随着煤炭产量和煤炭洗选工业的迅速增长，以及部分水采矿井煤泥水的排放，致使煤泥的产量逐年增加。据统计1997年我国煤泥产量达1500多万吨，这些煤泥中只有很小比例的可以被合理利用，部分被矿区周围居民作为燃料直接燃烧，这就造成了能源的浪费，同时煤泥大量积压，造成严重的地面污染和水污染。因此如何提高煤泥的经济、降低对环境的污染也一直是国内外的一个难题。

　　1煤泥应用的现状目前人们对煤泥制浆和锅炉燃烧做了大量的研究工作，取得了很大成就。煤泥制浆技术具有成本低、易操作等特点，目前该技术已经应用于工业生产。但由于煤泥灰含量高，煤泥浆燃烧也造成了燃烧炉内温度低、除尘和底灰清除等一系列问题。一些学者研究了煤泥造粒，在煤泥压滤的过程中控制水分含量，然后采用机械造粒机将煤泥挤压成适合各种锅炉燃烧的成品，将煤泥商品化，提高其商品。国内外学者为了提高煤泥浮选的效率，对煤泥浮选的工艺、药剂种类和剂量进行了广泛的试验研究。

　　1984年，美国密苏里-罗拉大学的Mazurkiewicz等人将高压水射流技术用于非金属矿的粉碎。高压水射流粉碎技术其粉碎机理不同于传统的粉碎技术，其主要优点如下（1）节理式粉碎，粉碎能耗低、效率高；（2）高速水射流具有很好的解离性与分离特性，在粉碎过程中可以使颗粒内部不同组分更好地分开；（3）颗粒粉碎过程中不会被污染，粉碎后的颗粒杂质易于分离，可以制备高质量、高纯度的超细粉体；（4）粉碎后颗粒表面不发生表面改性，颗粒的原始形貌、光洁度和天然的物理化学性质可以很好地保持；（5）粉碎设备结构简单、易于维护，粉碎不造成粉尘和噪声污染。

　　本文从试验出发介绍了煤泥浮选的一种新工艺。该工艺是将高压水射流粉碎技术应用于煤泥的粉碎，粉碎后的煤泥颗粒经水力旋流器进行分级，粗颗粒从底流口出来后再次粉碎，溢流口出来的细颗粒进行浮选。试验结果表明，水射流粉碎后浮选得到精煤的灰分和全硫含量都要远低于煤泥颗粒直接浮选的精煤含量。浮选后得到的精煤具有较小粒=8.35Mm、较低的灰分和全硫含量，是制备水煤浆理想的原料。用该种精煤制备的浆可以解决普通煤泥水煤浆燃烧锅炉温度低、除尘和底灰清除等一系列问题。

　　2试验部分21试验中的主要设备试验装置如所示。该示意图主要由三部分组成。

　　211高压水射流粉碎机高压水射流粉碎机是在后混合磨料射流设备基础上开发出来的一种新型的粉碎设备。其原理是把粉体颗粒加入高速水射流中，水射流作为加速载体对粉体颗粒进行加速，然后将高速的粉体射流喷射到坚硬的靶板上，使粉体颗粒与靶板间产生强烈冲击，从而粉碎颗粒。高速射流的引射作用，将粉体颗粒卷吸到准直管中与射流混合。水射流对颗粒加速的过程中，颗粒和射流进行着动量交换，终颗粒撞靶前的速度约为水射流速度的7394艺参数对粉碎效果都有直接影响，在试验中泵的压力为48MPa，喷嘴直径为1.1mm. 212水力旋流器高压水射流粉碎过程中，颗粒破碎主要靠颗粒冲击作用，粉碎后粒度分布不均匀，对于粒度较大的颗粒需要再粉碎，粉碎后颗粒分级设备是必不可少的。试验中用水力旋流器对粉碎后颗粒进行分级。根据试验要求的粒度，设定水力旋流器的相关参数。符合粒度要求的颗粒将从水力旋流器的溢流口得到，不符合粒度要求的大颗粒从底流口出来后将再次粉碎。水力旋流器的直径为75mm，进口压力为0.2MPa. 2.1.3发泡浮选设备该部分装置是将水力旋流器溢流口得到的细煤泥颗粒通过浮选得到精煤。浮选是选煤中常用的脆性材料高速冲击破碎的断裂结构22试验中所用煤泥的性质试验用煤泥来自唐山矿务局赵各庄选煤厂。该选矿厂浮选精煤灰分为1078，精煤产率为45.53.煤泥灰分含量为22.88，全硫含量为09476，可选程度为难选。煤泥颗粒的粒度组成如表1所示。

　　表1煤泥颗粒的粒度分布粒级/pm占本级/ 3试验结果及分析3.1水射流粉碎的机理水射流粉碎机是基于冲击粉碎的原理设计的，即水射流对颗粒主要起加速作用，颗粒粉碎主要是高速运动的颗粒与靶之间以及颗粒间的冲击作用。

　　假设颗粒的质量为mp，密度为p波速为c，冲击速度为Up.则颗粒与靶冲击前具有动能为：W=mpUp/2假设颗粒与靶进行正碰撞，撞击发生时，在撞击面产生一扰动，这种扰动在靶上是顺着方向传播的顺波，在颗粒中是逆着方向传播的逆波。根据连续条件可知，在冲击面上颗粒与靶的波后质点速度相同，因为靶的质量、面积和刚性都远远大于颗粒，当颗粒与靶冲击时，靶表面的质点速度几乎为零，所以颗粒的波后质点速度也为零。根据动量守恒条件下可得到颗粒的冲击压力为：Pp=ftCUp由上式可知，颗粒与靶的冲击力与颗粒速度、波速、密度成正比。一般情况下煤颗粒的波速在4000m/s左右，密度在1500kg/m3左右。在我们的试验中，泵的工作压力为46MPa，水射流的速度为300m/s，射流加速颗粒使颗粒的速度达到水射流速度的70.由上式可得到的冲击压力为1260MPa，比水射流的压力大26倍，颗粒在如此大的压缩应力作用下，会产生强烈粉碎。

　　水射流粉碎过程中，强烈的冲击作用是颗粒粉碎的主要因素，同时喷嘴出口的空化作用、射流速度边界层的剪切作用、水锲作用以及颗粒间的碰撞摩擦对颗粒粉碎都有一定的促进作用。

　　为了研究水射流粉碎与传统的磨机粉碎后对颗粒微观形貌的影响，作者用f3描电镜（Scanning ElectronicMicroscopeSEM分析了水射流粉碎后细煤泥颗粒的微结构。是水射流粉碎后细煤泥的微结构图，是球磨机湿磨后细煤泥的微结构图。通过对比和，表明水射流粉碎后细煤颗粒依然芫好地保持着煤的天然颗粒形貌和表面光泽，而球磨机湿磨后的细煤颗粒则芫全失去了煤颗粒的天然形貌。造成上述差异的主要原因是由于颗粒粉碎机理的不同。

　　试验中还发现球磨机湿磨过的煤泥，不论其精矿还是尾矿燃烧后的灰都是红色，而水射流粉碎后的煤泥，其精煤和尾矿的颜色是灰白色。该事实说明了，在球磨机湿磨的过程中有一定量的铁进入了细煤颗粒中，对粉碎后的煤泥造成了污染。这种现象应归因于煤在球磨机中长时间反复的研磨造成的。

　　3.2水射流粉碎后颗粒的分布水射流粉碎后煤泥颗粒的粒度分布如所示，水射流粉碎后颗粒的粒度大幅减小，在高压泵的压力为48MPa的情况下，颗粒直径小于100Mm的含量可以达到68，比粉碎前的含量高出45.粒度分布范围要比普通球磨机大，直径大的颗粒依然占到一定比例，所以要保证粉碎后颗粒粒度，必须对粉碎后颗粒进行分级。分级后颗粒粒度是由Malvern激光粒度仪测定，其粒度分布均匀，分布区间相对较小，颗粒直径小于28.33Mm的含量达90，平均粒度为11.45Mm，分级后的颗粒粒度分布是制备精细水煤浆的理想粒度组成。

　　33浮选结果与讨论为了说明煤泥经过水射流粉碎后，有利于其除去黄铁矿、硅酸盐等杂质，作者分别对水射流粉碎后与不经粉碎的煤泥分别进行浮选，比较试验结果。两组浮选试验中，用煤泥的质量均为100g.全硫含量是由美国力可公司SC-132分析仪测定。

　　从表2的浮选试验结果我们可以看出，煤泥水射流粉碎后其浮选得到精煤灰分和全硫含量都要低于直接浮选的结果。煤泥水射流粉碎后的浮选所得的精煤灰分含量仅为791，直接浮选后其精煤灰表2浮选试验结果加工工艺产率/灰分含量/全硫含量/水射流粉碎后浮选直接浮选原料煤泥表3浮选试验结果加工工艺产率/灰分含量/全硫含量/水射流粉碎后浮选直接浮选原料煤泥表4浮选试验结果加工工艺产率/灰分含量/全硫含量/水射流粉碎后浮选直接浮选原料煤泥分含量为14.14.水射流粉碎后的煤泥浮选精煤灰分含量仅为煤泥直接浮选精煤含量的一半，除灰率高达65.煤泥直接浮选对脱硫没有明显的效果，仅仅比原料含量低了0064，相对直接浮选而言，水射流粉碎后的煤泥经过浮选其全硫含量仅01752，除硫效率高达815，为直接浮选后精煤全硫含量的五分之一。

　　表3和表4是改变捕收剂用量的试验结果。比较表2、3和4的结果，我们发现随着捕收剂用量的增加，浮选产率和灰分都相应地增加。变化的值同表2有着一样的规律。水射流粉碎后浮选精煤的灰分大大地低于煤泥直接浮选得到精煤的灰分。

　　煤泥水射流粉碎后其浮选效果明显好于煤泥的直接浮选，其原因主要有以下几点：（1）高速的射流具有极强的穿透能力，可以通过煤泥颗粒中的大量裂隙和孔隙渗入到煤中不同组分的天然晶格界面；（2>高速撞靶的过程中，在巨大的冲击力以及由于冲击造成的应力波等多种因素的作用下，煤泥颗粒破碎成大小不等的更小的颗粒，煤中的杂质像黄铁矿、硅酸盐等都是以富集粒度从煤体中充分解离出来与细煤颗粒混合在一起；（3）这些大小不等的颗粒其天然的表面形状得到了芫好的保存，颗粒表面没有发生改性，其天然的浮选性质如亲水性、疏水性没有改变，这使得煤泥水射流粉碎后浮选除灰、除硫效果优于没有经粉碎而直接浮选的煤泥。

　　4结论本文结合理论分析和试验结果，全面介绍了煤泥加工利用的一种新工艺。试验结果表明，水射流粉碎后的煤泥经浮选的精煤灰分和全硫含量都要低于煤泥直接浮选的含量。其原因主要是由于高压水射流粉碎技术的应用，使煤泥中不同的矿物组分充分解离出来，各种矿物组分天然的浮选性质得到了芫好的保存，提高了煤泥经浮选除去杂质的效率，降低精煤杂质的含量。该工艺浮选得到的精煤是制备精细水煤浆理想的原料，其粒度小、灰分和全硫含量低等优点，制备出的水煤浆将克服传统煤泥水煤浆的缺点。同时高压水射流粉碎技术作为一种新型有潜力的粉碎技术，其优点是传统粉碎技术所无法比拟的。