馬頭洗選廠浮選操作方案的探索與實踐

王海濤

(冀中能源峰峰集團(tuán) 馬頭洗選廠，河北 邯鄲 056045)

馬頭洗選廠是冀中能源峰峰集團(tuán)的中央型煉焦煤選煤廠，是我國“一五”期間由前蘇聯(lián)援建的156項重點工程之一，實際處理能力在4.00 Mt/a以上。該廠歷經(jīng)多次技術(shù)改造，目前原煤以不脫泥方式入選，主選工藝為無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、浮選的聯(lián)合工藝，浮選尾煤采用兩段濃縮、兩段回收方式處理。該廠入選原煤來自峰峰集團(tuán)所屬的梧桐莊礦、辛安礦、新三礦、羊渠河礦等煤礦，主導(dǎo)產(chǎn)品為十級冶煉焦精煤和肥精煤，主要作為煉焦原料[1-3]。

隨著礦井開采方式的變化和優(yōu)質(zhì)煤炭資源的減少，馬頭洗選廠入選原煤的可選性變差，細(xì)粒煤含量對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響越來越大，尤其是對浮選系統(tǒng)造成很大壓力，這對浮選操作方案和現(xiàn)場工藝管理提出了更高要求。為此，需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況對浮選操作方案進(jìn)行探索。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

近年來，馬頭洗選廠對煤泥水處理系統(tǒng)不斷進(jìn)行工藝改造和設(shè)備更新，逐步形成了目前的工藝：重介精煤磁選尾礦通過轉(zhuǎn)排泵排入角錐池，角錐池底流經(jīng)脫水篩和離心機(jī)處理后作為精煤泥，其溢流作為浮選入料進(jìn)行浮選系統(tǒng)處理(圖1)。

圖1 馬頭洗選廠煤泥水處理原則流程

在實際生產(chǎn)過程中，浮選入料的粒度可保持在<0.3 mm。該廠原煤采用不脫泥方式入選，其中的粉煤含量過高，>0.5 mm粒級產(chǎn)率為74.44%，灰分為34.03%，<0.5 mm粒級產(chǎn)率為25.56%，灰分為20.18%。通過2016年3月的原煤浮沉試驗結(jié)果(表1)，結(jié)合原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)可以看出：原煤中原生煤泥產(chǎn)率在30%左右，加上破碎、運(yùn)轉(zhuǎn)、浸泡、攪拌、剪切等環(huán)節(jié)產(chǎn)成的次生煤泥量，浮選系統(tǒng)煤泥量在35%以上。此外，由于馬頭洗選廠的入選原煤煤種繁多，煤質(zhì)差異大，導(dǎo)致浮選操作難度增大，浮選系統(tǒng)生產(chǎn)壓力極大，曾出現(xiàn)浮選系統(tǒng)紊亂的問題，致使浮選指標(biāo)惡化。

為此，馬頭洗選廠浮選技術(shù)人員通過深入研究浮選作用機(jī)理和浮選藥劑工作原理，結(jié)合浮選生產(chǎn)實際操作需要，探索適合該洗煤廠實際的浮選操作制度。

表1 原煤浮沉試驗結(jié)果

注：煤樣質(zhì)量為150 kg,灰分為30.49%。

2 浮選系統(tǒng)的改進(jìn)

(1)主選與分選相結(jié)合工藝的應(yīng)用。以西部浮選系統(tǒng)為例，由于原煤煤質(zhì)的波動，浮選精礦的粒度組成發(fā)生變化，加之加壓過濾機(jī)的工況不同，致使濾液濃度不穩(wěn)定，精煤壓濾機(jī)的反吹物料濃度高。為此，采用單臺浮選機(jī)對這部分物料進(jìn)行處理，并根據(jù)浮選機(jī)工況，增加部分浮選物料(角錐池部分溢流)，這樣既能避免濾液中高灰細(xì)泥和殘留藥劑對其它浮選機(jī)分選效果的影響，又能保證各浮選機(jī)的處理能力。分選浮選機(jī)與主選浮選機(jī)相結(jié)合的工藝，可以穩(wěn)定浮選系統(tǒng)的入浮煤泥量。

(2)雙系統(tǒng)入浮煤泥量的合理分配。由于東西重介分選系統(tǒng)的原煤入選量不均勻，導(dǎo)致配套的浮選系統(tǒng)入浮煤泥量不同，加上各浮選機(jī)的工況存在差異，進(jìn)而致使與其配套的脫水系統(tǒng)處理能力無法滿足要求。此外，在實際生產(chǎn)過程中，由于單系統(tǒng)故障迫使生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)的事故時有發(fā)生。為此，通過雙閘門調(diào)控浮選系統(tǒng)入料量，實現(xiàn)東西浮選系統(tǒng)入浮煤泥量的有效控制。

(3)增設(shè)噴淋水設(shè)施。當(dāng)入選原煤為極難選煤時，由于高灰細(xì)泥與浮選藥劑粘附并浮出，導(dǎo)致泡沫層發(fā)虛，浮選精煤灰分偏高。為此，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和對浮選精煤灰分的要求，在浮選機(jī)第一、第二室上方增設(shè)噴淋水設(shè)施，以降低浮選精煤灰分并提高其質(zhì)量。

(4)浮選機(jī)流量調(diào)整方式的優(yōu)化。XJM-S16型浮選機(jī)的流量原通過入料閘門和礦化器的內(nèi)堵噴嘴調(diào)整，但閘門閘板和礦化器噴嘴易被磨損，導(dǎo)致生產(chǎn)成本和檢修難度增大；此外，由于礦化器內(nèi)堵噴嘴的原因，造成其內(nèi)部壓力分布不均，影響藥劑使用效果。針對現(xiàn)場實際情況，將礦化器噴嘴的材料更換為聚酯材料，其具有耐磨損、韌性大、價格適中的特點；同時，對其口徑進(jìn)行優(yōu)化，將其從單一的40 mm調(diào)整為28、30、35 mm三種，實現(xiàn)混合搭配使用。經(jīng)此優(yōu)化后，入料閘門和礦化器噴嘴使用壽命得以延長，藥劑使用效果得到改善。

(5)采用專利乳化裝置。在XJM-S16型浮選機(jī)上安裝擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的微型乳化裝置，對浮選藥劑進(jìn)行乳化，以提高浮選效果和藥劑性能，并節(jié)省藥劑用量。對單臺浮選機(jī)的使用效果觀察發(fā)現(xiàn)，在浮選效果相同時，該裝置可節(jié)省浮選藥劑用量1個百分點左右；同時，當(dāng)浮選入料中的超細(xì)粒物料(<0.045 mm粒級)產(chǎn)率增加時，其對抑制浮選效果變差和浮選指標(biāo)惡化有著重要作用。在浮選入料濃度為120 g/L、灰分為20.06%的條件下，乳化器不同狀態(tài)時551#浮選機(jī)的浮選試驗結(jié)果(表2、表3)說明，該裝置對浮選精礦各粒級浮選效果的改善均有促進(jìn)作用。

表2 乳化器開啟時的浮選試驗結(jié)果

表3 乳化器關(guān)閉時的浮選試驗結(jié)果

3 浮選操作制度的完善

通過連續(xù)三年多的大量數(shù)據(jù)積累和研究總結(jié)，該廠浮選系統(tǒng)形成了目前的“兩平穩(wěn)，三滿足，四保證”操作制度。

(1)“兩平穩(wěn)”是指浮選入料桶的液位平穩(wěn)和東西兩系統(tǒng)的原煤入選量平穩(wěn)，只有保持浮選入料桶的液位平穩(wěn)，才能保證浮選機(jī)入料的平穩(wěn)，進(jìn)而保證浮選泡沫層的穩(wěn)定；東西兩系統(tǒng)的原煤入選量平穩(wěn)，對于浮選系統(tǒng)入料量的穩(wěn)定有著重要意義，也為保證脫水能力滿足要求提供了保障，進(jìn)而為浮選操作調(diào)整創(chuàng)造了有利條件。

(2)“三滿足”即滿足單機(jī)處理量和礦化效果、藥劑乳化效果的要求，浮選機(jī)的單機(jī)處理量要控制在320～400 m3之間，否則易造成浮選效果不佳；礦化器的工作壓力要控制在0.06～0.15 MPa之間，壓力過高易使礦化器的噴嘴磨損嚴(yán)重，而壓力過低易使礦化器的噴嘴被雜物堵塞，需要及時清理；為了保證浮選藥劑的乳化效果，藥劑乳化時的壓力要控制在0.40～0.60 MPa之間。

(3)“四保證”就是保證浮選機(jī)的前兩室刮礦量和入浮礦漿濃度、尾礦質(zhì)量、各室進(jìn)氣孔與分段加藥滿足要求。浮選機(jī)的前兩室刮礦量對浮選精煤灰分有著重要影響，當(dāng)前兩室刮礦量過大時，大部分高灰細(xì)泥就會被浮出，容易導(dǎo)致精灰偏高；而刮礦量過小時，易使精煤顆粒集中在后兩室，導(dǎo)致尾煤灰分偏低。在實際生產(chǎn)過程中，入浮礦漿濃度要控制在100 g/L左右，可以通過控制角錐池的排放量和增加系統(tǒng)循環(huán)水量來實現(xiàn)。浮選尾礦是否跑煤對于保證浮選精煤產(chǎn)量和尾煤質(zhì)量具有重要影響，因此必須保證浮選尾礦不跑煤。浮選生產(chǎn)時要保證各室進(jìn)氣孔和分段加藥處于正常狀態(tài)，一段加藥要適當(dāng)減少捕收劑的用量，保證細(xì)粒精礦優(yōu)先浮出，避免粗顆粒浮起過多而影響精礦的浮選；二段加藥要適當(dāng)增加起泡劑的用量，以提高粗精礦的回收效果，從而保證浮選精煤和尾煤的指標(biāo)合格。

根據(jù)原煤煤質(zhì)特征和浮選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況形成的“一穩(wěn)二水三壓力，前捕后起保指標(biāo)”的操作法，獲得2014年“全國煤礦職工先進(jìn)操作法”二等獎。

4 生產(chǎn)效果

在對浮選系統(tǒng)操作方案優(yōu)化后，目前東西兩系統(tǒng)的總?cè)敫∶耗嗟V漿量在1 700 m3/h左右，且兩套浮選系統(tǒng)的處理量基本持平；浮選精煤灰分在10.00%～11.00%之間，尾煤灰分在55.00%以上；每噸精煤的浮選藥劑用量為0.38 kg，與去年同期相比下降0.04 kg。

2016年3月份馬頭選選廠本部的生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果見表4。

表4 2016年3月份馬頭選選廠本部的生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果

2016年3月的生產(chǎn)水平更好，就該廠來說是歷史上的最好記錄，每噸精煤的浮選藥劑用量僅為0.33 kg，該月可節(jié)省生產(chǎn)成本20余萬元，全年可節(jié)省開支百萬元，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著。

5 結(jié)語

馬頭選選廠浮選操作方案的完善，是在大量實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)不斷積累與摸索的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，對浮選生產(chǎn)有著很強(qiáng)的指導(dǎo)作用，具有一定的推廣價值。該操作方案的完善與應(yīng)用，提高了浮選系統(tǒng)應(yīng)對極難選煤的有效能力，為浮選生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供了有力保障。

[1] 蘇寧方.無壓三產(chǎn)品重介旋流器在馬頭洗選廠的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù), 2012,40(S1):115-116.

[2] 楊玉華，曾付洋.馬頭洗選廠工藝系統(tǒng)的改造[J].選煤技術(shù),2009(3):38-39.

[3] 蘇寧方，沈 雁.馬頭洗選廠二次浮選工藝系統(tǒng)改造[J].煤質(zhì)技術(shù), 2011(2):63-65.