浮选剂乳化系统在选煤厂的推广应用.pdf

第 4 期 煤 质 技 术 2 0 0 6 年 7 月 浮选剂乳化系统在选煤厂的推广应用 江明东，闫锐敏，于一栋 唐 山国华科技有 限公 司，河北 唐 山0 6 3 0 2 0 摘 要介绍水喷射式乳化器的结构和工作原理，浮选剂乳浊液添加 系统的安装、使用中的注意事 项以及在镇城底等 3座选煤厂的推广应用情况。 关键 词 水 喷射 式乳 化器 ；浮选 剂 ；乳 浊液 添加 系统 中图分类号 T D9 4 3 ． 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 7 6 7 7 2 0 0 6 0 4 0 0 0 7 0 4 Th e p O p u l a r i z a t i O n a n d a p p l i c a t i o n o f t he f l o t a t i o n e mu l s i o n s y s t e m i n c o a l pr e pa r a t i o n pl a n t s J I ANG Mi n g d o n g，YAN Ru i rai n ，YU Yi d o n g Ta n gs h an Gu o hu a Te c h n o l o gy Li m i t e d Co r po r a t i o n，Ta n gs h a n 0 6 3 0 2 0，Chi n a A b s t r a c t T h e s t r u c t u r e a n d o p e r a t i n g p r i n c i p l e o f wa t e r - j e t t i n g e mu l s o r a r e i n t r o d u c e d ．T h e f i t t i n g o f f l o t a t i o n e mu l s i o n s y s t e m a n d t h e a t t e n t i o n s i n o p e r a t i o n o f t h i s s y s t e m a r e a l s o i n t r o d u c e d ．Th e a p p l i c a t i o n i n Z h e n c h e n g d i a n d o t h e r t wo c o a l p r e p a r a t i o n p l a n t s a r e p r e s e n t e d． Ke y wo r d s wa r e r - j e t t i n g e mu l s o r ；f l o t a t i o n a g e n t ；e mu l s i o n a d d i n g s y s t e m 为贯彻落实科学 发展观、建设 资源节约 型社 会 ，唐山国华科技有限公司 简称 国华科技正致 力于推广应用浮选剂乳化技术 。众所周知 ，选煤厂 浮选 ，所使用的捕收剂 ，绝大部分是石油产品 ，而 我国石油资源短缺 。“ 十一五”规划提 出今后 5年 内单位国民经济产值要节能 2 0 ，因此节省浮选 剂用量 ，是全国各炼焦煤选煤厂迫在眉睫的任务。 1 水 喷射式 乳化 器 浮选 的捕 收剂常为煤油或轻 柴油等石油产品 烃类化合物 ，为非极 性油 类，化 学性质 不活 泼，不溶于水 ，在水 中分散性极差。非极性油类捕 收剂经煤浆预处理器，分散为小油滴 ，油滴与煤粒 接触后 ，在煤表面吸附、展开形成油膜 ，强化 了煤 的疏水性 ，促使其与气泡牢固粘 附形成矿化泡沫。 在相 同的浮选剂添加量的条件下，其分散度越 高 ，则油滴数越多，其直径也越小 ，则 比表面积就 越大，和煤粒接触粘附的概率也就越高 ，从而节省 浮选剂用量 ，提高浮选速度，改善分选效果 。 提高浮选剂分散度有效途径之一是浮选剂的乳 化 。一种液体在另一种液体中高度分散，形成油水 二相不稳定体系的相互作用 ，称为乳化，所形成的 体系 ，称为乳浊液 。乳化要用外力做功来实现 ，乳 化油滴的大小取决于乳化过程所施加于单位质量油 类上的剪切力，剪切力越强，乳化分散度就越高 。 一 般常用 的乳化 器有机 械搅 拌器 、水喷射式乳化 器 、超声波乳化器、胶体磨乳化器等。生产实践表 明水喷射式乳化器性能价格 比最佳 ，工作最可靠 。 水喷射式乳化器结构如图 1所示，压力水从喷 嘴高速喷出，在喷射室内形成负压 。浮选剂 由此吸 人并裹卷到射流 中，经水力冲击、剪切 ，分散成小 于 1 5／ , i n的油滴 ，乳 浊液 由混合管 喷出。此时形 成非极性油类在水中分散 即油为内相，水为连续 的外相的水包油型乳浊液 呈乳白色 。 节 图 1 水喷射 式乳化器 2 浮选剂乳浊液添加 系统 浮选剂乳浊液添加系统如图 2所示。乳浊液既 可添加到人浮煤浆 中，又能添加到浮选机中，实现 分段加药 。该系统在煤浆预处理作业中有 3 个作用。 1 分散 浮选剂 。在 0 ． 2 MP a的工作压 力作 用下，从 喷 嘴喷 出 的射 流 流速 接 近 2 0 m／ s ，喷 射室中形成 了负压 8 4 k P a的真空 即真 空度 为 6 3 8 mIT l 汞柱 ，在强射流剪切作用下 ，浮选剂被分 散成微小油滴。 2 乳浊液与煤浆混合。该添加系统的创新点 是将浮选剂乳浊液添加到浮选人料泵 的进水管里。 因人料泵的叶轮转速和线速度都 比常规矿浆预处理 7 维普资讯 第 4 期 煤 质 技 术 2 0 0 6 年 7 月 1 ～乳 化 泵 ；2 -- 水 箱 ；3 一 乳 化 器 ； 4 一 加 药 掘 斗 ； 5 -- 压力表；6 -- 真空表 ；7 ～ 喷射式 浮选机 ； 8 -- 浮选人料 池 ；9 --浮选人料泵 ；1 O 一各类 阀门；1 1 一滤网 图 2 浮选剂乳浊液添加 系统 示意 器高得多，搅拌力剧增 ，能将乳浊液均匀混合在煤 浆 中 。 3 增加了油类与煤粒接触时间。人浮煤浆预 处理其主要 目的是促使在煤浆 中的小油滴与煤粒接 触附着，并在其表 面展开形 成油膜 ，提高 其疏水 性 。该 过程 是需 要一 定 时间 的 ，如时 间过短 ，煤 粒 上未充分形成油膜 ，就进入浮选机，将会造成浮选 过程滞后 ，泡沫后窜，降低处理能力 。 人浮煤浆经人料泵至矿浆预处理器大约需 2 0 s ， 在涡流泵送的时间内 ，既使乳浊液与煤浆进一步混 合 ，又促进油滴与煤粒接触附着。 另外 ，在该系统中起泡剂与非极性油类同时添 加到乳化器 中，减缓 了乳 化后 的油滴 自动兼 并趋 势 。从物理化学 的界面现象分析 ，油类被乳化后 ， 形成直径小 、数量多的微细油滴 ，其比表面积和总 表面能大大增加 ，则会 自动兼并。而起泡剂属表面 活性 物质 ，它 与油类 一起 添加 时 ，起 到 了乳 化 剂 的 作用 。起泡剂分子定 向排列在油滴上 非极性基朝 向油滴 、极性基朝 向水 ，形 成较厚 、较强 的保护 膜 如图 3所示 ，降低 了油一 水界面表面张力 ，阻 止了油滴相互兼并。 ⑧一 子 图 3 乳 化 剂作 用 示 意 3 安装 、使 用乳化 液 添 加 系统 时应 注 意 的 事项 1 乳化泵的选型。试验表明，水喷射式乳化 器内的负压为 0 ． 0 8 MP a左右 时，乳化效果最好 ， 而此时水压要不小于 0 ． 2 MP a 。故乳化泵扬程必须 大 于 0 ． 2 MP a 。 该泵的流量为各个水喷射乳化器 的流量总和。 8 每个水乳化器的流量可按下式计算 一 J 2 Q一3 6 0 0 Z ‘_ ／ 2 m 。 ／ h 式中 流量系数 ，可取 一0 ． 9 0 ～0 ． 9 4 ； d 喷 嘴直 径 ，d 一0 ． 0 0 4 ～0 ． 0 0 8 ，m； g 重 力加 速度 ，m／ s ； 进 入乳 化器 的水 压 ，mH O。 当乳化用水 中不夹带杂物堵塞喷嘴时 ，可选用 管 道泵 ，不 必设 置水 箱 。 2 管径。①压力水管道 的管径 。管道 内的阻 力与水速平方成正 比，管道阻力越小 ，乳化泵的压 力损失也就越小 。为了保证乳化器进水压力不小于 0 ． 2 MP a ，故参照乳化泵出水 口的口径，并按管道 内水速小于 1 ． 0 m／ s 验算后再确定 。②乳浊液管道 的管径。乳 浊液至浮选 人料泵 的管道 内径确定 为 5 0 mm。其 目的有 2 个 保持足够大的管径，阻力 损失尽量减小 ，使乳浊液以最短的时问 自流到浮选 人料泵 ，避免微小油滴兼并；与浮选人料泵进水管 相交的垂直段 ，在生产停车时，浮选人料池存有静 压 回水 ，管径大一些 ，可避免煤泥沉淀 、堵塞。 3 加药漏斗。加药漏斗与乳化器的连接方式 如图 4所示 。 1 一 真空 表 ；2 -- 乳 化 器 ；3 ～ 球 阀 ；4 一 控 制 板 ； 5 一滤 网；6 --加 药漏 斗；7 ～活接 图 4 乳化器连接示意 加药漏斗的敞 口端直径约为 2 5 0 mm，其直径 较大的目的是避免浮选剂添加时溅落在地面上。加 药漏斗高度约为 3 0 0 mm，其 目的是在漏斗中保持 少许液位，起到密封的作用 ，因吸人空气后 ，会使 浮选人料泵工作不正常。由于在乳化器的喷射室内 负压大 、抽吸作用强 ，只用球 阀来控制漏斗内液位 很 困难 。故 在漏 斗 内放置 1 个 可 提起 的控 制板 ，浮 选剂通过控制板与漏斗之问的缝 隙吸到喷射室 内， 可大大减少空气的进入。 4 应用情况 4 ． 1 镇城底矿选煤厂 镇城底矿选煤厂是一座设计能力为 1 5 0万 t ／ a 3 5 7 t ／ h 的矿井型炼焦煤选煤厂。2 0 0 3年 8月 6日 维普资讯 第 4 期 煤 质 技 术 2 0 0 6 年 7 月 由国华科技总承包进行技术改造，同年 1 2月 8日竣 工投产。其 主要分选设备为 1台 3 G D MC 1 3 o o ／ 9 2 o A 型无压给料 3产品重介旋流器和 1台 F J C 1 6 6型喷 射式 浮选机 。 由于原生煤泥量大 ，选煤厂实际处理能力 已达 4 0 0 t ／ h以上，并改变了技改 的工艺流程 ，将 中煤 磁尾经截粗后也进入浮选作业 ，以致入浮量剧增至 9 0 t ／ h ，还需开动原来 2台 1 6 I n 。 1台 3室的机 械搅拌式浮选机 ，但其分选指标欠佳 。另外 ，该厂 2台 o 3 I n的矿浆预处理器都存在 叶轮转速偏低 ， 浮选剂分散效果较差的问题。 为降低浮选剂用量，改善浮选效果 ，该厂浮选 剂乳化 系统于 2 0 0 5年 1 1月 2 2日正式投 入使 用 ， 使用前 、后 3 个 月的指标见表 1 。 表 1 浮选剂乳化 系统使 用前 后的工艺指标 由表 1可看出 ，乳化系统投产 3 个月期间 ，因 入选原煤煤质变化 ，浮选入料灰分有所提高 ，但浮 选精煤质量稳定 ，分选精度得到改善 ，浮选完善指 标提高了 2 ． 8 9个百分点 。 浮选剂单位用量由 1 ． 5 1 k g ／ * 降到 1 ． 2 4 k g ／ t ， 降低了 1 7 ． 8 8 。按 2 0 0 5年该厂实际入选 2 0 2万 t 原料煤 ，入浮煤泥量为 2 2 ． 5 0 ％计算，预计全厂节 省 浮选 剂 约 1 2 3 t 。 镇城底矿选煤厂开始用清水作为乳化用水 ，乳 化器的喷嘴直径为 6 mm，经实测 3个乳化器共用 5 ． 6 I n 。 ／ h清水，全厂每 日生产共需补加 近百 吨清 水 ，影响洗 水平衡 ，故 改用循环洗 水作为乳化 用 水 ，但前提是洗水必须是清净的。该厂一度洗水浓 度过高 ，影响了乳化效果 ，之后 又恢复用清水。 4 ． 2沪蒙选 煤 厂 沪蒙选煤厂是国华科技按 “ 1 1 ”模式设计的 年处理 6 0万 t 原料煤 1 4 3 t ／ h 的炼焦煤选煤厂 ， 于 2 0 0 4年 1 2月 正 式 投 产，主 选 设 备 为 1台 3 G DMC1 0 0 0 ／ 7 0 0 A型无压给料 3产 品重介旋流器 和 1台 F J C 8 4型喷射式 浮选机。2 0 0 5年 1 2月乳 化系统投入使用。乳化用水为清水 ，乳化器工作压 力为 0 ． 1 8 MP a 。该厂入选原料煤 煤质 波动频繁 ， 故采取跟班调试和对 比检测 ，其结果见表 2 、表 3 。 表 2 在相同浮选剂添加量条件下 的指标 生产条件 浮选剂添加量 人料 灰 分 起泡剂 捕 收剂 ／ ％ 精 煤 尾 煤 可燃体 非 可燃体 回收率 混杂率 浮选完 善指标 灰分／ 产率／ 灰分／ ％ 产率／ ％ ／ ／ ％ ／ ％ 4 ． 2 ． 1 在相 同的浮选剂添加量情况下 由表 2可知 ，由于乳化系统的功用 ，使浮选剂 充分分散和混合 ，促进浮选速度提高 。同时使用乳 化器和矿浆预处理器的生产条件下 ，较只使用矿浆 预处理器精煤产率增加 了 5 ． 4 4个百分点。浮选完 善指标亦相应增加了 2 ． 4 5个百分点 ，但精煤灰分 也增加了 0 ． 4 6 个百分点。 只用乳化器 比只开矿浆预处理器精煤产率提高 了 3 、 5 0个百分点。但其 比两者都使用 的精煤产率 低 1 、 9 4个百分点 ，浮选完善指标虽高 0 、 5 8个百分 点。但 目前尚不能下结论，浮选剂乳化系统就可取 代矿浆预处理器。 4 ． 2 ． 2 在相似的分选指标情况下浮选剂用量对比 在相似的分选指标的情况下 ，同时使用乳化器 和矿浆预处理器 比只用矿浆预处理器的浮选剂添加 量节省 了 2 5 、 4 2 ，其 中起泡剂为 2 6 ． 3 2 ，捕 收 9 维普资讯 第 4 期 煤 质 技 术 2 0 0 6 年 7 月 剂 为 2 5 ． O 0 。 4 ． 3欣 泰选 煤厂 欣泰选煤厂亦是国华科技设计的年处理 3 0万 t 原料煤 7 1 ． 4 t ／ h 的炼 焦煤选煤厂 ，于 2 0 0 4年 1 2月投产 ，主选设备为 1台 3 GDMC 7 0 0 ／ 5 0 0 A 型 无压给料 3产品重介旋流器和 1台 F J C 4 4型喷射 式浮选机 。2 0 0 5年 1 2月该厂推广应用水喷射式乳 化器 ，并跟班调试和检测 。 1 在相同的浮选剂添加量情况下 。由图 5可 知在浮选精煤灰 分 9 ． 0 0 ～9 ． 5 0 的范 围内，同 时使用乳化器和矿浆预处理器的分选指标远好于只 开预处理器的指标 ，前者的精煤产率和浮选完善指 标比后者分别高 8 ． 0 9和 2 ． 8 2 个百分点。 7 0 6 0 5 0 耧 4 0 3 0 2 0 褂 婆 图 5在 相 同 浮 选 剂 添 加 量 情 况 下 的 分 选 指 标 该厂不设浮选人料泵池，浮选人料 振动精煤 弧形筛筛下水是 自流到矿浆预处理器的，浮选剂 乳浊液添加到预处理器的圆锥筒中。若只使用乳化 器停开预处理器时 ，则其叶轮不旋转 ，致使乳浊液 未充分混合在煤浆 中，故分选指标不佳 。 2 乳化器工作压力。在浮选剂添加量基本相 同的条件下 ，乳化器工作压力由 0 ． 1 5 MP a提高到 0 ． 2 0 MP a后 ，浮选剂分散程度进一步改 善，促使 精煤产率和浮选完善指标分别增加了 1 ． 2 3和 1 ． 4 2 个 百 分点 。 5 结 语 用于浮选剂的水喷射式乳化器早已是行之有效 的节能措施 ，但在粗放型经济模式下 ，未引起足够 重视和推广。当今在举国上下建设资源节约型社会 的大潮 中，理应大力推广使用。 该文倡导的浮选剂乳化系统在原基础上有所创 新 ，它 占地 面积小 、投 资 少、能耗 低、易安装 维 护 、操作简便 、运行可靠 ，尤其能有效地降低浮选 剂用量 ，提高精煤产率和浮选完善指标 ，降低生产 成本 ，提高经济效益 ，推广应用前景广 阔。 各选煤厂的煤泥性质各异，采用浮选剂乳化技 术后 ，节油率虽有不同，但效果均很显著 。就全国 而言 ，则更为可观，2 0 0 5年全国炼焦煤选煤厂大 约共入选 3 亿 t 原料煤 ，若煤泥量按 1 5 计算，入浮 煤泥总量为 4 5 0 0万 t ，若浮选剂单位用量按 1 ． 5 k g ／ t 计算 ，全年共消耗 6 ． 7 5万 t 油料。如果全 国选煤 厂均采用乳化节油措施 ，平均节油率按 1 7 计算 ， 则全年可节油 1 ． 1 5万 t 。由此可见，全国选煤厂节 约浮 选剂 的空 间很 大 。 参考文献 [ 1 3 单忠健 ．中国煤炭 工业百 科全 书加 工利用 环 保卷 [ M]．北京 煤炭工业 出版社 ，1 9 9 9 ． E 2 ] 吴大为 ．浮游 选煤技 术 [ M]．徐 州 中国矿 业 大 学 出版社 ，2 0 0 4 ． 作者简介 江明 东 1 9 7 8 一 ，男 ，四川 乐至人 ，工程师 ，现 在 唐山国华科技有限公司从事浮选设备及工艺的研发与推广应用工作。 收稿 日期2 0 0 6 0 4 1 0 美 国通用电气公 司 G E 2 0 0 6年 5月 2 9日 ，美 国通 用 电气 公 司 GE 董事长兼首席执行官杰夫 伊梅尔特在人民大会堂 启动 “ 绿色创想”计划 ，并与中国国家发展与改革 委员会签署 了一份环保技术合作谅解备忘录，双方 约定加强在环境可持续发展方面的合作，内容涉及 能源、水资源 、铁路、航空及照明等方 面。GE公 司将提供先进的技术和方案为中国的能源节约型和 环境友好型产业作出贡献。 “ 绿色创想”是 GE公司的一项全球战略举措 。 GE将大幅度增加对 环保技术的研发投资，帮助全 球客户解决 日益严峻的环境挑战 ，同时减少 自身在 全球生产和经营活动 中的温室气体排放 ，改善其 自 身运营的能源效率平台以达到降低成本的 目的 ，并 以环保产品和服务作为新 的业务增长点 。 ] 0 在华启动 “ 绿色创想“行动 在与发改委的谅解备忘录中，GE表示将 向中 国提供以下先进科技 更洁净的煤炭和气化联合循 环发 电 I G C C技术 ，先进 的风能技术 ，支线航 空 ，先进机车开发，污水 、工业废水再利用及海水 淡化 ，提高建筑物能源使用率并减少对环境影响的 先进材料，高节能、长寿命的照明系统等。 其中作为 “ 绿色创想”产品之一的 “ 更洁净的煤 炭和 I G C C技术”尤为引人注 目。中国的许多工厂 已 经在使用 G E的煤气化技术。作为气化联合循环发电 I G C C 系统的两大主要技术之一，GE煤气化技术 能够更加经济地运用煤炭生产化工产品 。在 I GC C 工厂 ，煤气化技术将煤转化为可用于气化联合循环 发电系统 的合 成气 。与传 统 的火力 发 电厂 相 比， I GC C工厂可大大减少污染物的排放。 傅丛 维普资讯