邯鄲洗選廠浮選系統(tǒng)技術(shù)改造的研究與實踐

王俊霞

(冀中能源峰峰集團(tuán) 邯鄲選煤廠，河北 邯鄲 056000)

峰峰集團(tuán)邯鄲洗選廠是我國自行設(shè)計、建設(shè)的第一座中央型煉焦煤選煤廠，于1959年12月投產(chǎn)，原設(shè)計能力為1.50 Mt/a，采用跳汰主再選、煤泥濃縮浮選的聯(lián)合工藝。五十多年來，邯鄲洗選廠實施了多輪工藝升級和技術(shù)改造。1988年完成浮選機(jī)更新改造，以XJX-T12型浮選機(jī)取代原M2.5型浮選機(jī)，自制兩臺礦漿準(zhǔn)備器取代四臺攪拌桶，單位體積處理能力提高57.92個百分點，浮選精煤產(chǎn)率提高0.93個百分點；1999年完成跳汰粗精煤重介再選工藝改造，增加了兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、磁選機(jī)、脫介篩等關(guān)鍵設(shè)備；2011年9月完成了選煤廠分選工藝改革，采用脫泥入選，無壓三產(chǎn)品重介分選、粗煤泥分選、煤泥分級浮選的聯(lián)合工藝[1]，同時增加了配套的浮選精煤快開壓濾脫水系統(tǒng)，核定生產(chǎn)能力為3.50 Mt/a 。近年來，隨著原煤煤泥含量的增多，導(dǎo)致浮選設(shè)備處理能力不足、分選效果差、精煤產(chǎn)率低，這已經(jīng)成為制約生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)[2]。為了解決浮選系統(tǒng)瓶頸問題，2016年10月通過對浮選系統(tǒng)入料煤泥減量化研究和實踐,優(yōu)化了浮選分選效果，實現(xiàn)了煤泥高效分選[3]。

1 問題分析

近年來，峰峰集團(tuán)本部煤炭資源逐年減少，煤炭產(chǎn)能逐年壓縮，環(huán)保要求愈加嚴(yán)格，只有降本增效、節(jié)能環(huán)保才能生存，因此提高產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本刻不容緩。為了增強(qiáng)生存能力，邯鄲洗選廠多措并舉，取得了一些成效，但煤泥浮選系統(tǒng)現(xiàn)存的浮選設(shè)備老化、入浮煤泥量大、分選效果差等問題仍給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營造成很大困擾[4]。邯鄲洗選廠現(xiàn)有的四臺XJX-T12浮選機(jī)先后于1988年左右投產(chǎn)使用，至今已使用30年，浮選機(jī)機(jī)體老化，箱體銹蝕嚴(yán)重，刮料不均勻，浮選效果差，處理能力不足，嚴(yán)重影響了浮選精煤的穩(wěn)定性，造成油耗偏高，生產(chǎn)成本增加，故浮選系統(tǒng)的升級改造亟待解決[5]。

2 浮選系統(tǒng)升級改造方案

2.1 浮選工藝現(xiàn)狀

邯鄲洗選廠浮選系統(tǒng)采用分級浮選工藝(圖1)。浮選入料為煤泥分級旋流器溢流和粗煤泥分選機(jī)溢流經(jīng)振動弧形篩處理后的篩下水，通過泵送至分級旋流器再次分級，溢流(<0.125 mm粒級)經(jīng)浮選柱分選、底流(0.5～0.125 mm粒級)經(jīng)浮選機(jī)分選[6]后，所有浮選精煤自流進(jìn)入一樓精礦箱，然后再泵揚(yáng)至快開壓濾機(jī)脫水得到最終精煤；浮選尾礦自流至濃縮機(jī)，經(jīng)壓濾后得到尾煤，濾液返回濃縮機(jī)。

2.2 工藝改造方案

本次改造主要在現(xiàn)有位置進(jìn)行設(shè)備安裝，設(shè)備布置結(jié)合場地條件，充分考慮生產(chǎn)需要，盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)靈活、區(qū)分明確、布置緊湊、整潔美觀。將現(xiàn)有四臺XJX-T12浮選機(jī)和礦漿準(zhǔn)備器拆除，在原位置安裝新型礦漿預(yù)處理器和三臺XJM-S24浮選機(jī)，以期工藝和設(shè)備對粗、細(xì)煤泥實現(xiàn)高精度分選和高效脫水，在煤泥可浮性變化較大時，仍能生產(chǎn)出合格的浮選精煤產(chǎn)品，煤泥分選適應(yīng)性顯著增強(qiáng)[7]。

圖1 浮選原則流程圖

2.2.1 浮選機(jī)改造

邯鄲洗選廠原XJX-T12浮選機(jī)屬于機(jī)械攪拌自吸式浮選機(jī)，礦漿由中心管入料，由于使用年限已久，機(jī)箱調(diào)整機(jī)構(gòu)和葉輪轉(zhuǎn)子假底穩(wěn)流板均已銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致煤泥分選效果差，維修成本大，油耗居高不下，且處理量偏小，更換浮選機(jī)迫在眉睫。邯鄲洗選廠結(jié)合現(xiàn)有廠房條件，決定采用天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司研制的XJM-S24新型浮選機(jī)，該型號浮選機(jī)屬于“假底底吸，周邊溢流，自吸空氣”機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，集直流式入料和自吸式入料優(yōu)點于一體，既消除了直流式入料礦漿易發(fā)生“短路”的問題，又克服了自吸式入料礦漿通過量小的缺點，單室容積達(dá)到24 m3，對高密度和微細(xì)粒度煤泥分選效果理想，并且在同類產(chǎn)品中具有能耗低、充氣量大、充氣均勻度高、浮選選擇性高、運行可靠性高等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于全國各地選煤廠，并可實現(xiàn)浮選參數(shù)自動控制[8]。

2.2.2 加油箱創(chuàng)新性研制

由于浮選藥劑中的雜質(zhì)經(jīng)常堵塞油泵，導(dǎo)致藥劑添加量不穩(wěn)，在此次改造中創(chuàng)新性地研制了新油箱，結(jié)構(gòu)如圖2所示。該油箱結(jié)構(gòu)為三級臺階狀，臺階中間采用0.5、0.25 mm濾網(wǎng)作為隔斷過濾油中雜質(zhì)，有效解決了油泵堵塞和加藥量不穩(wěn)現(xiàn)象，利于浮選操作且指標(biāo)更加穩(wěn)定。經(jīng)過現(xiàn)場使用，效果良好，油管不再堵塞，且藥劑添加量穩(wěn)定[9]。

2.3 浮選入料減量化研究與實踐

隨著原煤煤泥含量增多，為了減少浮選系統(tǒng)入浮煤泥量，邯鄲洗選廠結(jié)合自身工藝特點，對相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了試驗研究和改造。

圖2 油箱結(jié)構(gòu)簡圖

2.3.1 加強(qiáng)振動弧形篩管理，選擇合適篩縫篩板

邯鄲洗選廠振動弧形篩最初使用篩縫為0.6 mm的普通篩板，篩下水中>0.5 mm粒級含量在10%左右。為了減少浮選系統(tǒng)煤泥量，加強(qiáng)振動弧形篩管理，規(guī)定每周一、周五技術(shù)人員采樣，對篩下水取樣進(jìn)行篩分試驗。當(dāng)>0.5 mm粒級含量>8%時，須及時更換篩板，避免粗煤泥進(jìn)入浮選系統(tǒng)影響分選效率[10]。

經(jīng)過多種細(xì)縫弧形篩板的試驗對比，最終選擇篩縫為0.5 mm的高效細(xì)縫弧形篩板。此篩板篩條較細(xì)，篩縫角度設(shè)計合理[11]，利于脫水且使用壽命長。實踐表明：篩下水中>0.5 mm粒級含量降到3%以下，有效減少了浮選系統(tǒng)入浮量，提高了分選效果，降低了油耗。

2.3.2 適當(dāng)增大煤泥旋流器的底流口

自2011年全重介工藝改造后，一直選用兩臺FX-750GT旋流器進(jìn)行煤泥分級處理，旋流器底流口直徑為140 mm，入料壓力為0.126 MPa。為了減少浮選系統(tǒng)入浮量，適當(dāng)增大旋流器底流口直徑來減輕浮選壓力。在入料壓力不變的情況下，分別對底流口直徑為140、160、180 mm的煤泥分級旋流器底流進(jìn)行小篩分試驗(表1)。

表1 煤泥分級旋流器底流小篩分試驗結(jié)果

由表1可看出：旋流器底流口直徑增大，旋流器底流中>0.5 mm粒級和<0.045 mm粒級含量增多，相應(yīng)改善了旋流器溢流粒度組成，減少了入浮煤泥中粗顆粒和極細(xì)顆粒的含量，有利于提高浮選系統(tǒng)分選效果[12]，經(jīng)試驗對比最終采用底流口直徑為180 mm的煤泥分級旋流器。

2.3.3 嚴(yán)格執(zhí)行粗煤泥離心機(jī)篩籃更換標(biāo)準(zhǔn)

邯鄲洗選廠粗煤泥離心機(jī)離心液返回煤泥桶中，再通過泵揚(yáng)至煤泥分級旋流器，溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)。因此，加強(qiáng)粗煤泥離心機(jī)篩籃更換標(biāo)準(zhǔn)，是浮選煤泥減量入浮的有效途徑。邯鄲洗選廠規(guī)定每周對離心液進(jìn)行兩次粒度分析，當(dāng)離心液中>0.5 mm粒級含量超過25%時，必須更換篩籃，同時將更換頻率由3個月一次改為2個月一次，有效減少了浮選系統(tǒng)入浮煤泥量和粗顆粒含量，提高了分選效果[13]。

3 改造效果

3.1 浮選入料

通過以上三方面的改進(jìn)，浮選入料濃度由改造前的20.00%降至改造后的14.04%，降低了5.96個百分點，明顯改善了浮選入料濃度[14]。對改造前后浮選入料分別進(jìn)行小篩分試驗，結(jié)果見表2。

表2 浮選入料小篩分試驗結(jié)果對比

由表2可看出：改造后浮選入料粒度組成明顯改善，>0.5 mm粒級含量減少1個百分點，<0.045 mm粒級含量減少3.95個百分點，有利于提高浮選分選效果[15]。

3.2 技術(shù)指標(biāo)

邯鄲洗選廠浮選系統(tǒng)通過設(shè)備升級改造和煤泥減量入浮研究，浮選分選效果顯著提高，分別對改造前(2016年)、改造后(2017年)采樣試驗對比，主要技術(shù)指標(biāo)見表3、表4。

通過對比表3和表4中的技術(shù)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，在浮選系統(tǒng)升級改造后，浮選尾煤的灰分從60.97%提高到71.10%；與此同時，浮選精煤的產(chǎn)率從88.90%提高到89.27%，提高了0.37個百分點；此外，原煤油耗由0.196 kg/t降到0.170 kg/t，油耗降低了0.026 kg/t。

表3 2016年浮選主要技術(shù)指標(biāo)

表4 2017年浮選主要技術(shù)指標(biāo)

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

邯鄲洗選廠浮選系統(tǒng)升級改造后，通過綜合數(shù)據(jù)分析，經(jīng)濟(jì)效益計算如下：

(1)浮選產(chǎn)率提高0.37個百分點，浮選精煤產(chǎn)量按照占總精煤25%計算，總精煤產(chǎn)率提高了0.092 5個百分點。每年處理原煤按2.60 Mt計算，則每年能增加精煤產(chǎn)量2 405 t，每噸精煤1 200元，年銷售收入增加288.6萬元。

(2)噸煤油耗降低0.026 kg，按年處理原煤2.60 Mt、每噸藥劑8 000元計算，則每年節(jié)約用油67.60 t，年可節(jié)約費用54.08萬元。

(3)浮選機(jī)更換后每小時減少用電80.5 kW，按每月開車時間320 h計算，全年節(jié)約用電80.5×320×12=309 120 kWh，電費單價按0.6元/kWh計算，則全年節(jié)約電費18.55萬元。

綜上，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益為361.23萬元，提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，降低了油、電等物耗成本，顯著提升了企業(yè)競爭力和信譽(yù)。

4 結(jié)語

邯鄲洗選廠通過煤泥減量化入浮研究，對浮選系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造，包括振動弧形篩更換高效細(xì)縫弧形篩板、增大煤泥分級旋流器底流口、嚴(yán)格執(zhí)行粗煤泥離心機(jī)篩籃更換標(biāo)準(zhǔn)。此次改造明顯提高了浮選分選效果，優(yōu)化了產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)，降低了選煤物耗成本；同時減少了浮選尾煤量，緩解了日趨增加的環(huán)保壓力，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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