河南利源煤焦集團有限公司選煤廠浮選系統(tǒng)技術(shù)改造實踐

馮保富，王 鵬，吳學林，江明東

（1.河南利源煤焦集團有限公司選煤廠，河南 安陽 455000;2.唐山森普工程設(shè)計有限公司，河北 唐山 064000）

1 概述

河南利源煤焦集團有限公司選煤廠 (以下簡稱利源選煤廠)隸屬于河南省安陽市安陽縣利源集團，設(shè)計處理能力為1.20 Mt/a，生產(chǎn)采用原煤不脫泥、不分級無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選+煤泥浮選聯(lián)合工藝。自該廠建成投產(chǎn)以來，浮選系統(tǒng)一直存在著精煤壓濾機處理能力不足，濾餅灰分高且波動大等問題，給生產(chǎn)造成了很大影響，嚴重影響了選煤廠的經(jīng)濟效益。為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提升系統(tǒng)處理能力，利源選煤廠于2013年11月對浮選系統(tǒng)進行了技術(shù)改造。

2 存在問題及分析

利源選煤廠原浮選系統(tǒng)工藝流程 (圖1)為:精煤磁選尾礦經(jīng)精煤泥弧形篩分級為粗粒級的篩上物和細粒級的篩下水，篩下水自流至浮選入料緩沖池，用泵輸送至礦漿預(yù)處理器，之后進入浮選;浮選機分選出的浮選尾礦進入煤泥水系統(tǒng)進行處理，浮選精礦則與精煤泥弧形篩篩上物混合，進入沉降過濾式離心機進行脫水回收，成為最終精煤產(chǎn)品;離心機離心液和濾液采用壓濾機脫水回收，壓濾后的濾餅也摻入最終精煤產(chǎn)品，壓濾機濾液則進入循環(huán)水池。在實際生產(chǎn)中，利源選煤廠浮選精煤脫水系統(tǒng)主要存在精煤壓濾機壓濾周期長、處理能力不足，濾餅灰分高且波動大的問題。

圖1 原浮選系統(tǒng)工藝流程Fig.1 The flowsheet of raw coal flotation system

2.1 精煤壓濾機壓濾周期長，處理能力不足

原設(shè)計浮選精煤采用沉降過濾式離心機進行一次脫水回收，沉降過濾式離心機的離心液和濾液采用一臺XMGZ350/1600型壓濾機進行二次脫水回收。在實際生產(chǎn)時，壓濾機壓濾周期長達1 h，入料時間在50 min以上，如果縮短入料時間，則會導致濾餅夾心甚至不成餅，造成卸料困難，并影響后續(xù)運輸設(shè)備的正常運行。由于壓濾周期長，導致壓濾機處理能力不足，只有通過降低原煤處理量來維持系統(tǒng)的連續(xù)運行，從而制約了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的處理能力，因此選煤廠投產(chǎn)后一直未能達到設(shè)計處理能力［1］。

通過分析發(fā)現(xiàn)，造成這種情況的主要原因是壓濾機壓濾速度慢。壓濾速度慢則是因為入料濃度低、粒度組成細造成的，尤其是入料中＜0.045 mm粒級含量高，對壓濾速度的提高極為不利［2－3］。從圖1可知:壓濾機入料為沉降過濾式離心機的離心液和濾液的混合物，該離心機主要回收入料中＞0.045 mm的粗粒級部分，超過70%以上的＜0.045 mm的細粒級物料隨離心液和濾液排出，因此沉降過濾式離心機的濾液、離心液混合物濃度低，固體物粒度細。為此，對沉降過濾式離心機的濾液、離心液混合物進行采樣，并進行了濃度檢測和小篩分試驗，測得濃度為80～100 g/L之間，小篩分試驗結(jié)果見表1。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，濾液和離心液混合物中＜0.045 mm細粒級產(chǎn)率高達72.71%，該部分物料在濾布上形成過濾層后阻礙了濾液的通過，導致過濾速度大幅度降低，加之入料濃度低，僅為80～100 g/L，因此致使生產(chǎn)中壓濾周期長達60 min以上［4－5］。

表1 離心液、濾液小篩分試驗結(jié)果Table 1 Sieve analysis of centrifugate and filtrate %

2.2 濾餅灰分高且波動大

在生產(chǎn)中，當浮選精礦灰分在10%時，精煤壓濾機濾餅灰分為12%～15%，高出浮選精礦灰分2～5個百分點，而且極不穩(wěn)定，易發(fā)生大幅度波動，嚴重影響了最終精煤產(chǎn)品質(zhì)量。分析原因，認為主要有以下兩點:一是沉降過濾式離心機將入料中灰分較低的粗粒級物料大部分回收，而高灰分的細粒級部分大部分隨離心液、濾液排出，成為精煤壓濾機入料，導致灰分升高［6］;二是當精煤泥弧形篩脫水效果不好，出現(xiàn)“跑水”時，就會導致一部分高灰分的細粒級物料不經(jīng)浮選機分選而直接進入沉降過濾式離心機，然后隨離心液、濾液進入壓濾機入料，從而造成灰分發(fā)生波動［7］。

3 技術(shù)改造

3.1 方案比選

根據(jù)以上的分析，制定了如下三個技術(shù)改造方案:

(1)方案1。此方案主要通過改善壓濾機入料性質(zhì) (增加濃度、減少細泥含量)、減少入料量來解決處理能力不足的問題，同時降低壓濾精煤灰分。具體方法為:增加一臺FMJ20－2型噴射式浮選機作為二次浮選機，布置在主廠房4層，新增浮選機主要處理沉降過濾式離心機的離心液和濾液，在必要時也可從原有礦漿預(yù)處理器溢流管分流一部分入浮煤漿進入新增浮選機，以減輕原有浮選機負荷。新增的二次浮選機的浮選精礦再進行壓濾，浮選精礦濃度一般可達200 g/L以上，灰分可控、可調(diào)。由于二次浮選尾礦排出了約60%～70%的煤泥水及高灰細泥，減少了壓濾機的入料量，改善了精煤壓濾機入料粒度組成，因而提高了壓濾速度，為一次浮選提高浮選精煤產(chǎn)率和尾礦灰分，進而提高綜合精煤產(chǎn)率創(chuàng)造了有利條件［9－10］。

(2)方案2。該方案主要通過增加壓濾機數(shù)量來解決處理能力不足的問題。方案如下:在現(xiàn)有主廠房外增設(shè)壓濾車間，增加一臺精煤壓濾機，并相應(yīng)增加配套入料泵、刮板輸送機等配套設(shè)備;改造現(xiàn)有兩臺精煤泥振動弧形篩，增加擊打器，增強弧形篩泄水能力。

(3)方案3。該方案主要通過改善壓濾機入料性質(zhì) (增加濃度、減少細泥含量)、減少入料量的同時增加壓濾機數(shù)量來解決處理能力不足的問題，在方案一的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)有主廠房外增設(shè)壓濾車間，增加一臺精煤壓濾機，并相應(yīng)增加配套入料泵、刮板輸送機等配套設(shè)備。

在綜合考慮投資、改造效果、廠房內(nèi)部空間、廠房外場地條件以及對選煤生產(chǎn)的影響等因素后，最終選擇了方案1。

3.2 改造的實施

此次技改增加了一臺FMJ20－2型噴射式浮選機及相關(guān)輔助設(shè)備，將浮選機布置在主廠房4層，用于分選沉降過濾式離心機的離心液和濾液，選出的精礦仍使用原有精煤壓濾機脫水回收，尾礦進入煤泥水處理系統(tǒng)。改造后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的浮選系統(tǒng)工藝流程Fig.2 The modified flowsheet of flotation system

3.3 改造效果

技術(shù)改造完成后，取得了明顯的效果:

(1)精煤產(chǎn)率增加。雖然通過二次浮選排除了原壓濾機入料中的大部分高灰細泥，減少了壓濾機的固體入料量，但由于提高了壓濾入料濃度，改善了粒度組成，使壓濾機壓濾速度提高，為一次浮選提高精煤產(chǎn)率創(chuàng)造了條件，使一次浮選精煤產(chǎn)率得到提高［11］。改造前，精煤壓濾機每個生產(chǎn)班平均壓濾11.41個循環(huán)，改造后提高至15.5個循環(huán)，并且改造后全廠精煤產(chǎn)率提高1.9個百分點。

(2)壓濾精煤灰分降低，改善了精煤產(chǎn)品質(zhì)量。改造前壓濾精煤灰分基本在12.0% ～15.0%之間;改造后壓濾精煤灰分降至9.0%～10.0%，最高降幅達6個百分點。

(3)精煤壓濾機入料濃度升高，壓濾機入料時間縮短。改造后，壓濾機的入料濃度由原來的80～100 g/L提高到280 g/L左右，壓濾機入料時間縮短30%。

(4)壓濾精煤灰分可控、可調(diào)，質(zhì)量穩(wěn)定。改造前，壓濾機入料為沉降過濾式離心機的濾液和離心液，灰分不能調(diào)控，且不穩(wěn)定，在12.0%～15.0%的范圍內(nèi)波動;改造后，壓濾機入料為二次浮選機的精礦，灰分可以通過二次浮選機進行調(diào)整和控制，質(zhì)量穩(wěn)定。

(5)尾煤壓濾機濾餅灰分升高，尾煤泥量減少。入選焦煤和瘦煤時，尾煤壓濾機濾餅灰分較技改前分別提高5個百分點和6個百分點。技改前尾煤壓濾機平均每班壓濾7.67個循環(huán)，技改后減少至4個循環(huán)，減少了47.85%。

技改前后技術(shù)指標對比如表2所示。

表2 技改前后相關(guān)指標對比Table 2 The comparative analysis of technical indexes before and after modification

4 效益分析

利源選煤廠年實際入選原煤約75萬t，如果精煤產(chǎn)率提高1.91個百分點，每年可多回收精煤1.425萬t，精煤與尾煤泥差價按300元/t計算，則每年可增銷售收入300×1.425=427.5萬元?？鄢略鲭姾?、浮選藥劑費用、設(shè)備維護費用、人員工資和資產(chǎn)折舊等費用100萬元，則每年可創(chuàng)造經(jīng)濟效益327.5萬元。

5 結(jié)語

本次技術(shù)改造受投資、場地以及不影響正常生產(chǎn)等因素的限制，僅實施了增加一臺二次浮選機的局部改造，雖沒有徹底解決整個浮選系統(tǒng)處理能力不足的問題，但依然取得了明顯的效果，不但提高了精煤產(chǎn)率，而且降低和穩(wěn)定了壓濾精煤的灰分，從而提高和穩(wěn)定了精煤產(chǎn)品的質(zhì)量，創(chuàng)造出了可觀的經(jīng)濟效益，同時也為其他選煤現(xiàn)場類似問題的解決提供了有益參考。

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