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（原南桐礦務局）高硫煤中煤系硫鐵礦的礦物性質、構造特征、洗選加工經驗，闡明了回收煤系硫鐵礦的現(xiàn)實意義，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企業(yè)之一，是重慶地區(qū)重要的煉焦煤和動力煤生產基地。煤炭資源豐富，煤種牌號多，產品種類齊全，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)公司就同有關科研院所合作開展煤的洗選脫硫工作，即開始在井下針對各煤層上浮硫分的差異，開展分采分裝分運工作，60年代采用搖床脫硫技術對煤脫硫，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、氣的綜合利用實施，90年代又引進了全重介脫硫精選工藝和固硫型煤技術，2000年后，開展了煤系硫鐵礦高效深度分選工藝與設備研究工作。多年來，該公司在高硫煤的洗選脫硫、選硫技術的探索與實踐方面，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)公司累計加工回收煤系硫鐵礦64.36萬噸,直接減排SO2 41萬t，同時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。為國民經濟建設，特別是為硫鐵礦供應緊張的重慶地區(qū)提供了寶貴的資源，有力地支持了化肥和化學工業(yè)，同時，對地區(qū)環(huán)保工作做出了重要貢獻。2 煤系硫鐵礦中硫的礦物性質2.1 形態(tài)硫及賦存規(guī)律有機硫主要與煤的大分子結合在一起，其硫的回收目前尚無工業(yè)化的、經濟的處理辦法。無機硫指硫鐵礦硫，化學分子式是FeS2，在礦物學意義上，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%，有機硫占30%40%，而硫鐵礦硫達到60%。2.2 煤系硫鐵礦的構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不斷上升，研究并推廣適應性廣、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，一般-0.074mm在80%90%以下，而且硫分高達10%左右，這是由于現(xiàn)有分選工藝無法選出極細粒的黃鐵礦所至。在經歷了帶式壓濾機回收、排上矸子山堆存等多種處理方式后，現(xiàn)在南桐兩個選煤廠在環(huán)保的要求下，都采用了隔膜板框式壓濾機回收到電煤產品中，南洗一部分礦泥則被磚廠利用 。隨著井下機采對頂?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在解離中增加細泥量，這類產物太多后，去電煤中將嚴重影響到發(fā)熱量，因此預計下一步的選硫工藝應該

6、設計出一些非沸騰煤產品，通過適度處理后，利用其灰成分性質進化消化， 那么盡量降低硫含量將對這些物質的增值利用奠定基礎。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研究經過對矸石性質的研究，結合選煤選礦技術及設備的發(fā)展，2007年，干壩子洗選廠與國內某公司，進行洗矸的無壓給料三產品重介旋流器分選實驗，采用磁鐵礦粉作加重質，合格介質的密度：2.12.3g/cm3。試驗表明，當分選密度大于2.8g/cm3時可以得到硫品位在35%以上的精礦，但如果要得到硫品位在4%的尾礦時，精礦的品位應控制在28%左右。為了降低改造投資，簡化生產工藝，優(yōu)化品種結構，2008年，南桐選

7、煤廠用細粒黃鐵礦粉作加重質，利用黃鐵礦和其他共伴生礦之間的密度差異和表面性質差異，設計建成了工業(yè)性中試試驗系統(tǒng)，目前，已經完成煤系硫鐵礦的高效深度分選試驗，試驗生產出合格的沸騰煤（硫分<4%）和硫精砂（硫分28%）。5.2 原則工藝設計 根據煤系硫鐵礦高效深度分選工藝試驗研究結果，結合兩選煤廠30多年選硫生產經驗，設計原則新工藝為“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去反擊式破碎機破碎，與環(huán)錘破碎機相比，反擊破有維修方便、材料耗費相對較少的優(yōu)點。 破碎后的原料進入混料桶，用變頻控制的渣漿泵打入“HQS新型三產品重介旋流器”，該旋流器溢流會出兩種產品，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，用壓濾機回收進產品。尾礦也用壓濾后匯入高嶺土礦物。6 結 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，同時也為選煤副產品的綜合利用創(chuàng)造了條件，可謂一舉多得。2）南桐礦業(yè)公司在煤