孟正琴，陈宗素，张永菊

(六盘水师范学院 化学与材料工程学院，贵州 六盘水 553004)

煤炭是我国的主要能源，占一次能源的70%左右，在未来相当长的时期内，煤炭在我国能源结构中的主体地位不会改变。但煤炭又是不洁净能源，大量燃用煤炭已造成严重的大气污染。造成这一状况的主要原因是煤炭本身的净化技术和方法还不十分完善，特别是占煤炭产量约20%的高灰难选细粒煤还不能得到有效的分选。《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020年》中明确指出：要“促进煤炭的清洁高效利用，降低环境污染”。

随着我国采煤机械化程度的提高、资源地质条件的恶化、选煤厂大型化建设及重介旋流器的广泛应用，高灰难选细粒煤比例急剧增加，特别是-200目的微细煤含量高达90%，煤泥可浮性很差，并呈现继续恶化趋势，使煤泥分选的矛盾更加突出。造成浮选精煤灰分不断升高，回收率降低，并成为严重制约最终精煤产品质量的技术瓶颈。因此，有必要对～0.50 mm细粒级煤泥进行浮选研究。

1 实验材料与方法

1.1 煤样的采集与制备

实验煤样来自于六盘水某洗煤厂，通过研磨与筛分得到～0.5 mm煤样，再继续进行研磨与筛分得到三个粒度级，分别为0.5 0.2、0.2 0.125、～0.125 mm的煤样进行正交实验。

1.2 实验仪器与药剂

药剂：捕收剂采用煤油，起泡剂采用松醇油，均取自当地洗煤厂。

仪器：XFDⅢ型单槽浮选机、振动筛、研钵、过滤机、自动工艺分析仪、101型电热鼓风干燥箱等。均为实验室常规仪器。

1.3 正交实验设计分析

考察粒度级、捕收剂、起泡剂的用量对浮选效率的影响进行了三因素三水平的正交实验，捕收剂为煤油，起泡剂为松醇油。采用L9(34)正交表进行试验设计。

表1 因素水平表

2 实验结果与分析

2.1 煤泥粒度组成

该厂煤泥的精煤综合灰分为17.60%，通过方差分析得～0.125 mm的粒度级的精煤灰分为17.62%为最好的试样中颗粒最小，浮选影响最小。

2.2 捕收剂煤油对浮选的影响

按照上述正交设计的方法，分别做了9组实验，第九组的效果比较好，捕收剂用量400 g/t，起泡剂用量20 g/t，其精煤灰分为13.29%，具体如表2所列。

表2 实验数据表

表2(续)

以精煤灰分为考察指标，对正交试验进行直观分析，结果图表3所列。由于精煤灰分越低越好。由表可知，粒度级取k2水平，即0.2～0.125 mm时，灰分最低；捕收剂取k3水平，即400 g/t，起泡剂取k2水平，即50 g/t时，精煤灰分最低，如图1所示。

此外，由表还可以清楚地看出，粒度级、捕收剂用量、起泡剂用量的极差R顺序为：R(粒度级)>R(捕收剂用量)>R(起泡剂用量)，因此粒度级是影响浮选的主要因素。当中间粒度时，适合于浮选，粒度过大不容易被气泡带动浮出来，粒度过小容易产生造成细泥夹带，造成精煤灰分增加：

表3 正交实验直观分析

图1 因素水平趋势图

此外，为考察煤泥粒度(A)、捕收剂用量(B)、起泡剂用量(C)对精煤灰分是否有显著影响，对正交试验数据进行了方差分析。分别计算总离差平方和SST，煤泥粒度的离差平方和(SSA)，捕收剂用量的离差平方和(SSB)，起泡剂用量的离差平方和(SC)和误差离差平方和的离差平方和(SSe)进行计算，其公式如下：

SSB和SSC计算方法和SSA相同。

由于总试验次数为9，因此总自由度dfT为9-1=8，由于A、B、C有三个水平，因此各因素的自由度为3-1=2。误差自由度dfe=8-2-2-2=2。

再计算均方，其公式如下：

再算F比，其公式如下：

F是服从自由度为(dfA,dfe)的F分布(F distribution)。对于给定的显著性水平，从F分布表查得临界值Fa(dfA，dfe)，如果FA> Fa(dfA，dfe) ，则认为因素A对试验结果有显著影响否则认为因素A对试验结果没有显著影响。

由于dfA、dfe分别为2。F0.01(2，2)、F0.05(2，2)和F0.1(2，2)分别为99，19和9，对比可知，99>粒度级的F比>19，可知粒度级对精煤灰分有显著影响。捕收剂用量F比<9，起泡剂用量F比<9，可知捕收剂用量、起泡剂用量对浮选精煤灰分无显著影响。结果如表4所列。

表4 方差分析表

3 结论

粒度级、捕收剂用量和起泡剂用量三个因素对浮选精煤灰分的影响主次为粒度级>捕收剂用量>起泡剂用量。当当粒度级为0.2～0.125 mm、捕收剂用量为400 g/t，起泡剂用量为50 g/t时，精煤灰分最低，条件最优。粒度级、捕收剂用量和起泡剂用量的F比分别为48.53、1.02和0.03，其中粒度级的F大于临界值，具有显著影响。