呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造實(shí)踐

劉立文

(霍州煤電集團(tuán) 呂梁山煤電公司洗煤廠，山西 呂梁 033102)

呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造實(shí)踐

劉立文

(霍州煤電集團(tuán) 呂梁山煤電公司洗煤廠，山西 呂梁 033102)

為解決呂梁山洗煤廠粗精煤灰分偏高的問(wèn)題，在對(duì)生產(chǎn)問(wèn)題與產(chǎn)生原因分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外粗煤泥分選技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，采用三錐水介旋流器構(gòu)建了粗煤泥單獨(dú)分選系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其有效處理。與原分級(jí)旋流器相比，三錐水介旋流器的溢流產(chǎn)率高13.06個(gè)百分點(diǎn)，灰分低2.60個(gè)百分點(diǎn)，底流灰分高12.03個(gè)百分點(diǎn)，可使更多精煤得到回收。該旋流器在現(xiàn)場(chǎng)投入應(yīng)用后，經(jīng)過(guò)兩年多的調(diào)整與運(yùn)行，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)預(yù)期設(shè)計(jì)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

粗煤泥；粗精煤；單獨(dú)分選；三錐水介旋流器

呂梁山煤電有限公司洗煤廠(以下簡(jiǎn)稱“呂梁山洗煤廠”)屬于礦區(qū)型洗煤廠，設(shè)計(jì)能力為3.00 Mt/a，實(shí)際生產(chǎn)能力核定為3.75 Mt/a。該廠于2006年元月7日竣工投產(chǎn)，工程總投資2.6億元。該廠入選原煤來(lái)源于呂梁山煤電公司所屬的木瓜礦和店坪礦，原煤的可選性介于較難選與極難選之間，具有中高灰、中硫的特點(diǎn)，主要產(chǎn)品為十一級(jí)焦精煤(Ad≤10.50%、St，d≤1.00%、Vdaf≤24.00%)和混煤。精煤主要作為煉焦配煤使用，混煤主要作為園區(qū)中煤電廠的發(fā)電燃料，部分銷往山東、江蘇等地電廠。

該洗煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)選用雙系統(tǒng)，工藝設(shè)計(jì)合理、完善，主要分選環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了分級(jí)分選。目前，原煤以選前脫泥方式入選，生產(chǎn)工藝為50～0.75 mm粒級(jí)由有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、0.75～0.25 mm粒級(jí)由三錐水介旋流器分選、<0.25 mm粒級(jí)直接浮選、浮選尾煤濃縮壓濾的聯(lián)合工藝，矸石經(jīng)索道外排，全廠實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。該廠主要設(shè)備有180多臺(tái)，核心設(shè)備由國(guó)外進(jìn)口，其余設(shè)備選用國(guó)內(nèi)知名廠家產(chǎn)品，且主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)了大型化。

1 存在問(wèn)題與分析

呂梁山洗煤廠原設(shè)計(jì)未考慮粗煤泥單獨(dú)分選環(huán)節(jié)，精煤磁選尾礦經(jīng)濃縮分級(jí)后，采用振動(dòng)弧形篩和粗煤泥離心機(jī)脫泥、脫水。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大量細(xì)煤泥進(jìn)入主選系統(tǒng)，對(duì)旋流器分選過(guò)程造成干擾，影響設(shè)備分選精度，且重介系統(tǒng)介耗高[1]，分選效果不穩(wěn)定；此外，粗精煤灰分在11.00%～13.00%之間，達(dá)不到要求灰分(10.01%～10.50%)，導(dǎo)致其他精煤“背灰”問(wèn)題突出，精煤產(chǎn)品損失嚴(yán)重。近年來(lái)，隨著井下新煤層的開(kāi)采和機(jī)械化采煤技術(shù)的應(yīng)用，原煤煤質(zhì)發(fā)生顯著改變，主要表現(xiàn)為末煤含量增大，原生產(chǎn)工藝明顯不能適應(yīng)生產(chǎn)要求，粗煤泥分選系統(tǒng)改造迫在眉睫。

結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外粗煤泥分選技術(shù)狀況，經(jīng)過(guò)考察與論證，該洗煤廠確定選用SMC400×4煤泥重介旋流器對(duì)精煤系統(tǒng)分流出來(lái)的粗煤泥進(jìn)行分選。但由于該系統(tǒng)沒(méi)有單獨(dú)的分選介質(zhì)，而以分流出來(lái)的合格介質(zhì)作為分選介質(zhì)，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行效果不佳[2]，未能有效解決粗精煤灰分偏高的問(wèn)題[3]，進(jìn)而使粗煤泥長(zhǎng)期在系統(tǒng)中處于錯(cuò)配狀態(tài)。

2 改造方案與實(shí)施

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，該洗煤廠需要選擇合適的設(shè)備來(lái)構(gòu)建粗煤泥單獨(dú)分選系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)0.75(1)～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥的預(yù)先分級(jí)與分選，徹底解決粗煤泥分選中存在的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)粗煤泥有效分選的目的，結(jié)合國(guó)內(nèi)外粗煤泥分選技術(shù)應(yīng)用狀況[4]，初步考慮三個(gè)改造方案，即分別以三產(chǎn)品煤泥重介旋流器、干擾床分選機(jī)、三錐水介旋流器作為核心設(shè)備來(lái)構(gòu)建粗煤泥單獨(dú)分選系統(tǒng)。

(1)三產(chǎn)品煤泥重介旋流器的分選精度和分選效率均較高[5]，但需要額外設(shè)置重介系統(tǒng)和介質(zhì)回收系統(tǒng)，系統(tǒng)配置復(fù)雜，對(duì)廠房的空間要求較嚴(yán)格；采用該設(shè)備分選細(xì)煤泥時(shí)對(duì)介質(zhì)的粒度組成要求高[6]，煤泥量大時(shí)介耗較大，系統(tǒng)運(yùn)行成本較高。根據(jù)項(xiàng)目改造預(yù)算，三產(chǎn)品煤泥重介旋流器分選系統(tǒng)的改造投資不少于650萬(wàn)元，所需費(fèi)用較高。

(2)干擾床分選機(jī)僅以水作為分選介質(zhì)，可以節(jié)約很多成本，但其占地面積較大，分選粒級(jí)較窄，為實(shí)現(xiàn)較好的分選效果，需要設(shè)置預(yù)先脫泥環(huán)節(jié)[7]。此外，該設(shè)備分選效果不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響精煤產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定率。就該洗煤廠的廠房實(shí)際和工藝系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，TBS干擾床分選機(jī)的最佳用途為處理分級(jí)旋流器的底流[8]，但廠房空間難以滿足布置要求，設(shè)備無(wú)法有效配置，工藝系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)初步預(yù)算，TBS干擾床分選系統(tǒng)的改造投資約為280萬(wàn)元。

(3)與干擾床分選機(jī)相比，三錐水介旋流器也以水作為分選介質(zhì)，但其分選粒度范圍較寬，無(wú)需設(shè)置預(yù)先脫泥環(huán)節(jié)，設(shè)備占地面積小，便于工藝布置[9]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，煤泥分選效果較好，不但可以得到灰分合格的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品產(chǎn)率較高。此外，該分選系統(tǒng)所需費(fèi)用較低，預(yù)計(jì)總投資為189萬(wàn)元。并且在實(shí)際生產(chǎn)中，針對(duì)不同洗煤廠的實(shí)際情況，三錐水介旋流器可以通過(guò)改變自身結(jié)構(gòu)參數(shù)和分選條件，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與工藝的最佳組合，從而保證精煤產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)率最大化。粗煤泥分選系統(tǒng)改造后的生產(chǎn)系統(tǒng)原則流程如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)系統(tǒng)原則流程Fig.1 Basic process flowsheet of the renovated washing wystem

3 運(yùn)行效果與效益分析

3.1 運(yùn)行效果

3.1.1 設(shè)備運(yùn)行效果

在生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行正常后，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，選擇系統(tǒng)改造前后入選原煤煤質(zhì)相似時(shí)的分選效果數(shù)據(jù)(表1)來(lái)分析三錐水介旋流器應(yīng)用后對(duì)選煤工藝優(yōu)化程度和經(jīng)濟(jì)效益提升程度的影響。由表1可知：與原分級(jí)旋流器相比，三錐水介旋流器溢流灰分下降2.60個(gè)百分點(diǎn)，溢流產(chǎn)率提高13.06個(gè)百分點(diǎn)，底流灰分提高12.03個(gè)百分點(diǎn)。這說(shuō)明三錐水介旋流器分選效果良好，能夠有效回收更多精煤，且其質(zhì)量較好。

由于旋流器的溢流出低灰產(chǎn)物，為此重點(diǎn)考察了改造前后旋流器溢流的粒度組成和灰分變化，以對(duì)比分析改造前后原分級(jí)旋流器和三錐水介旋流器對(duì)粗煤泥的分級(jí)和分選作用，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表1 原分級(jí)旋流器和三錐水介旋流器分選效果對(duì)比

表2 原分級(jí)旋流器和三錐水介旋流器的溢流粒度組成

由表2可知：

(1)就原分級(jí)旋流器溢流的各粒級(jí)產(chǎn)率來(lái)說(shuō)，>0.5 mm粒級(jí)產(chǎn)率非常低，僅為0.76%，>0.25 mm粒級(jí)的累積產(chǎn)率僅為12.43%，而其他粒度較細(xì)粒級(jí)的產(chǎn)率均較高，說(shuō)明原分級(jí)旋流器的分級(jí)效果較好。對(duì)于三錐水介旋流器溢流的各粒級(jí)產(chǎn)率，>0.5 mm粒級(jí)產(chǎn)率為19.60%，>0.25 mm粒級(jí)的累積產(chǎn)率為46.90%，而其他較細(xì)粒級(jí)的產(chǎn)率明顯低于原分級(jí)旋流器，說(shuō)明三錐水介旋流器的分級(jí)效果被大大弱化。

(2)分析>0.5、0.5～0.25 mm兩個(gè)粒級(jí)的灰分，三錐水介旋流器的明顯較低，其中>0.25 mm粒級(jí)的累積灰分為8.70%，較工藝改造前下降1.19個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)率為46.90%，較工藝改造前提高34.47個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明三錐水介旋流器的分選作用得到加強(qiáng)。三錐水介旋流器溢流中0.25～0.125 mm粒級(jí)灰分為10.87%，說(shuō)明該旋流器的分選粒度下限接近但略高于0.125 mm。

3.1.2 工藝系統(tǒng)運(yùn)行效果

此次粗煤泥分選工藝改造以三錐水介旋流器作為分選設(shè)備，工藝布置簡(jiǎn)單，僅需新增兩臺(tái)弧形篩和分選旋流器組，所需費(fèi)用低，而分選效果顯著。以三錐水介旋流器為核心的粗煤泥分選系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了粗煤泥的預(yù)先脫除與分選，有助于降低重介系統(tǒng)介質(zhì)消耗和提升洗選系統(tǒng)處理能力；同時(shí)，減少了進(jìn)入主選旋流器的煤泥量，從而杜絕了過(guò)量煤泥對(duì)重介分選過(guò)程的干擾作用，提高了系統(tǒng)分選效果，減少了錯(cuò)配物含量。

由表3可知：改造前后主選旋流器的Ep值明顯發(fā)生變化，一段、二段的Ep值均降低，說(shuō)明粗煤泥分選系統(tǒng)改造，使旋流器的分選效果得到改善，分選精度提高，系統(tǒng)運(yùn)行效果得以提升。

表3 重介旋流器分選精度對(duì)比結(jié)果

3.2 效益分析

呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造的成功，解決了長(zhǎng)期困擾選煤生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，使粗煤泥灰分高、精煤污染嚴(yán)重、處理量低的問(wèn)題得到徹底解決。三錐水介旋流器的成功運(yùn)行說(shuō)明，對(duì)于難選煤和極難選煤，采用先進(jìn)的分選設(shè)備單獨(dú)分選，能夠有效回收寶貴的煤炭資源[10]，這對(duì)各選煤廠有效解決粗煤泥分選問(wèn)題具有積極的借鑒意義。

粗煤泥分選工藝改造后，預(yù)計(jì)原煤入選量提高30～50 t/h，噸原煤平均利潤(rùn)約為100元，因此每年可增加利潤(rùn)1 584萬(wàn)元。此外，重介系統(tǒng)介質(zhì)消耗量減少，噸選煤介耗量從3.50 kg降至1.50 kg，每年可節(jié)約生產(chǎn)成本1 053萬(wàn)元。由此來(lái)看，粗煤泥分選系統(tǒng)改造后每年可創(chuàng)收2 637萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

在呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造過(guò)程中，采用三錐水介旋流器作為粗煤泥分選設(shè)備，將原來(lái)的“重介分選+浮選”兩段分選工藝升級(jí)成“重介分選+粗煤泥分選+浮選”三段分級(jí)分選工藝，有效解決了處理量低、介耗高等問(wèn)題，使粗精煤占綜合精煤的比例由5%以下提高到20%。該工藝的成功改造與應(yīng)用，提高了工藝系統(tǒng)整體分選效果，實(shí)現(xiàn)了粗煤泥的高效洗選。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)行，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)了預(yù)期設(shè)計(jì)，取得了良好的改造效果。

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Practice of renovation of coarse slime separation process at Lvliangshan Coal Washery

LIU Li-wen

(Lvliangshan Coal Washery under Lvliangshan Coal & Electricity Co., Ltd., Huozhou Coal & Electricity Group, Lvliang 033102, Shanxi, China)

The cleaned coarse slime is found to be a bit too high in ash. For solving this problem, an analysis is made of the causes and existing processing conditions together with a general survey of the state-of-the-art of the technologies currently available for the separation of coarse slime both at home and abroad. Based on the result of investigation, it is decided to treat the coarse slime with a separate 3-cone water-only cyclone washing system. Compared with the classifier cyclone originally used, the use of the 3-cone cyclone has led to an increase of the yield of overflow by 13.06 percentage points, a drop of overflow ash by 2.60 percentage points and an increase of underflow ash by 12.03 percentage points, enabling, as a result, more clean coal to be recovered. As evidenced by field operation over the past 2 more years, the performance of the renovated washing system has reached or surpassed the designed expectations in various technical aspects, this bringing about a favorable economic and social result.

coarse slime; cleaned coarse slime; separate washing; 3-cone water-only cyclone

1001-3571(2016)04-0045-03

TD942

B

2016-08-06

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.012

劉立文(1965—)，男，山西省霍州市人，高級(jí)工程師，從事選煤生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)工作。

E-mail:zhaoygang@126.com Tel：13753897756

劉立文. 呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造實(shí)踐[J]. 選煤技術(shù)，2016(4):45-47,87.