0 引言
随着我国煤炭加工技术的发展与进步，浮选作为煤泥分选最主要的方法也取得了飞速的发展[1-3]。然而，在-0.5 mm粒级煤泥混合浮选工艺中，往往会出现跑粗或细泥夹带现象[4-6]，从而使企业利益受损或精煤被污染[7-8]。
贵州省六盘水市汪家寨选煤厂煤泥含量大，灰分较高，充分回收煤泥中的可燃体对提高该厂经济效益及保护环境意义重大。为了获取汪家寨选煤厂最佳的浮选工艺流程，结合该厂的实际情况，对其煤泥性质进行了充分分析，对煤泥开展了混合浮选、分级浮选[9]与二次浮选[10]试验研究，并对试验结果进行对比分析，认为二次浮选工艺流程适合汪家寨选煤厂煤泥浮选。
1 煤泥性质分析
1.1 煤泥粒度、密度组成
为了了解汪家寨选煤厂煤泥的粒度、密度组成情况，分别进行煤泥筛分试验和不同粒级煤泥浮沉试验，结果见表1、表2。
表1 煤泥粒度组成
Table 1 Particle size composition of coal slime
由表1可知，该煤泥中存在少量+0.5 mm颗粒且灰分较高，+0.25 mm粒级产率为35.95%，灰分为25.18%，而-0.25 mm粒级产率为64.05%，灰分为22.76%，粗颗粒灰分比细颗粒灰分高2.42%。此外，-0.045 mm粒级产率为10.17%，而灰分为30.81%，灰分明显高于其他粒级，在浮选过程中易造成细泥夹带，污染精煤。
表2 不同粒级煤泥密度组成
Table 2 Density composition of coal slime with different fraction size
由表2可知，该煤泥不能选出灰分小于9%的精煤，当灰分提高到11%时，各粒级浮物产率均在70%左右;而当灰分提高到12%时，浮物产率均在75%以上。
1.2 煤泥可浮性
为了了解不同粒级煤泥的可浮性,对-0.5,+0.25,-0.25 mm三个粒级煤样的分别进行分步释放试验，结果如图1所示，并进行煤泥可浮性评定。当精煤灰分为11.50%时，分别对-0.5,+0.25,-0.25 mm三个粒级浮选精煤可燃体回收率进行计算，结果为69.67%,77.68%,83.96%。依据《煤粉(泥)可浮性评定方法》(GB/T 30047—2013)评定3个粒级煤泥的可浮性等级分别为中等可浮、中等可浮、易浮。
图1 煤泥分步释放试验结果
Fig.1 Results of step-by-step release experiment of coal slime
2 煤泥浮选正交试验研究
目前，国内选煤厂常用的煤泥浮选工艺流程有混合浮选、分级浮选与二次浮选，利用正交试验[11]分别探索3种工艺流程的最佳浮选效果。影响煤泥浮选效果的主要因素除了浮选工艺流程外，还有浮选入料浓度、起泡剂用量、捕收剂用量、充气量、转子转速等，通过浮选单因素探索试验，确定影响该厂煤泥的主要影响因素及水平，结果见表3。
2.1 煤泥混合浮选正交试验
煤泥混合浮选正交试验结果见表4，从表4可看出，浮选精煤产率均在80%左右，浮选精煤产率高，但浮选精煤灰分最低为14.46%，明显高于汪家寨选煤厂重选精煤灰分，浮选完善指标最高为40.53。若降低捕收剂用量，精煤产率会急剧下降。因此，煤泥混合浮选工艺不适合该厂煤泥浮选，故该正交试验不再做各因素主次顺序、最佳水平组合等的讨论与验证试验。
表3 影响煤泥浮选的主要影响因素及水平
Table 3 Main influencing factors and levels of coal slime flotation
表4 煤泥混合浮选正交试验结果
Table 4 Orthogonal test results of coal slime mixed flotation
2.2 煤泥分级浮选正交试验
以0.25 mm为分级粒度将煤泥分为+0.25 mm与-0.25 mm两个粒级，并分别进行分级浮选正交试验，最后计算总的精煤和尾煤的产率、灰分。正交试验结果见表5，由表5可知，浮选精煤产率均在74.77%以上，浮选精煤产率高，但浮选精煤灰分最低为13.50%，也明显高于汪家寨选煤厂重选精煤灰分，浮选完善指标最高为42.08。若降低捕收剂用量，精煤产率也会急剧下降。煤泥分级浮选也不适合该厂煤泥浮选，故该正交试验不再做各因素主次顺序、最佳水平组合等的讨论与验证试验。
2.3 煤泥二次浮选正交试验
煤泥二次浮选流程为首先对-0.5 mm粒级煤泥进行一次浮选，然后将浮选精煤以0.25 mm粒度进行分级，-0.25 mm粒级精煤进行二次浮选，二次浮选过程需补加水，不添加浮选药剂，二次浮选的精煤与一次浮选+0.25 mm粒级的精煤作为总精煤，二次浮选的尾煤与一次浮选的尾煤作为总尾煤。煤泥二次浮选正交试验结果见表6，由表中6号、8号试验结果可知，当浮选精煤灰分小于12%时，其产率在69%以上，浮选精煤产率高，且浮选完善指标最高在45.50以上。
由表6中数据计算可得到煤泥入浮浓度、煤油、2号油3个因素在3个不同水平时的考查指标(浮选完善指标)均值，煤泥入浮浓度均值为43.37,43.95,44.75;煤油耗量均值为43.84,43.92,44.30;2号油耗量均值为45.55,42.93,43.58。通过计算得到三者的极差分别为1.38,0.46,2.62，故各因素的主次顺序为2号油耗量>煤泥入浮浓度>煤油耗量，最优水平分别为100 g/L,240 g/t,120 g/t。经验证，最佳试验条件为煤泥入浮浓度为80 g/L、煤油耗量为240 g/t、2号油耗量为120 g/t。
表5 煤泥分级浮选正交试验结果
Table 5 Orthogonal test results of coal slime fractionation flotation
表6 煤泥二次浮选正交试验结果
Table 6 Orthogonal test results of coal slime secondary flotation
2.4 试验结果分析
由表4—表6的试验结果对比可知：
(1) 煤泥混合浮选、分级浮选与二次浮选均能取得较高的精煤产率，但是混合浮选、分级浮选的煤泥浮选灰分偏高，不能满足实际需要。
(2) 煤泥二次浮选可以获得灰分小于12%的浮选精煤，最佳实验条件为煤泥入浮浓度为80 g/L、煤油耗量为240 g/t、2号油耗量为120 g/t，且精煤产率较高，而煤泥混合浮选与分级浮选若要获得灰分小于12%的浮选精煤，就会造成低灰物料的严重损失。
(3) 3种浮选工艺中浮选完善指标最高的为二次浮选，分级浮选次之，混合浮选最低。
3 结论
(1) 煤泥混合浮选、分级浮选与二次浮选3种浮选工艺中，二次浮选工艺最适宜汪家寨选煤厂的煤泥浮选。
(2) 煤泥二次浮选最佳浮选条件为煤泥入浮浓度为80 g/L、煤油耗量为240 g/t、2号油耗量为120 g/t，浮选完善指标为45.63，浮选精煤产率为69.93%，灰分为11.88%。各因素的主次关系为2号油耗量>煤泥入浮浓度>煤油耗量。
(3) 煤泥二次浮选工艺可有效降低高灰细泥对精煤的影响，降低浮选精煤灰分。
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