高硫煤礦區(qū)回收煤系硫鐵礦的探索

1、高硫煤礦區(qū)回收煤系硫鐵礦的探索及其在綜合利用中的現(xiàn)實(shí)意義何青松，羅 駿（重慶南桐礦業(yè)公司南桐選煤廠，重慶 萬盛 400803）摘 要：本文介紹了南桐礦業(yè)公司（原南桐礦務(wù)局）高硫煤中煤系硫鐵礦的礦物性質(zhì)、構(gòu)造特征、洗選加工經(jīng)驗(yàn)，闡明了回收煤系硫鐵礦的現(xiàn)實(shí)意義，探索了煤系硫鐵礦高效深度分選新工藝，為高硫煤礦區(qū)的洗選加工與綜合利用提供了一條可供借鑒的新途徑。關(guān)鍵詞：高硫煤；硫鐵礦；回收；綜合利用；探索1 概 述重慶南桐礦業(yè)公司是全國煤炭百強(qiáng)企業(yè)之一，是重慶地區(qū)重要的煉焦煤和動(dòng)力煤生產(chǎn)基地。煤炭資源豐富，煤種牌號(hào)多，產(chǎn)品種類齊全，適用于冶金、電力、化工、建材、民用等行業(yè)的煉焦精煤、選電煤、煤矸石、固硫

2、型煤、硫精砂等五大類別產(chǎn)品；原煤含硫高，平均在3.84.2%，屬于西南地區(qū)典型的高硫煤。從50年代開始南桐礦業(yè)公司就同有關(guān)科研院所合作開展煤的洗選脫硫工作，即開始在井下針對(duì)各煤層上浮硫分的差異，開展分采分裝分運(yùn)工作，60年代采用搖床脫硫技術(shù)對(duì)煤脫硫，70年代開展了從洗矸中回收煤系硫鐵礦的工作，80年代開始了選、硫、電、建、氣的綜合利用實(shí)施，90年代又引進(jìn)了全重介脫硫精選工藝和固硫型煤技術(shù)，2000年后，開展了煤系硫鐵礦高效深度分選工藝與設(shè)備研究工作。多年來，該公司在高硫煤的洗選脫硫、選硫技術(shù)的探索與實(shí)踐方面，走出了一條適合于高硫煤礦區(qū)的洗選加工與綜合利用的生存發(fā)展之路。從1977年至2008年

3、，南桐礦業(yè)公司累計(jì)加工回收煤系硫鐵礦64.36萬噸,直接減排SO2 41萬t，同時(shí)為本公司資源綜合利用電廠提供低熱值燃料煤矸石330萬噸。為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，特別是為硫鐵礦供應(yīng)緊張的重慶地區(qū)提供了寶貴的資源，有力地支持了化肥和化學(xué)工業(yè)，同時(shí)，對(duì)地區(qū)環(huán)保工作做出了重要貢獻(xiàn)。2 煤系硫鐵礦中硫的礦物性質(zhì)2.1 形態(tài)硫及賦存規(guī)律有機(jī)硫主要與煤的大分子結(jié)合在一起，其硫的回收目前尚無工業(yè)化的、經(jīng)濟(jì)的處理辦法。無機(jī)硫指硫鐵礦硫，化學(xué)分子式是FeS2，在礦物學(xué)意義上，是黃鐵礦、白鐵礦及磁黃鐵礦的總稱，但煤系硫鐵礦中后兩者含量極少，故一般說硫鐵礦主要指黃鐵礦。統(tǒng)計(jì)分析近30年各礦井工作面大篩分資料表明，在南桐高硫

4、煤中，硫酸鹽硫占1%3%，有機(jī)硫占30%40%，而硫鐵礦硫達(dá)到60%。2.2 煤系硫鐵礦的構(gòu)造特征煤系硫鐵礦在地層中與煤、高嶺石、蒙脫石等粘土類礦物及方解石、石英等其它礦物共生或伴生，形成單體黃鐵礦或黃鐵礦與煤、粘土巖組成的連生體。見圖1。 圖1 黃鐵礦的不同賦存形態(tài)示意圖2.3 煤系硫鐵礦及其共伴生礦的密度差異（表1）表1 煤系硫鐵礦中的主要礦物密度（單位：g/cm3）金屬礦物礦物名稱黃鐵礦白鐵礦密度4.955.254.894.9非金屬礦物粘土礦物礦物名稱高嶺石蒙脫石水白云母綠泥石密度2.612.68232.652.67其他礦物礦物名稱方解石石英炭質(zhì)頁巖芒硝石膏密度2.72.652.731.

5、52.32.37因此，未來我國高硫煤的比例將會(huì)不斷上升，研究并推廣適應(yīng)性廣、效率更高的選硫工藝具有普遍意義。4.4 選硫尾礦深度開發(fā)利用的需要選硫尾礦粒度細(xì)，一般-0.074mm在80%90%以下，而且硫分高達(dá)10%左右，這是由于現(xiàn)有分選工藝無法選出極細(xì)粒的黃鐵礦所至。在經(jīng)歷了帶式壓濾機(jī)回收、排上矸子山堆存等多種處理方式后，現(xiàn)在南桐兩個(gè)選煤廠在環(huán)保的要求下，都采用了隔膜板框式壓濾機(jī)回收到電煤產(chǎn)品中，南洗一部分礦泥則被磚廠利用 。隨著井下機(jī)采對(duì)頂?shù)装宓那懈?，各種共伴生礦物的數(shù)量必然增加，選硫深度的提高也會(huì)在解離中增加細(xì)泥量，這類產(chǎn)物太多后，去電煤中將嚴(yán)重影響到發(fā)熱量，因此預(yù)計(jì)下一步的選硫工藝應(yīng)該

6、設(shè)計(jì)出一些非沸騰煤產(chǎn)品，通過適度處理后，利用其灰成分性質(zhì)進(jìn)化消化， 那么盡量降低硫含量將對(duì)這些物質(zhì)的增值利用奠定基礎(chǔ)。5 煤系硫鐵礦高效深度分選工藝的探索5.1 開展煤系硫鐵礦高效深度分選工藝試驗(yàn)研究經(jīng)過對(duì)矸石性質(zhì)的研究，結(jié)合選煤選礦技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展，2007年，干壩子洗選廠與國內(nèi)某公司，進(jìn)行洗矸的無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選實(shí)驗(yàn)，采用磁鐵礦粉作加重質(zhì)，合格介質(zhì)的密度：2.12.3g/cm3。試驗(yàn)表明，當(dāng)分選密度大于2.8g/cm3時(shí)可以得到硫品位在35%以上的精礦，但如果要得到硫品位在4%的尾礦時(shí)，精礦的品位應(yīng)控制在28%左右。為了降低改造投資，簡化生產(chǎn)工藝，優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，2008年，南桐選

7、煤廠用細(xì)粒黃鐵礦粉作加重質(zhì)，利用黃鐵礦和其他共伴生礦之間的密度差異和表面性質(zhì)差異，設(shè)計(jì)建成了工業(yè)性中試試驗(yàn)系統(tǒng)，目前，已經(jīng)完成煤系硫鐵礦的高效深度分選試驗(yàn)，試驗(yàn)生產(chǎn)出合格的沸騰煤（硫分<4%）和硫精砂（硫分28%）。5.2 原則工藝設(shè)計(jì) 根據(jù)煤系硫鐵礦高效深度分選工藝試驗(yàn)研究結(jié)果，結(jié)合兩選煤廠30多年選硫生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)原則新工藝為“新型hqs重介旋流器兩段選130mm(100mm)+小直徑重介旋流器兩段選40mm+浮選柱選0.250mm”。原礦250mm去反擊式破碎機(jī)破碎，與環(huán)錘破碎機(jī)相比，反擊破有維修方便、材料耗費(fèi)相對(duì)較少的優(yōu)點(diǎn)。 破碎后的原料進(jìn)入混料桶，用變頻控制的渣漿泵打入“HQS新型三產(chǎn)品重介旋流器”，該旋流器溢流會(huì)出兩種產(chǎn)品，一種是密度<2.2 g/cm3的沸騰煤，以灰分<55%，硫分<4% 浮選出硫精砂，用壓濾機(jī)回收進(jìn)產(chǎn)品。尾礦也用壓濾后匯入高嶺土礦物。6 結(jié) 論1）在高硫煤礦區(qū)大力發(fā)展煤系硫鐵礦的洗選加工是勢在必行、大勢所趨的一件大事，既是最直接的節(jié)能減排手段，又能為化肥工業(yè)提供緊缺的原料，同時(shí)也為選煤副產(chǎn)品的綜合利用創(chuàng)造了條件，可謂一舉多得。2）南桐礦業(yè)公司在煤