812046.0728.5949.6713.2551.7827.2331.6749.82合計100.0023.71100.0012.11100.0026.76100.0039.49表4 5浮選入料、精煤、尾礦小浮沉試驗表密度級浮選入料浮選精煤浮選尾礦a=24.06%r=44.88%a=12.11%r=55.12%a=38.99%rar本r全ar本r全a-1.422.205.9760.6127.26.018.084.459.751.4-1.5

20、30.3012.3126.2611.7913.2114.147.7911.011.5-1.61&1823.126.062.7229.501&1810.0220.331.6-1.815.1535.095.052.2733.2515.158.3543.62+ 1.814.156&212.020.9059.3444.4524.5161.78合計100.0024.22100.0044.8811.78100.0055.1240.11從表4 5資料中可以看出，浮選入料與原生煤泥性質相似，中間密度級含量較大， 占本級的63.63%,兩頭密度級含量小，灰分梯度變化人，*-1.4密度級的

21、5.97%突增 到1. 4-1. 5密度級的12. 31%,分選密度的鄰近密度含量大，由此可見浮選入料的可浮 性極差。從浮選精煤的小浮沉資料也可以看出，1.4-1. 5密度級的灰分對浮選精煤灰分 影響最大；從浮選尾礦的小浮沉資料可以看岀，浮選尾礦帶煤占全級的12. 24%,精煤 損失是比較大的，這些數(shù)據(jù)也印證了入浮煤泥可浮性極差的結論。因此，要想提高浮選 精煤產(chǎn)率，提高浮選效率，要從全面考慮，從整個選煤廠的選煤系統(tǒng)考慮，不是立竿見 影的事。要充分分析論證、調查研究，要進行對比試驗，得出最優(yōu)方案，并總結出可靠 結論，最后應用于選煤生產(chǎn)過程中，以便及時實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。4. 4浮選入料的分步釋放

22、試驗對選煤廠的浮選入料進行分步釋放試驗，以確定浮選精煤的標準實際精煤產(chǎn)率。表47分步實驗結果表分步釋放試驗項目名稱重量(g)產(chǎn)率(%)灰分(%)浮物累計沉物累計產(chǎn)率(%)灰分(%)產(chǎn)率(%)灰分(%)產(chǎn)品一96.7039.2910.0939.2910.09100.0027.65產(chǎn)品二3.301.3420.1840.6310.4260.7139.01產(chǎn)品三3.401.3827.8142.0210.9959.3739.43產(chǎn)品四7.102.8932.1944.9012.3657.9839.71產(chǎn)品五20.908.4932.8353.3915.6155.1040.10產(chǎn)品六114.7046.6141

23、.43100.0027.6546.6141.43合計246.10100.0027.65由分步釋放試驗可以得出以下結論：洗12級冶煉精煤的浮選精煤產(chǎn)率為42.02%,洗14級冶煉精煤的浮選產(chǎn)率為44. 14%?？梢垣@得的最低精煤灰分僅為10.09%。第五章提高浮選效率的改造方案5. 1確定合理的藥劑制度呂家坨選煤廠目前使用的浮選藥劑種類是捕收劑：柴油、起泡劑：仲辛醇；加藥地 點分別是礦漿預處理器、浮選機的一室與二室；加藥方式為分段加藥。藥劑種類與加藥 方式應該沒有多大問題，主要需確定的是藥比與加藥地點。需進行小浮選條件試驗進行 確定。表5 2小浮選條件試驗表小浮選條件試驗起泡劑用量0.0436m

24、l產(chǎn)品累計撲收 用量(ml)質量(g)百分比 (%)灰分()累訃百比 (%)累汁灰分 (%)精煤10.166.5027.1010.7627.1010.76精煤20.242.4017.2812.0544.3811.26精煤30.322.709.2515.3253.6311.96精煤40.417.907.29.17.7260.9212.65精煤50.519.207.8220.3568.7413.53尾礦676.7031.2650.13100.0024.97合計245.40100.0024.97通過小浮選條件試驗可以看岀：只要制定合理的藥劑制度，洗12級浮選精煤的產(chǎn)率可以達到27. 10%,而洗14

25、級浮選精煤的產(chǎn)率較高,可達到53. 63%,5. 2采用選擇性強的浮選藥劑采用澳大利亞進口浮選油替代柴油進行小浮選試驗，結果見表5-3：使用進口浮選 油的精煤最低灰分比使用柴油的要低；12級精煤產(chǎn)率比使用柴油高1.72%； 14級精煤 產(chǎn)率比使用柴油高0.54%。澳大利亞進口浮選油最大特點就是在水中溶解性很好，能與 水很快形成乳濁液，能最大限度地與煤粒、氣泡碰撞吸附，對細泥有很強的選擇性，但 價格太貴，約17000元/噸。表53小浮選試驗表小浮選試驗采用進口浮選油產(chǎn)品質量(g)百分比()灰分()累計百分比 (%)累計灰分 (%)精煤140.2016.2110.1016.2110.10精煤240

26、.7016.4111.6332.6210.87精煤375.5030.4414.0763.0612.41精煤428.7011.5720.8774.6413.73精煤57.202.9026.6677.5414.21尾礦655.7022.4658.36100.0024.13合計248.00100.002435. 3浮選藥劑乳化由于非極性油類捕收劑難溶于水，所以為促進油類藥劑的分散，充分發(fā)揮藥劑的效 能，使用前先將藥劑乳化較為有利。我廠釆用噴射水流乳化器來乳化浮選藥劑。其主要 部件為噴嘴與混合管。具有壓力為1. 5-2. okg/cm2的水流從噴嘴以17-20m / s的高速噴 出后，即在噴嘴外圍形成

27、真空，從而將非極性坯類油吸入，油脂在高速水流的沖擊與剪 切下，在混合管與水混合而分散成乳濁液。通過計算分析得出，浮選精煤產(chǎn)率提高1%, 且使油耗降低了 20%。5. 4fx-tv型浮選工藝參數(shù)自動測控系統(tǒng)浮選是一種比較復雜的生產(chǎn)作業(yè)，浮選效果好壞取決于很多因素。如入浮煤泥的可 浮性、浮選機的工藝性能及其它可調節(jié)操作因素（入料流量、入浮煤漿濃度、藥劑制度、 充其量、浮選機液面高度）傳統(tǒng)的浮選操作，其浮選效果主耍取決于浮選司機的操作經(jīng) 驗和精心管理程度，眼看手調，只能定性操作，沒有定量的概念。而進入浮選的煤漿流量、濃度及藥劑添加量是浮選過程的重要工藝參數(shù)，直接影響 著浮選效果。實現(xiàn)入浮煤漿流量、入

28、浮濃度、浮選藥劑添加量的在線監(jiān)測，并根據(jù)礦漿 流量、入浮濃度的變化而實現(xiàn)浮選藥劑的自動添加，能有效地提高浮選精煤產(chǎn)率。5. 5對現(xiàn)有的浮選設備進行升級改造5.5.1將現(xiàn)有的xjx-t12浮選機改造成噴射式浮選機fjcr12-4型噴射浮選機是在xjx-t12型浮選機基礎上改造而成的。fjcr12-4型噴 射浮選機單位耗電量僅是xjx-t12型機械攪拌式浮選機的51. 67%,浮選藥劑用量前者 僅是后者的69. 17%。fjcr12-4型噴射浮選機對浮選入料中 0. 5mm. 0. 5-0. 25mm粒級 的可燃體回收率分別是95.66%和98. 60%。在相同的浮選時間內(nèi)，fjcr12-4型噴射

29、浮 選機對0. 5mm. 0. 5-0. 25mm粒級精煤的回收率分別是機械攪拌式浮選機的2. 53倍和 2.57倍；同時也可以提高細粒級煤粒的選擇性，進而增加細粒煤的回收率。僅靠降低電 耗、油耗及維修費這三項費用，一年內(nèi)就可回收改造兩臺xjx-t12型機械攪拌式浮選機 為fjcr12-4型噴射浮選機的全部投資34k351o5. 5.2分級浮選、混合過濾分級浮選主要適用于入洗原煤中-0. 5mm粒度級的煤泥量較大，且在-05mm粒度級 中-120目的細顆粒所占比重也較大的情形。呂礦選煤廠的浮選入料中，-120目的細粒 物料所占比重將近50%,比較適合分級浮選流程。分級浮選的原則流程如圖5-4所

30、示。溢流浮選入料i底流xtxt-12機械攪拌式浮選機微泡浮選柱圖5-4分級浮選的原則流程分級浮選的投資費用大概是改造機械攪拌式浮選機為噴射浮選機的3倍。但浮選效 果要好于噴射浮選機：38 ：395. 5. 3將現(xiàn)有的xjx-t12浮選機改造成普浮樂型(pneuflot)浮選機其優(yōu)點是自吸式；選擇性好；回收率高；無磨損部件；能耗僅為機械式的1/3； 設備和廠房投資少。至2003年已有25套普浮斥系統(tǒng)用于世界各地的選煤廠。目前我國 的劉橋二礦選煤廠正在使用普浮樂浮選機，浮選效果非常好。呂礦選煤廠曾使用普浮樂 浮選機的工業(yè)試驗機進行過半工業(yè)試驗，浮選精煤產(chǎn)率可提高27.8%。但價格太昂貴, 大約價值

31、300多萬人民幣，是包括前述兩種改造方案中投資費用最高的，但也是浮選效 果最好的。第六章結論呂家坨礦選煤廠的塊重介系統(tǒng)、末旋流器系統(tǒng)都已相繼改造完畢，選煤效率顯著提 高，但浮選系統(tǒng)的浮選效率明顯偏低，提高浮選系統(tǒng)的浮選效率是選煤廠目前重中之重 的工作。本文對浮選基本理論和浮選工藝對浮選的影響進行了系統(tǒng)的介紹和探討。針對本廠浮選存在的問題進行了研究。在對入洗原煤、浮選入料進行篩分、浮沉分析和對選入料進行分布釋放試騎研究 的基礎上，本文采取了一系列行之有效的提高浮選系統(tǒng)的浮選效率的措施。（1）由于井下開采方式發(fā)生變化，煤質變化很大，本人研究分析井下煤質變化規(guī) 律，得出以下結論：要加強對煤質變化的監(jiān)測，深入了解井下各煤層的原煤性質及開采 條件，以便及時采取措施，避免洗煤生產(chǎn)岀現(xiàn)大的波動。（2）制定合理靈活的浮選流程：如采用中殲磁尾外排尾煤濃縮機，改善浮選入料; 發(fā)揮濃縮機溢流脫泥作用；由一次浮選改成靈活的二次浮選。中肝磁尾灰分一般都在 35%左右，原先這部分物料直接排至原生煤泥池，也是造成浮選入料灰分偏高的一個重 要原因。本文闡述了中肝磁尾走向的改造方案，有效降低