田莊選煤廠末煤分選系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)踐

姬躍平

(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司 田莊選煤廠，河南 平頂山 467013)

田莊選煤廠是一座處理能力為10 Mt/a的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠，設(shè)計(jì)采用四級(jí)分選工藝，即入選原煤被分為>20 mm粒級(jí)塊煤、20～1 mm粒級(jí)末煤、1～0.5 mm粒級(jí)粗煤泥及<0.5 mm粒級(jí)細(xì)煤泥四部分，分別采用斜輪重介質(zhì)分選機(jī)、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、粗煤泥分選機(jī)及機(jī)械攪拌式浮選機(jī)進(jìn)行處理。

入選原煤來(lái)自平頂山礦區(qū)，粒度上限<300 mm，原煤灰分為40%左右，精煤理論產(chǎn)率約為50%，矸石含量在30%以上，揮發(fā)分介于22%～33%之間，硫分<0.5%，主導(dǎo)產(chǎn)品為焦精煤和1/3焦精煤。

田莊選煤廠的末原煤產(chǎn)率在50%左右，末煤系統(tǒng)是影響最終精煤數(shù)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與以重介質(zhì)旋流器為核心設(shè)備的重介分選系統(tǒng)相比，其他三種分選系統(tǒng)的精煤質(zhì)量控制較為困難，因此末精煤經(jīng)常存在不同程度的“背灰”，造成總精煤產(chǎn)率下降，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著嚴(yán)重的負(fù)面影響。

1 存在問題

以四礦原煤作為煤樣，按照精煤最高產(chǎn)率原則對(duì)四種精煤產(chǎn)品的指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并與實(shí)際完成指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。四種精煤產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1。

由表1可知：按照十級(jí)精煤的指標(biāo)要求，第3項(xiàng)最佳，不但精煤灰分合格，而且精煤產(chǎn)率最高，塊精煤灰分為11.30%，末精煤灰分為9.70%，CSS精煤灰分為8.70%，浮選精煤灰分為10.90%，最終精煤灰分為9.98%，對(duì)應(yīng)的理論產(chǎn)率為52.25%；而在實(shí)際生產(chǎn)中，塊精煤灰分為12.00%，末精煤灰分為9.18%，CSS精煤灰分為11.00%，浮選精煤灰分為11.00%。通過對(duì)比可知：塊精煤、CSS精煤及浮選精煤的實(shí)際灰分均高于理論灰分，而末精煤的實(shí)際灰分低于理論灰分，實(shí)際生產(chǎn)中存在末精煤“背灰”問題[1]。

表1 四種精煤產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo)

塊精煤、浮選精煤灰分偏高主要受操作水平、煤質(zhì)變化的影響，而CSS精煤灰分偏高主要受脫泥效率的影響。斜輪重介質(zhì)分選機(jī)的分選效果受原煤分級(jí)效果的影響較為突出，在分級(jí)篩長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)篩面堵塞嚴(yán)重，分級(jí)效率下降，部分末煤被錯(cuò)配到塊煤分選系統(tǒng)中，導(dǎo)致斜輪重介質(zhì)分選機(jī)分選效果變差。在脫泥篩脫泥效率為100%時(shí)，CSS粗煤泥分選機(jī)能夠分選出灰分為8.70%的精礦，但由于精礦脫泥困難，經(jīng)過脫泥的精煤灰分只能降到11.00%左右；如果想要繼續(xù)降低其灰分，則需要脫泥效果更好的設(shè)備[2-3]。浮選精煤產(chǎn)率僅次于末精煤產(chǎn)率，受原煤泥化、循環(huán)水水質(zhì)等因素的影響，浮選操作較為困難，如果浮選藥劑用量不足，則出現(xiàn)浮選“跑粗”的問題，導(dǎo)致壓濾系統(tǒng)負(fù)擔(dān)增加；如果浮選藥劑用量偏多，則浮選精煤灰分偏高[4]。

2 內(nèi)在原因及其影響

實(shí)際完成指標(biāo)不符合最高產(chǎn)率原則，必然造成精煤產(chǎn)率偏低，由于末原煤所占比例最高，因此其對(duì)精煤產(chǎn)率的影響最為明顯[5-6]。結(jié)合重介質(zhì)旋流器的分選規(guī)律，對(duì)末精煤“背灰”的內(nèi)在原因及其影響進(jìn)行分析。

2.1 內(nèi)在原因

在生產(chǎn)過程中，以末中煤篩上的精煤損失作為末精煤分選效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即根據(jù)損失到末中煤的精煤量及時(shí)調(diào)整重介質(zhì)旋流器的分選密度，損失到末中煤的精煤量多，表明分選密度偏低；損失到末中煤的精煤量少，表明分選密度偏高。計(jì)算中末精煤損失的比重為1.40，即對(duì)<1.40 g/cm3密度級(jí)末中煤進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，浮物本級(jí)產(chǎn)率為末精煤損失。分選密度直接影響數(shù)量效率[5,7-8]，且兩者的變化具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，分選密度與數(shù)量效率、末精煤損失的關(guān)系如圖1所示。

圖1 分選密度與末精煤損失和數(shù)量效率的關(guān)系

由圖1可知，隨著分選密度的提高，數(shù)量效率呈上升趨勢(shì)，而末精煤損失呈下降趨勢(shì)，兩者趨勢(shì)相反。

為進(jìn)一步驗(yàn)證重介質(zhì)旋流器分選密度對(duì)數(shù)量效率的影響，對(duì)末精煤損失與數(shù)量效率的關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果見表2。

由表2可知：末精煤的平均灰分為8.92%，灰分最大值為10.33%，最小值為6.41%；除第1組和第15組外，其他組灰分都符合十級(jí)精煤的要求，都應(yīng)進(jìn)入末精煤產(chǎn)品中；末精煤損失變化較大，均值為8.44%，最大值為31.38，最小值為1.02%；數(shù)量效率十分不穩(wěn)定，均值為87.95%，最大值為97.28%，最小值為64.36%。

表2 數(shù)量效率和末精煤損失的關(guān)系

根據(jù)表2數(shù)據(jù)繪制的散點(diǎn)圖與擬合直線如圖2所示。由圖2可知：線性相關(guān)系數(shù)為-0.937，取顯著性水平0.05，臨界值為0.423，說(shuō)明末精煤損失與數(shù)量效率存在負(fù)線性相關(guān)，即隨著末精煤損失的增加，數(shù)量效率呈下降趨勢(shì)[9-10]。換而言之，數(shù)量效率越高則末精煤損失越小，重介質(zhì)旋流器的分選效果越好；數(shù)量效率越低則末精煤損失大，重介質(zhì)旋流器的分選效果差。由于分選密度調(diào)整造成末精煤損失的波動(dòng)，這就驗(yàn)證了隨著重介質(zhì)旋流器分選密度的變化，數(shù)量效率也表現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

圖2 <1.40 g/cm3密度級(jí)末精煤損失與數(shù)量效率的關(guān)系曲線

設(shè)備分選密度改變，數(shù)量效率隨之改變，這是因?yàn)榉诌x密度發(fā)生變化，導(dǎo)致末原煤的可選性也發(fā)生變化。將表2第18項(xiàng)的煤樣進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，結(jié)果見表3。

表3 計(jì)算入料的密度及可選性

由表3可知：隨著分選密度的升高，δ±0.1含量下降，即分選密度越高，末原煤的可選性越好，分選密度越低，其可選性越差。此外，當(dāng)重介質(zhì)旋流器分選密度較低時(shí)，分選介質(zhì)的體積濃度顯著下降，其穩(wěn)定性隨之變差[6,11]，這也是數(shù)量效率下降的原因。

2.2 末精煤“背灰”對(duì)精煤產(chǎn)率的影響

通過對(duì)表3數(shù)據(jù)計(jì)算可知：<1.40 g/cm3密度級(jí)入料的灰分在8.74%以下，按照十級(jí)精煤標(biāo)準(zhǔn)要求，其全部為精煤產(chǎn)品；1.40～1.50 g/cm3密度級(jí)入料的灰分為18.93%，本級(jí)產(chǎn)率為10.36%，在保證精煤質(zhì)量合格的前提下，其應(yīng)最大限度地進(jìn)入精煤產(chǎn)品中，以提高精煤產(chǎn)率。換而言之，<1.40 g/cm3密度級(jí)原煤是精煤質(zhì)量的保證，而1.40～1.50 g/cm3密度級(jí)原煤是精煤產(chǎn)率的保證[12-13]。

因此，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選密度應(yīng)>1.40 g/cm3，且在1.43 g/cm3左右為宜。如果分選密度<1.40 g/cm3，則末中煤<1.40 g/cm3密度級(jí)的含量增加，不但不能保證精煤質(zhì)量，而且不能保證精煤數(shù)量。此外，數(shù)量效率的降低程度與<1.40 g/cm3密度級(jí)的末中煤灰分和產(chǎn)率相關(guān)，表1中灰分在6.41%～10.33%之間的<1.40 g/cm3密度級(jí)末中煤都能進(jìn)入精煤產(chǎn)品。通過圖2可知：當(dāng)末精煤損失>7%時(shí)，數(shù)量效率降至90%以下，因此通過降低末精煤灰分來(lái)保證最終精煤灰分的操作方式易使精煤產(chǎn)率下降[14-15]。

3 優(yōu)化方案

末煤分選系統(tǒng)是保證精煤質(zhì)量與產(chǎn)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對(duì)其他三個(gè)分選系統(tǒng)精煤灰分偏高的問題，末煤系統(tǒng)可以采取降低精煤產(chǎn)率和末精煤灰分的方式，保證最終產(chǎn)品合格，但是不能通過“犧牲”末精煤產(chǎn)率來(lái)保證入倉(cāng)精煤質(zhì)量合格，解決問題的根本途徑在于控制CSS精煤、浮選精煤的灰分指標(biāo)。

(1)減少塊精煤灰分波動(dòng)。斜輪重介質(zhì)分選機(jī)的入料粒度在300～20 mm之間，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，由于原煤分級(jí)篩的分級(jí)效果較差，難免發(fā)生入料粒級(jí)變小的情況。具體原因比較復(fù)雜，如篩面被雜物、纖維堵塞，五臺(tái)分級(jí)篩的入料量分配不均，噴水管被堵塞，沖水、噴水壓力不足等。分級(jí)篩的分級(jí)效果較差直接造成部分<20 mm粒級(jí)物料進(jìn)入斜輪重介質(zhì)分選機(jī)，而其對(duì)這部分物料分選效果不佳，致使塊精煤質(zhì)量波動(dòng)較大。

針對(duì)塊煤分選系統(tǒng)存在的問題，制定了一系列措施。第一，執(zhí)行原煤分級(jí)篩停車清理篩面制度，每逢停產(chǎn)檢修，必須清理篩面雜物，保持篩面開孔率滿足要求。第二，崗位司機(jī)根據(jù)原煤數(shù)量變化，定期巡檢各分級(jí)篩的入料情況和分級(jí)情況，保證沖水量、噴水量穩(wěn)定，以提高物料透篩效果。第三，定期檢查、疏通噴水管，保持噴嘴完好，保證噴水壓力滿足要求。第四，改造生產(chǎn)水泵，提高其流量與壓力，以保證分級(jí)篩的噴水量充足。

(2)改善CSS精煤脫泥效果。CSS粗煤泥分選機(jī)能夠分選出滿足要求的精煤，但其中混雜有大量高灰細(xì)泥，只有脫除這部分細(xì)泥，才能進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。為此，主要采取了兩個(gè)技術(shù)措施。第一，選用智能振網(wǎng)弧形篩，該設(shè)備具有定時(shí)擊打篩面的功能，能夠防止篩面被堵塞。第二，選用國(guó)內(nèi)最新的強(qiáng)制脫泥篩板作為直線篩的篩板，由于每塊聚氨酯篩板上自帶一層柔性篩面，經(jīng)過智能振網(wǎng)弧形篩脫泥的CSS精煤，可以再次被強(qiáng)制脫泥，能夠有效改善脫泥效果，提高CSS精煤的質(zhì)量。

(3)調(diào)整浮選系統(tǒng)操作。從提高循環(huán)水水質(zhì)方面對(duì)浮選系統(tǒng)進(jìn)行改善，以保證浮選精煤灰分可控；同時(shí)，提高浮選操作人員的質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格控制浮選精煤灰分，減輕末煤系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，發(fā)揮重介質(zhì)旋流器以較高密度分選時(shí)的產(chǎn)率優(yōu)勢(shì)。

4 優(yōu)化效果

在采取優(yōu)化措施后，末精煤“背灰”現(xiàn)象有了明顯好轉(zhuǎn)，優(yōu)化前后的精煤灰分?jǐn)?shù)據(jù)見表4。

表4 優(yōu)化前、后的精煤灰分對(duì)比結(jié)果

由表4可知：在原煤灰分相差不大的條件下，塊精煤灰分穩(wěn)中有降，末精煤灰分從9.18%提高到9.66%，CSS精煤灰分從11.00%降至10.11%，浮選精煤灰分從11.00%降至10.05%，而入倉(cāng)灰分從9.98%降至9.90%，而實(shí)際精煤產(chǎn)率從47.35%提高到48.65%，說(shuō)明優(yōu)化措施是有效的，精煤質(zhì)量得到提升，精煤產(chǎn)量也有所提高。

5 結(jié)語(yǔ)

在分級(jí)入選工藝條件下，通過對(duì)各精煤產(chǎn)品考察與分析，確定末煤分選系統(tǒng)的分選效果對(duì)精煤產(chǎn)率有著決定性的影響。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)浮選精煤、CSS精煤灰分的控制，以減少甚至消除末煤系統(tǒng)的“背灰”的問題，進(jìn)而發(fā)揮末煤分選系統(tǒng)的數(shù)質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，確保最終精煤產(chǎn)品的產(chǎn)率最大化。

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