優(yōu)化選煤工藝 適應(yīng)煤質(zhì)變化

俞海鷹

(皖北煤電恒源股份銷售公司，安徽 宿州 234000)

優(yōu)化選煤工藝適應(yīng)煤質(zhì)變化

俞海鷹

(皖北煤電恒源股份銷售公司，安徽 宿州 234000)

為了適應(yīng)原煤煤質(zhì)變化的需要，五溝煤礦選煤廠在對(duì)生產(chǎn)狀況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定了生產(chǎn)系統(tǒng)改擴(kuò)建方案，并根據(jù)實(shí)際情況逐步推進(jìn)工藝系統(tǒng)改造工作。在采取一系列改造措施后，生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)能力提高，選煤工藝更加靈活，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益均得到提升，改造成效顯著。

煤質(zhì)變化；選煤工藝；動(dòng)篩排矸；粗煤泥分選系統(tǒng)；煤泥重介系統(tǒng)

五溝煤礦選煤廠是一座設(shè)計(jì)能力為0.60 Mt/a(主要設(shè)備按0.90 Mt/a選型)的礦井型煉焦煤選煤廠，2008年10月正式投產(chǎn)運(yùn)行，主選采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、煤泥浮選的聯(lián)合工藝。隨著礦井產(chǎn)能的提升和開(kāi)采深度的延伸及工作面的變化，原煤煤質(zhì)大幅波動(dòng)(其灰分在25%～60%之間變化)，尤其是原煤的粒度組成細(xì)化(<3 mm粒級(jí)產(chǎn)率高達(dá)70%)，給選煤生產(chǎn)帶來(lái)了很大的困難和挑戰(zhàn)。

為了應(yīng)對(duì)產(chǎn)品市場(chǎng)的變化和滿足合理利用稀有資源的需要，2009年初集團(tuán)公司投資2 200萬(wàn)元對(duì)該選煤廠進(jìn)行改擴(kuò)建，使選煤廠實(shí)際處理能力由0.60 Mt/a提升至1.50 Mt/a。截止目前，該廠入選原煤實(shí)現(xiàn)了“四級(jí)”分選，即>50 mm粒級(jí)采用動(dòng)篩跳汰機(jī)分選、50～0.7 mm粒級(jí)采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、0.7～0.125 mm粒級(jí)粗煤泥采用干擾床分選機(jī)分選、<0.125 mm粒級(jí)細(xì)煤泥浮選，并實(shí)現(xiàn)了與礦井同步生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)一系列改擴(kuò)建后，該選煤廠的選煤工藝更加靈活、完善，基本能夠適應(yīng)礦井產(chǎn)能提升的需要和原煤煤質(zhì)大幅波動(dòng)的需求。

1 生產(chǎn)狀況

(1)原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)。由于煤礦井下工作面斷層多且煤層薄，毛煤中大塊物料含量高(在20%左右)，尤其是大量掘進(jìn)煤進(jìn)入其中或毛煤水分高時(shí)(在7%～9%之間)，工人撿矸勞動(dòng)強(qiáng)度大，矸石帶塊煤嚴(yán)重(在3%左右)，選煤效率偏低，這對(duì)后續(xù)重介選煤產(chǎn)生了很大影響。此外，超粒級(jí)的存在也易使正常生產(chǎn)中斷，設(shè)備能耗增高，生產(chǎn)成本增加，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

(2)煤泥重介分選系統(tǒng)。初步設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)原煤煤質(zhì)特點(diǎn)選用了重介選煤工藝，即兩臺(tái)精煤分流箱分流的合格懸浮液和精煤直線振動(dòng)篩一段收集槽收集的合格懸浮液自流至煤泥重介桶，再由泵以一定的壓力給入煤泥重介旋流器，旋流器溢流進(jìn)入精煤磁選機(jī)，底流進(jìn)入中煤磁選機(jī)，脫介后的物料經(jīng)處理后成為最終精煤或中煤產(chǎn)品。通過(guò)投產(chǎn)后的技術(shù)檢查資料可知：進(jìn)入重介系統(tǒng)的煤泥灰分為13.45%，經(jīng)煤泥重介旋流器分選后，進(jìn)入中煤磁選機(jī)的底流灰分僅為15.85%。由于低灰煤泥進(jìn)入中煤系統(tǒng)，致使精煤產(chǎn)率降低，介耗量增大[1]；當(dāng)弧形篩脫介效果差時(shí)，合介桶的液位控制困難，商品煤灰分波動(dòng)大。

(3)粗煤泥回收系統(tǒng)。2012年入選原煤灰分和細(xì)粒級(jí)物料含量不斷提高，原煤灰分由30%增加到40%，甚至在50%以上，<3 mm粒級(jí)物料產(chǎn)率在60%～80%之間，致使重介質(zhì)旋流器的分選粒度下限明顯提高(高達(dá)0.75 mm)，進(jìn)而使精煤泥灰分偏高(高達(dá)30%)[2]。由于這部分煤泥灰分高，只能摻入中煤產(chǎn)品，造成大量稀有資源浪費(fèi)。

(4)尾礦處理系統(tǒng)。原設(shè)計(jì)尾礦處理系統(tǒng)采用兩段濃縮工藝，即中矸磁選尾礦經(jīng)一段濃縮處理后，其底流采用水力分級(jí)旋流器、弧形篩、離心機(jī)聯(lián)合脫水，水力分級(jí)旋流器溢流被再次濃縮，二段濃縮底流采用壓濾機(jī)脫水。在一段濃縮處理過(guò)程中，由于尾礦粒度粗，矸石粉末密度大，加之動(dòng)篩煤泥水中存在大量超粒物料，導(dǎo)致DN500入料管路磨損嚴(yán)重，濃縮機(jī)的上方入料緩沖桶、中間基礎(chǔ)被沖刷嚴(yán)重，且這部分物料極易沉淀，容易引發(fā)停耙、入料管路堵塞事故[3]。此外，濃縮機(jī)底流(分級(jí)旋流器入料)的濃度高、粒度粗、密度高、流量大，要求底流泵的揚(yáng)程高，當(dāng)?shù)琢鞅脫P(yáng)程下降時(shí)，易使水力分級(jí)旋流器分級(jí)效果變差，出料管路和壓濾車間隔膜泵被堵塞，在采取一系列措施后，效果并不明顯。

(5)在浮選生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，<0.045 mm粒級(jí)物料是浮選精礦的主導(dǎo)粒級(jí)，加壓過(guò)濾機(jī)的濾液濃度高(100～180 g/L)，導(dǎo)致設(shè)備工作效率低；濾液在系統(tǒng)內(nèi)形成小循環(huán)后，影響浮選系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和浮選效果[4]。

2 改擴(kuò)建方案與實(shí)施

2.1 采用動(dòng)篩跳汰排矸代替人工揀矸

2010年初，該選煤廠在原煤準(zhǔn)備車間南側(cè)新建了一座動(dòng)篩跳汰車間，采用動(dòng)篩跳汰排矸代替人工揀矸，改造后的原煤處理原則流程如圖1所示。原煤經(jīng)分級(jí)篩50 mm分級(jí)，>50 mm粒級(jí)物料通過(guò)人工撿雜后進(jìn)入動(dòng)篩跳汰機(jī)，動(dòng)篩精煤被破碎到50 mm以下，再由帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至緩沖倉(cāng)，動(dòng)篩矸石直接進(jìn)入矸石倉(cāng)，動(dòng)篩跳汰機(jī)的透篩物料經(jīng)斗式提升機(jī)脫水后，采用帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至緩沖倉(cāng)。

圖1 改造前后的原煤處理原則流程

經(jīng)過(guò)工藝改造后，原煤處理能力得到提高，能夠滿足礦井產(chǎn)能提升的要求，選矸效率顯著提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低；后續(xù)重選作業(yè)壓力得以緩解，且生產(chǎn)連續(xù)性增強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量明顯穩(wěn)定，生產(chǎn)成本降低[5]。

2.2 取消煤泥重介系統(tǒng)

考慮到原煤煤質(zhì)波動(dòng)幅度大，煤泥重介系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)需要，將進(jìn)入煤泥重介桶的入料管引入合格介質(zhì)桶，并將進(jìn)入煤泥重介桶的弧形篩分流管引至兩臺(tái)精煤磁選機(jī)。脫介后的磁選尾礦采用振動(dòng)弧形篩分級(jí)、脫水，粗顆粒經(jīng)離心脫水后成為精煤產(chǎn)品，細(xì)顆粒直接浮選。在煤泥重介系統(tǒng)改造后(圖2)，精煤產(chǎn)率明顯提高，精煤泥被全部回收后摻入精煤，混精煤質(zhì)量合格且穩(wěn)定，且集控操作簡(jiǎn)單、方便、靈活。

2.3 增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)大量論證與考察，該選煤廠確定采用大直徑水力分級(jí)旋流器、TBS干擾床分選機(jī)、脫泥篩形成的聯(lián)合工藝代替原工藝，改造前后的煤泥處理原則流程如圖3所示。

圖2 改造前后的煤泥重介系統(tǒng)原則流程

圖3 改造前后的煤泥處理原則流程

改造后，大直徑水力分級(jí)旋流器的底流“夾細(xì)”現(xiàn)象明顯改善(表1、表2)[6]，這為T(mén)BS干擾床分選機(jī)的有效分選創(chuàng)造了良好條件。通過(guò)專用脫泥篩的把關(guān)處理，在洗滌水的作用下，<0.125 mm粒級(jí)物料的含量進(jìn)一步降低。改造后的工藝流程更加簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，自動(dòng)化程度高，易于管理[7]。

表1 小直徑水力分級(jí)旋流器底流的粒度組成

表2 精煤泥(FX710水力分級(jí)旋流器底流)粒度組成

TBS干擾床分選機(jī)的分選粒級(jí)寬(0.125～0.7 mm)，能夠有效解決因原煤煤質(zhì)、工藝、設(shè)備影響精煤產(chǎn)率的問(wèn)題，且分選效果良好(表3)，使產(chǎn)品合格率和穩(wěn)定率穩(wěn)步提高，而這有利于脫介、重選等其他環(huán)節(jié)的改造。

表3 TBS干擾床分選機(jī)各物料的粒度組成

2.4 中矸尾礦處理系統(tǒng)改造

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)入選原煤煤質(zhì)較好時(shí)，煤和矸石泥化現(xiàn)象不突出，其中存在大量低灰細(xì)泥，中矸磁選尾礦灰分低，一般在27%～30%之間。研究分析發(fā)現(xiàn)，<0.125 mm粒級(jí)物料的灰分≤20%，由于其經(jīng)水力分級(jí)旋流器處理后再次被濃縮，故煤泥灰分偏低。如果能夠有效分選出其中的精煤，不但可以提高精煤產(chǎn)率，而且能夠減少煤泥產(chǎn)量，并提高煤泥灰分。

為此，在主廠房三樓+10 m標(biāo)高處(中煤離心機(jī)上方)安裝了兩臺(tái)φ380 mm的水力分級(jí)旋流器，中矸磁選尾礦以一定壓力進(jìn)入其中，旋流器底流直接自流至二樓的中煤離心機(jī)，溢流自流至浮選入料池(圖4)。原中煤泥離心機(jī)、一段濃縮系統(tǒng)及轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)作為備用系統(tǒng)，以增加生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性[8]。

圖4 中矸尾礦處理系統(tǒng)原則流程

改造后，中矸磁選尾礦預(yù)先分級(jí)效果明顯，溢流中>0.125 mm粒級(jí)物料很少(表4)，壓濾車間煤泥量降低，管路堵塞等現(xiàn)象基本被杜絕[9]。一段濃縮處理難度降低，生產(chǎn)事故減少，生產(chǎn)連續(xù)且穩(wěn)定，有效解決了沒(méi)有備用濃縮池的問(wèn)題；長(zhǎng)距離的高空管路、濃縮機(jī)入料緩沖桶基礎(chǔ)、壓濾機(jī)的濾板與濾布磨損程度均降低，維護(hù)量減少，使用壽命得到延長(zhǎng)；在部分設(shè)備停用后，能耗明顯降低，維護(hù)費(fèi)用減少。

2.5 浮選精礦脫水系統(tǒng)改造

原設(shè)計(jì)浮選精礦采用加壓過(guò)濾機(jī)脫水，加壓過(guò)濾機(jī)的濾液進(jìn)入浮選系統(tǒng)，從而形成局部小循環(huán)。研究分析發(fā)現(xiàn)，浮選入料中<0.045 mm粒級(jí)物料的產(chǎn)率高達(dá)60%～70%，浮選過(guò)程中有大量極細(xì)顆粒的存在，導(dǎo)致精礦泡沫發(fā)虛，且泡沫量大，加壓過(guò)濾機(jī)工作效率降低。在實(shí)際生產(chǎn)中，新增浮選機(jī)的入料為精煤磁選尾礦的細(xì)粒部分，原浮選機(jī)的入料為中矸磁選尾礦的細(xì)粒部分和加壓過(guò)濾機(jī)的濾液，浮選機(jī)單機(jī)檢查結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 水力分級(jí)旋流器溢流的粒度組成Table 4 Size composition of underflow of classifying hydrocyclone %

表5 浮選機(jī)單機(jī)檢查結(jié)果

改造前，為有效回收浮選精煤，將TBS溢流部分分流至加壓過(guò)濾機(jī)的入料池，目的是合理?yè)酱郑辉诟∵x精礦槽中添加助濾劑(聚丙烯酰胺)，選用選擇性好、捕收能力強(qiáng)、泡沫易碎的浮選藥劑[10]；調(diào)整加壓過(guò)濾機(jī)的反吹風(fēng)倉(cāng)與加壓倉(cāng)的壓差，并適當(dāng)增大其下濾液閥的開(kāi)度。雖采取多項(xiàng)措施，但加壓過(guò)濾機(jī)的處理能力仍不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，一直維持在25～30 t/h之間。

基于對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，加壓過(guò)濾機(jī)的濾液濃度有時(shí)高達(dá)180 g/L，導(dǎo)致其中物料不能被及時(shí)、有效回收，這對(duì)浮選作業(yè)、脫水作業(yè)及后續(xù)的濃縮、澄清作業(yè)均產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響。為此，增加一臺(tái)隔膜壓濾機(jī)，用于處理<0.125 mm粒級(jí)浮選精礦；通過(guò)其與加壓過(guò)濾機(jī)配合使用，解決了加壓過(guò)濾機(jī)濾液小循環(huán)問(wèn)題，可以提高浮選精煤脫水的處理量，提高精煤產(chǎn)量。

3 效益分析

通過(guò)工藝系統(tǒng)改造，該選煤廠洗選工藝趨于完善，洗選效果明顯提高。壓濾煤泥平均灰分由36%提高至40%以上，使精煤產(chǎn)率提高了1個(gè)百分點(diǎn)左右；增設(shè)干擾床分選機(jī)分選系統(tǒng)后，使精煤質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)率提高4.50個(gè)百分點(diǎn)，中煤產(chǎn)率降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際精煤產(chǎn)率提高5.50個(gè)百分點(diǎn)。目前，主焦煤價(jià)格為790元/t，該廠實(shí)際入選能力為1.50 Mt/a，故精煤產(chǎn)量提高8.25萬(wàn)t/a，每年可創(chuàng)造2 400萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

在工藝系統(tǒng)改造完成后，不但企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到提高，而且杜絕了洗水外排，使工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低；同時(shí)也使稀有資源的綜合利用率得以提高，社會(huì)效益和環(huán)境效益明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著礦井開(kāi)采深度的延伸，地質(zhì)條件不斷發(fā)生變化，煤層或工作面不斷改變，加之礦井產(chǎn)能不斷提高，商品煤指標(biāo)和市場(chǎng)持續(xù)變化，這給選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)性帶來(lái)很大困難和挑戰(zhàn)，容易引發(fā)生產(chǎn)波動(dòng)和中斷等問(wèn)題，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)能力不足，工藝系統(tǒng)不靈活，商品煤質(zhì)量下降 。

為了適應(yīng)原煤煤質(zhì)變化的需要，五溝煤礦選煤廠不斷優(yōu)化工藝系統(tǒng)，積極引進(jìn)先進(jìn)、適用裝備，并科學(xué)創(chuàng)新、大膽實(shí)踐，取得了一定成效，為新廠設(shè)計(jì)、老廠改造以及選煤生產(chǎn)管理的改進(jìn)提供了有益借鑒。

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Optimization of coal cleaning process for better adaption
to variation of raw coal property

YU Hai-ying

(Wanbei Coal & Electricity Hengyuan Shareholding Marketing Co., Suzhou 234000, Anhui, China)

In order to cater to the need for better adaption to variation of raw coal property, Wugou Coal Mines existing coal cleaning system remoulding and extension scheme is determined following an analysis of the current operating status, and ongoing transformation work is gradually pushing ahead according to specific conditions. After the adoption of a series of remoulding measures, the coal cleaning system now works with a much higher adaptability and more flexibility of technological process. The technical reform has met with remarkable result, bring about much improved economical, social and environmental benefits.

variation of raw coal property; coal cleaning process, de-shaling movable-bed jig; coarse slime separation system; slime heavy-medium separation system

1001-3571(2016)04-0036-05

TD94

B

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.010

俞海鷹(1968—)，男，江西省上饒市人，工程師，碩士，從事煤炭銷售管理工作。

E-mail:182394240@qq.com Tel:13956876667

俞海鷹. 優(yōu)化選煤工藝 適應(yīng)煤質(zhì)變化[J]. 選煤技術(shù)，2016(4)：36-40.