渦北選煤廠二次浮選工藝改造與實(shí)踐

郭崇濤

(淮北礦業(yè)集團(tuán)渦北選煤廠，安徽 淮北 235000)

渦北選煤廠二次浮選工藝改造與實(shí)踐

郭崇濤

(淮北礦業(yè)集團(tuán)渦北選煤廠，安徽 淮北 235000)

簡(jiǎn)要闡述了二次浮選工藝產(chǎn)生的背景。分別從試驗(yàn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)指標(biāo)兩個(gè)角度，分析了渦北選煤廠進(jìn)行二次浮選改造的必要性。改造前后浮選系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表明，渦北選煤廠通過(guò)實(shí)施二次浮選工藝改造，取得了降低浮選精煤灰分，提高浮選精煤產(chǎn)率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益的良好效果。

浮選；二次浮選；二次浮選工藝；浮選精煤產(chǎn)率；浮選尾煤灰分

近年來(lái)，我國(guó)每年生產(chǎn)的原煤中含有2億t以上的<0.5 mm粒級(jí)細(xì)粒煤，而浮選是處理高灰細(xì)粒煤泥行之有效的洗選方法[1]。目前我國(guó)多數(shù)選煤廠采用的是依靠操作參數(shù)控制浮選效果的常規(guī)一次浮選工藝。常規(guī)浮選工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、高效，但隨著采煤機(jī)械化程度的提高以及原煤煤質(zhì)變差，浮選入料中高灰細(xì)泥含量逐漸增大[2-3]，導(dǎo)致常規(guī)浮選工藝在處理高灰、高細(xì)泥含量煤泥時(shí)，普遍存在分選精度不高、精煤灰分偏高[4]、分選效果穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)。另一方面，當(dāng)前我國(guó)能源消費(fèi)增速放緩，冶煉行業(yè)不斷壓縮生產(chǎn)成本，要求煉焦精煤的灰分越來(lái)越低，質(zhì)量要求越來(lái)越苛刻。

在煤質(zhì)變化和政策性降灰的雙重影響下，常規(guī)一次浮選工藝在煉焦煤選煤廠生產(chǎn)中的弊端凸顯，導(dǎo)致浮選精煤的質(zhì)量和產(chǎn)率無(wú)法兼顧，嚴(yán)重制約了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[5]。改造工藝、增加新設(shè)備、采用新型藥劑都是改善浮選效果的有效途徑，但新設(shè)備投資較大，經(jīng)濟(jì)性差；新型藥劑試驗(yàn)安全性不足，周期較長(zhǎng)；相對(duì)而言，改造工藝對(duì)于已建成的選煤廠最符合安全、經(jīng)濟(jì)一體化?；诖耍壳耙恍┻x煤廠的浮選改造均是從工藝改造入手，將常規(guī)一次浮選工藝改造為二次浮選工藝[6]。所謂二次浮選工藝，即對(duì)一次浮選精礦再進(jìn)行二次精選，兩次浮選尾礦作為最終浮選尾礦的浮選工藝系統(tǒng)。

1 概述

渦北選煤廠隸屬于淮北礦業(yè)集團(tuán)，是一座設(shè)計(jì)處理能力為12.0 Mt/a的大型中央型煉焦煤選煤廠。該廠分兩期建設(shè)，其中一期處理能力為6.0 Mt/a，主要入選渦陽(yáng)礦區(qū)的原煤，煤種為焦煤和肥煤，精煤產(chǎn)品由重選精煤、粗精煤泥和浮選精煤三部分構(gòu)成。該廠目前有兩個(gè)獨(dú)立的分選工藝系統(tǒng)，均采用了不脫泥無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥浮選+尾煤壓濾的分選工藝(圖1)。

隨著國(guó)家對(duì)煤炭產(chǎn)能的控制，以及用戶對(duì)精煤產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，增加資源回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量勢(shì)在必行。集團(tuán)公司通過(guò)分析煤炭市場(chǎng)，結(jié)合自身煤質(zhì)特點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提出了降灰提質(zhì)要求。由于渦北選煤廠入浮煤泥中高灰細(xì)泥含量高[7]，可浮性差，浮選精煤細(xì)泥夾帶嚴(yán)重，灰分偏高[8]，為保證總精煤質(zhì)量，必須壓低重介精煤灰分，犧牲產(chǎn)率，即重介為浮選“背灰”。近年來(lái)，渦北選煤廠入選原煤中細(xì)粒含量逐年升高，浮選精煤占總精煤產(chǎn)品的比例越來(lái)越大，因此優(yōu)化浮選工藝系統(tǒng)，提高浮選精煤產(chǎn)率和質(zhì)量，是提高選煤廠生產(chǎn)效率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

圖1 渦北選煤廠工藝流程圖

2 改造必要性

2.1 煤泥浮選特性

表1所示為渦北選煤廠入浮煤泥的分步釋放試驗(yàn)結(jié)果。從表1可以看出，從理論上講，通過(guò)浮選可以得到要求灰分(11.0%)以下的精煤產(chǎn)品，且產(chǎn)率在60%以上。

按照與分步釋放等同的試驗(yàn)條件進(jìn)行煤泥單元浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可以看出，在試驗(yàn)條件下得到的浮選精煤灰分(13.84%)較高，而尾煤灰分偏低。單元浮選試驗(yàn)的浮選精煤灰分不能滿足選煤廠生產(chǎn)要求，而且與分步釋放的預(yù)測(cè)結(jié)果差距較大。分析認(rèn)為主要是因?yàn)槿敫∶耗嘀懈呋壹?xì)泥含量高，且可浮性差。高灰細(xì)泥含量高，易使精煤受到細(xì)泥的污染，從而造成浮選精煤灰分偏高；選擇性變差，則會(huì)出現(xiàn)尾煤跑煤現(xiàn)象。因此，如何避免高灰細(xì)泥進(jìn)入精煤(或者說(shuō)如何脫除精煤中的高灰細(xì)泥)是工藝改造必須考慮的問(wèn)題。

表1 渦北選煤廠煤泥分步釋放試驗(yàn)結(jié)果

表2 渦北選煤廠煤泥單元浮選試驗(yàn)結(jié)果

2.2 生產(chǎn)狀況分析

2.2.1 浮選精煤灰分高，重介“背灰”嚴(yán)重

渦北選煤廠浮選精煤量大，浮精量占總精煤量的近40%，其中洗選焦煤時(shí)，浮精比例達(dá)到45%以上。然而，浮選精煤灰分控制區(qū)間高出混精煤灰分2個(gè)級(jí)別，為保證混精煤質(zhì)量，重介系統(tǒng)被迫降灰，犧牲產(chǎn)率，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，重介為浮選“背灰”嚴(yán)重。

2.2.2 一次浮選分選精度不足，第三、四室精礦灰分偏高

表3所示為渦北選煤廠浮選機(jī)單機(jī)檢查試驗(yàn)結(jié)果。從表3可以看出，浮選機(jī)一至四室灰分呈依次升高趨勢(shì)，且各室灰分差距較大，其中第三、四室的精礦灰分分別高達(dá)14.60%和17.56%，遠(yuǎn)高于一二室精礦灰分，這也正是造成浮選精煤整體灰分居高不下的原因。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是：一次浮選機(jī)入料中<0.075 mm粒級(jí)含量較高，達(dá)到58.25%；并且一次浮選機(jī)的分選精度不足，造成各室精礦中高灰細(xì)泥含量不同，其中第三、四室精礦中<0.075 mm粒級(jí)含量均高于60%。

表3 渦北選煤廠浮選機(jī)單機(jī)檢查試驗(yàn)結(jié)果

綜上所述，渦北選煤廠的煤泥中高灰細(xì)泥含量高、可浮性較差，浮選機(jī)第三、四室精煤中高灰細(xì)泥含量較高，導(dǎo)致浮選精煤整體灰分較高。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室對(duì)煤泥的分步釋放和單元試驗(yàn)結(jié)果，需要對(duì)浮選機(jī)的三、四室精礦進(jìn)行二次精選，以達(dá)到降灰提質(zhì)效果。

3 浮選工藝改造

3.1 改造前浮選工藝

渦北選煤廠原有兩套浮選生產(chǎn)系統(tǒng)，每套系統(tǒng)由3臺(tái)礦漿準(zhǔn)備器和3臺(tái)XJM-SA20四室浮選機(jī)組成，浮選工藝流程如圖2(a)所示。

圖2 渦北選煤廠浮選工藝流程圖

生產(chǎn)時(shí)，濃縮機(jī)底流經(jīng)底流泵輸送至礦漿準(zhǔn)備器，與浮選藥劑充分混合后，自流進(jìn)入浮選機(jī)；浮選精礦由加壓過(guò)濾機(jī)脫水后作為浮精產(chǎn)品，濾液返回至浮選系統(tǒng)作為稀釋水。

3.2 改造后的工藝

二次浮選工藝改造重點(diǎn)在于改變一次浮選機(jī)第三、四室精礦和加壓過(guò)濾機(jī)濾液水的去向。具體做法是：將原來(lái)直接進(jìn)入加壓過(guò)濾機(jī)脫水的一次浮選機(jī)的三、四室精礦，改為經(jīng)加藥調(diào)漿后，進(jìn)入二次浮選機(jī)進(jìn)行精選，將一次浮選的第一、二室精礦和二次浮選精礦經(jīng)加壓過(guò)濾機(jī)脫水后成為浮選精煤產(chǎn)品；將原進(jìn)入一次浮選機(jī)的加壓過(guò)濾機(jī)的濾液改為二次浮選的稀釋水，在濾液池液位低時(shí)，用循環(huán)水作為補(bǔ)加水，以保證二次浮選的正常運(yùn)行。改造后的工藝如圖2(b)所示。

4 改造效果分析

4.1 二次浮選降灰效果明顯

表4所示為二次浮選工藝單機(jī)檢查結(jié)果，表5所示為浮選系統(tǒng)改造前后浮選總精煤灰分對(duì)比情況。

表4 二次浮選工藝單機(jī)檢查結(jié)果

從表4可以看出，二次浮選尾礦中<0.074 mm粒級(jí)的含量達(dá)到91.86%，且該粒度級(jí)的灰分接近60%。這充分說(shuō)明在二次浮選的精選作業(yè)中，大量的高灰細(xì)泥從尾礦排出，減少了對(duì)精煤的污染，二次浮選的脫泥效果十分顯著。通過(guò)二次浮選的精選脫泥，一次浮選機(jī)三、四室精礦灰分由14.84%降至10.85%，二次浮選降灰幅度達(dá)到3.99個(gè)百分點(diǎn)。由表5可知，與改造前相比，改造后浮選精煤的整體灰分也隨之降低了0.25個(gè)百分點(diǎn)。

表5 改造前后浮選總精煤灰分對(duì)比

4.2 浮精產(chǎn)量和質(zhì)量同步提升

表6為改造前后生產(chǎn)指標(biāo)的對(duì)比情況。由表6可以看出，改造前，一次浮選工藝存在多回收精煤則精煤灰分不達(dá)標(biāo)，少回收精煤則精煤產(chǎn)率低的問(wèn)題[9]。在精煤質(zhì)量和產(chǎn)率的雙重壓力下，浮選系統(tǒng)的操作難度大，浮選精煤質(zhì)量與產(chǎn)率難以兼顧。改造后，有了二次浮選的保障，浮選系統(tǒng)對(duì)入浮礦漿的適應(yīng)性增強(qiáng)，同時(shí)也解放了一次浮選的操作，一次浮選可以全力回收，二次浮選再脫泥降灰，既穩(wěn)定了質(zhì)量，又保證了產(chǎn)率。

表6 改造前后生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

與改造前相比，改造后加壓過(guò)濾機(jī)噸煤排料板數(shù)平均提高了0.011板，浮精量占混精煤比例平均提高了3.34個(gè)百分點(diǎn)，尾礦灰分平均提高了2.89個(gè)百分點(diǎn)。二次浮選改造后，精煤產(chǎn)率約提高了0.7個(gè)百分點(diǎn)。

4.3 尾礦產(chǎn)率降低，灰分升高，發(fā)熱量降低

由表7所列改造前后壓濾煤泥指標(biāo)可以看出，二次浮選改造后，壓濾煤泥的各項(xiàng)指標(biāo)呈現(xiàn)良好的態(tài)勢(shì)。與改造前相比，煤泥灰分平均提升2.02個(gè)百分點(diǎn)(含中矸磁尾截粗后細(xì)泥部分)，煤泥產(chǎn)率平均下降0.75個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)熱量平均降低2.09 MJ/kg。這從另一側(cè)面說(shuō)明，隨著浮選效果的提升，煤泥中的精煤含量逐步降低，尾礦中帶煤量減少。

表7 改造前后壓濾煤泥指標(biāo)對(duì)比情況

4.4 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

按照年入選原煤350萬(wàn)t，精煤產(chǎn)率提升0.7個(gè)百分點(diǎn)，煤泥平均價(jià)格100元/t，精煤綜合價(jià)格630元/t計(jì)算，二次浮選工藝改造后，年銷售收入將增加：350萬(wàn)t×0.70%×(630元/t-100元/t)=1 299萬(wàn)元。

二次浮選改造共花費(fèi)205萬(wàn)元，改造成本按5年時(shí)間均分。改造后，噸原煤油耗增加0.015 kg，用電設(shè)備增加7臺(tái)45 kW攪拌電機(jī)和4臺(tái)2.2 kW刮泡電機(jī)，油價(jià)按照7.0元/ kg、電價(jià)按照0.55元/(kW·h)，兩個(gè)系統(tǒng)的原煤處理量按照1 400 t/h計(jì)算，不考慮人工、管理等成本，則生產(chǎn)成本增加：205萬(wàn)元/5+0.55元/(kW·h)×[(45 kW×7+2.2 kW×4)×350萬(wàn)t/(1 400 t/h) ]+7.0元/ kg ×(0.015 kg/t ×350萬(wàn)t )=122.27萬(wàn)元。

綜上所述，二次浮選改造后每年可增加銷售收入：1 299萬(wàn)元-122.27萬(wàn)元=1 176.73萬(wàn)元。并且二次浮選改造后，可緩解重介“背灰”的問(wèn)題，為重介系統(tǒng)挖潛提供了一定的灰分空間。隨著浮選效果不斷提升，煤炭資源將得到更加充分的利用，對(duì)于環(huán)境保護(hù)也將起到積極的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

渦北選煤廠二次浮選改造有效彌補(bǔ)了一次浮選能力的不足，降低了操作難度，增強(qiáng)了浮選的穩(wěn)定性，提高了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過(guò)二次浮選的脫泥降灰，不僅浮選精煤質(zhì)量得到保證，浮選精煤產(chǎn)率提高，煤泥產(chǎn)率降低，同時(shí)為重介系統(tǒng)挖潛提供了充分空間，為選煤廠提質(zhì)增效提供了前提。

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Application of the innovated secondary flotation process at Guobei Coal Preparation Plant

GUO Chong-tao

(Guobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei 235000, Anhui, China)

A brief account is made in the paper of the background of the development of the secondary flotation process, as well as the necessity to apply the renovated secondary flotation process at Guobei Coal Preparation Plant as viewed from the angles of experimental data and flotation indices. As evidenced by the comparison of the techno-economic indices of the flotation circuit before and after the renovation, the application of the renovated secondary flotation process has led to reduced concentrate ash, increased concentrate yield, more consistent flotation products and much improved economic result.

flotation; secondary flotation; secondary flotation circuit; concentrate yield; ash of tailings

1001-3571(2016)04-0028-05

TD943

B

2016-06-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.008

郭崇濤(1965— )，男，安徽省淮北市人，高級(jí)工程師，從事選煤生產(chǎn)與管理工作。

E-mail：gct_lxc@hbcoal.com Tel：0561-4899152

郭崇濤. 渦北選煤廠二次浮選工藝改造與實(shí)踐[J]. 選煤技術(shù)，2016(4)：28-32.