高硫煤中硫的分布及常規(guī)洗選對(duì)黃鐵礦的影響

1參不同高硫煤的分布情況中國(guó)的平均煤炭成本為1.72%，煤炭成本占20%。2%.大型硫井形成2億t的生產(chǎn)規(guī)模。1994年商品煤中,總產(chǎn)量的4.39%為高硫煤(硫分>3%)。我國(guó)西南地區(qū)高硫煤多,北方地區(qū)硫分低,上層煤硫分低,下層煤硫分高。許多礦務(wù)局當(dāng)前產(chǎn)品的硫分并不高,但隨著采掘深度的增加,高硫煤的問(wèn)題就接踵而來(lái)。能否有效地通過(guò)洗選降低產(chǎn)品的硫分,使其達(dá)到“兩控區(qū)”用煤硫分的要求,直接關(guān)系到煤礦產(chǎn)品的銷(xiāo)路和市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)高硫煤層煤樣中的平均硫分為2.76%,其中硫鐵礦硫1.61%,有機(jī)硫1.04%,硫酸鹽硫0.11%。有機(jī)硫占37.7%,硫鐵礦硫占58.33%。煤中有機(jī)硫以硫醇類(lèi)、各種硫化基、噻吩基等形式存在于煤的大分子中,不可能用物理分選方法分離。黃鐵礦在煤中有多種賦存狀態(tài),有單體解離的,有與煤或脈石共生的,有成團(tuán)塊狀,結(jié)核狀的,有的以細(xì)粒、微粒散布在煤炭中。對(duì)我國(guó)開(kāi)灤唐家莊,烏達(dá)王虎山,淄博夏莊,棗莊山家林,肥城大封,長(zhǎng)廣,下峪口,中梁山,松藻打通,綠山洞,六枝,地宗,四角田,涼水井,天府,石嘴山,兗州等20個(gè)高硫煤煤層煤樣的分析結(jié)果的平均值列于表1。原煤硫分和原煤黃鐵礦硫含量有良好的線性相關(guān)關(guān)系,原煤硫分和有機(jī)硫幾乎沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。其原因是黃鐵礦硫占原煤的70%以上,黃鐵礦硫?qū)偭蚝康淖兓鹋e足輕重的作用,而有機(jī)硫含量只占20%以下。原煤總硫和-1.4浮煤硫分的線性相關(guān)關(guān)系不是很強(qiáng),而原煤有機(jī)硫和-1.4浮煤硫分的線性相關(guān)關(guān)系很強(qiáng),說(shuō)明有機(jī)硫含量對(duì)浮煤硫分起舉足輕重的作用。圖1為以上20個(gè)高硫煤煤層煤樣中黃鐵礦硫的嵌布狀態(tài)。其分布雖然很離散,但還是有規(guī)律可循。50%以上單體解離的黃鐵礦硫可能通過(guò)洗選排除;有可能用重力分選方法分離一部分破碎解離的共生或充填狀態(tài)的黃鐵礦;浸染狀態(tài)的硫與煤炭緊密共生,很難分離。筆者與邢臺(tái)礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司合作,對(duì)邢臺(tái)礦區(qū)章村礦9號(hào)煤中硫分的分布情況進(jìn)行了研究。表2為9號(hào)煤的篩分試驗(yàn)結(jié)果。原煤總硫3.40%,其中黃鐵礦硫2.4%,占總硫的70.59%,有機(jī)硫0.97%,占28.53%?？偭蚝陀袡C(jī)硫含量隨粒度變化不顯著,粗粒級(jí)中,黃鐵礦硫含量較多。表3、圖2為原煤50～0.5mm各種硫分含量與密度的關(guān)系,其基本規(guī)律是隨著密度增加,總硫和黃鐵礦硫增加,有機(jī)硫降低。圖3至圖5形象直觀地說(shuō)明了原煤中總硫、黃鐵礦硫和有機(jī)硫在不同粒度、不同密度物料中的分布。圖3對(duì)不同密度的總硫分布是兩頭高,中間低;圖4黃鐵礦硫集中在+1.9密度級(jí),粗粒級(jí)的黃鐵礦含量大于細(xì)粒級(jí),3～0.5mm原煤的黃鐵礦硫含量又有所增加。圖5說(shuō)明有機(jī)硫主要集中在-1.5,1.5～1.6密度級(jí)中,3～0.5mm原煤-1.5密度級(jí)的有機(jī)硫含量最高。由表3可知,-1.5,-1.6的總硫已超過(guò)2%。該種原煤經(jīng)過(guò)物理分選,精煤硫分必定超過(guò)2%,其中有機(jī)硫接近1.5%。精煤的降硫率只有35%。我國(guó)大量高硫煤中硫鐵礦硫占總硫的比例為60%～70%,有50%左右的黃鐵礦為單體解離的,有可能用物理分選方法脫除。設(shè)分選效率為90%,物理分選方法可以排除的單體黃鐵礦硫?yàn)?0%左右。連生體和充填狀態(tài)的黃鐵礦占黃鐵礦總量的14.22%,設(shè)有一半破碎后解離,對(duì)這部分的脫除率為80%,物理分選方法可以排除的解離后黃鐵礦為6%左右,這樣,黃鐵礦硫的總脫除率可達(dá)到35%。根據(jù)1990年煤層煤樣硫分分析,我國(guó)170個(gè)硫分>2%的礦井平均總硫?yàn)?.83%,浮煤硫分2.19%,降硫率為42.74%。分選效率為85%,則降硫率為36.33%,與以上分析結(jié)果比較一致。對(duì)我國(guó)大部分的高硫煤,可以通過(guò)物理分選方法脫除部分硫分,對(duì)黃鐵礦硫的降硫率在40%左右。對(duì)有機(jī)硫,由于其集中在精煤中,洗選后,精煤的有機(jī)硫含量會(huì)增加。但是,常規(guī)物理分選方法的降硫率并不理想,對(duì)原煤硫分高于3%的煤炭,即使經(jīng)過(guò)洗選,精煤的硫分也很難低于1.5%,有時(shí)要高于2%,對(duì)此必須引起足夠的重視。2煤的破碎、分級(jí)和多段破碎,選擇合適的選煤方法根據(jù)以上分析,對(duì)我國(guó)大多數(shù)高硫煤來(lái)講,常規(guī)物理分選方法可以脫除一部分黃鐵礦硫,但并不令人滿意。為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)和“兩控區(qū)”的要求,有必要對(duì)高硫煤礦井煤炭洗選脫硫的方案進(jìn)行詳細(xì)的研究。由于大部分黃鐵礦是與煤共生的,煤炭破碎后有利于黃鐵礦解離,提高脫硫效率。表4為貴州某煤礦的原煤破碎到不同粒度后,精煤灰分相同時(shí)精煤的理論產(chǎn)率和硫分變化情況。由表4可知,同樣的原煤,破碎的粒度越小,精煤的理論產(chǎn)率越高,全硫越低。說(shuō)明粒度越小,硫分和灰分的分離越充分。另一個(gè)例子是跳汰中煤破碎后,搖床分選的脫硫率隨破碎粒度的減小而增加,如表5所示。由此可知,對(duì)煤炭特別是中煤破碎后,有利于黃鐵礦的解離和脫除。另一方面,脫硫常常是與脫灰同時(shí)進(jìn)行的。煤的密度介于1.25到1.8之間的,矸石的密度大于1.8,一般為2.5左右,黃鐵礦的密度為5左右。只要黃鐵礦、脈石與煤解離,就有可能用重力分選方法將黃鐵礦、脈石和煤分離。重力分選方法有:跳汰、重介、搖床、螺旋分選機(jī)、水介旋流器等。不同設(shè)備適應(yīng)煤炭的粒度和分選效率是不同的。過(guò)去選擇選煤方法時(shí),只是考慮可選性,很少考慮脫硫效率,這種觀點(diǎn)要改變,對(duì)高硫煤要選擇分選效率高的重介分選方法。對(duì)小于0.5mm的細(xì)粒煤泥,可以用小直徑重介旋流器分選。最近國(guó)外用多段重力分選機(jī)分選煤泥,脫硫效率較高。浮選是比較有效的煤泥分選方法,但對(duì)黃鐵礦的分選效率不高。其原因是:浮選是根據(jù)原料表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同而分選的。煤是憎水的,易于粘著在氣泡上進(jìn)入泡沫層,而脈石是親水的不易粘附在氣泡上,留在尾礦中達(dá)到分離的目的。新鮮黃鐵礦的表面是親水的,但黃鐵礦在開(kāi)采、運(yùn)輸和分選過(guò)程中不可避免地氧化后,表面形成硫和似硫化合物而提高了黃鐵礦的可浮性。黃鐵礦與煤一樣表現(xiàn)出很強(qiáng)的疏水性,因此不管是浮選機(jī)或浮選柱,脫硫效率都不理想。國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究,試圖用添加抑制劑,調(diào)節(jié)礦漿pH值,調(diào)節(jié)礦漿電動(dòng)電位,反浮選等方法在浮選中脫硫,但均未達(dá)到工業(yè)應(yīng)用。我國(guó)研究的先進(jìn)的選煤方法如:疏水絮凝,選擇性絮凝在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中得到了滿意的脫硫效果,將來(lái)在煤炭的深度加工中,有良好的工業(yè)應(yīng)用前景?？傊?對(duì)煤炭的脫硫,是與脫灰同步進(jìn)行的,常常是破碎、篩分分級(jí)和多段分選作業(yè)串并聯(lián)進(jìn)行的。要注意以下幾點(diǎn):(1)必須使硫鐵礦與煤炭基本解離;(2)必須根據(jù)硫分在不同粒度中的