黃陵一號(hào)煤礦選煤廠精煤產(chǎn)品降水探索與實(shí)踐

緱新學(xué)

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 黃陵一號(hào)煤礦選煤廠，陜西 延安727307)

黃陵一號(hào)煤礦選煤廠位于陜西省黃陵縣境內(nèi)，隸屬于陜西陜煤集團(tuán)黃陵礦業(yè)公司，是一座設(shè)計(jì)能力為6.00 Mt/a的大型礦井型選煤廠。選煤工藝為：50～1 mm粒級(jí)原煤采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥采用干擾床分選機(jī)分選， 0.25～0 mm粒級(jí)細(xì)煤泥浮選，浮選精礦采用加壓過濾機(jī)脫水回收，浮選尾礦采用濃縮機(jī)和壓濾機(jī)脫水回收。

近年來，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)均已被優(yōu)化，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)也均已達(dá)標(biāo)，選煤經(jīng)濟(jì)效益良好。目前，黃陵一號(hào)煤礦選煤廠存在的主要問題是精煤產(chǎn)品水分偏高(平均水分為11%)，在煤炭市場競爭日益激烈的情況下，精煤產(chǎn)品水分偏高在一定程度上制約著商品煤銷售。因此，必須采取合理措施，將精煤產(chǎn)品水分控制在合理范圍內(nèi)。

1 精煤產(chǎn)品現(xiàn)狀

黃陵一號(hào)煤礦選煤廠的精煤產(chǎn)品主要作為煉焦配煤，要求的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為：Ad≤9%，Mt≤10%。精煤產(chǎn)品由重介精煤、粗精煤、浮選精煤三部分組成，重介精煤的粒級(jí)在50～1 mm 之間，產(chǎn)率在75%～80%之間，產(chǎn)品水分在6%～7%之間；粗精煤的粒級(jí)在1～0.25 mm之間，產(chǎn)率在5%～8%之間，正常情況下水分在13%～14%之間，特殊情況下水分在16%～17%之間；浮選精煤粒級(jí)在0.25～0 mm之間，產(chǎn)率在17%～20%之間(不扣除摻粗部分)，摻粗[2](摻粗比例在30%左右)時(shí)的水分在22%～23%之間，不摻粗時(shí)的水分在25%～26%之間，特殊情況下水分在29%左右。精煤產(chǎn)品水分統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。由表1可知：由于重介精煤水分與目前大多數(shù)選煤廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本吻合，此次不再探討其降水措施。在正常情況下，粗精煤水分在13%～14%之間，與目前大多數(shù)選煤廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)也基本吻合；但特殊情況下粗精煤水分在16%～17%之間，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。浮選精煤不摻粗時(shí)的水分在25%～26%之間，水分明顯偏高，需要根據(jù)生產(chǎn)情況對(duì)不摻粗時(shí)的浮選精煤水分進(jìn)行調(diào)整[1]，從而使精煤產(chǎn)品水分降低。

表1 精煤產(chǎn)品水分統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistics of the moisture values of clean coal products %

注：精煤產(chǎn)品水分最低的取值分別是浮選精煤產(chǎn)量最小值和三種產(chǎn)品的水分最小值；精煤產(chǎn)品水分最高的取值分別是浮選精煤產(chǎn)量最大值和三種產(chǎn)品的水分最大值。浮選精煤產(chǎn)量通過加壓過濾機(jī)的排料量計(jì)算得到。

2 降水方案

2.1 粗精煤降水方案

當(dāng)粗精煤水分在16%～17%之間時(shí)，往往是上游環(huán)節(jié)的振動(dòng)弧形篩或濃縮旋流器的工況不良所致。振動(dòng)弧形篩或濃縮旋流器的給料條件變化，經(jīng)常影響粗精煤水分和固體產(chǎn)率等指標(biāo)，給料條件包括給料的流速、流量、濃度等，實(shí)際生產(chǎn)中盡可能保持這些因素穩(wěn)定[3]。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)條件，結(jié)合理論分析，要使粗精煤水分穩(wěn)定在13%～14%之間，需要加強(qiáng)上游環(huán)節(jié)的管理，具體措施如下：

(1)保證濃縮旋流器的底流濃度和分級(jí)粒度，底流濃度要控制在350 g/L以上，分級(jí)粒度最好控制在 0.3 mm左右。

(2)將振動(dòng)弧形篩的分級(jí)粒度控制在0.30～0.35 mm之間，減少生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的煤泥循環(huán)量；在保證振動(dòng)弧形篩篩面強(qiáng)度的情況下，選擇較細(xì)的篩絲；通過人工或擊打器定時(shí)清理篩面，保證篩面物料能夠順利透篩[4]。

在采取這些措施后，粗精煤水分穩(wěn)定在13%～14%之間，能夠滿足生產(chǎn)要求。

2.2 浮選精煤降水方案

2.2.1 加壓過濾機(jī)的入料粒度組成

目前，浮選精礦濃度為220 g/L，在摻粗的情況下，當(dāng)工作壓力為0.17 MPa左右時(shí)，浮選精煤水分為22.40%；當(dāng)工作壓力為0.23 MPa時(shí)，浮選精煤水分在21.70%左右。在摻粗、不摻粗兩種情況下，加壓過濾機(jī)入料粒度組成見表2。

表2 加壓過濾機(jī)入料粒度組成Table 2 Pressure filter feed size analysis %

由表2可知：摻粗時(shí)加壓過濾機(jī)入料的灰分為12.19%，<0.075 mm粒級(jí)產(chǎn)率為36.53%；不摻粗時(shí)加壓過濾機(jī)入料的灰分為9.98%，<0.075 mm粒級(jí)產(chǎn)率為58.71%，其粒度組成明顯偏細(xì)。

2.2.2 改進(jìn)措施

根據(jù)上述分析和加壓過濾機(jī)使用情況，影響浮選精煤水分和加壓過濾機(jī)處理能力的主要因素包括工作壓力、入料濃度、主軸轉(zhuǎn)速、礦漿性質(zhì)等[5]。

(1)工作壓力。工作壓力是過濾的推動(dòng)力，也就是過濾兩側(cè)的壓力差。工作壓力是實(shí)現(xiàn)過濾的必要條件，當(dāng)工作壓力增大時(shí)，濾餅孔隙減小，過濾阻力增大，濾液排出難度增加[4]。當(dāng)濾餅接近飽和狀態(tài)時(shí)，其中的水分不再降低。

在過濾的初始階段，加壓過濾機(jī)的處理能力隨工作壓力的增大而增大，濾餅水分隨工作壓力的增大而減小。當(dāng)工作壓力達(dá)到一定程度后，其對(duì)處理能力和濾餅水分影響不大，但動(dòng)力消耗增加，設(shè)備部件(濾扇、濾液管等)磨損加劇[6]。

(2)入料濃度。在合理的范圍內(nèi)，入料濃度增加，過濾速度增大。在入料濃度較低時(shí)，細(xì)顆粒極易隨水流直接進(jìn)入濾布的濾孔，可能使過濾介質(zhì)的濾孔被堵塞，當(dāng)其被堵塞時(shí)稱為“堵塞過濾”。隨著入料濃度的增加，更多顆粒接近或到達(dá)過濾介質(zhì)，由于相互干擾，絕大部分顆粒在其上形成“拱架橋”，進(jìn)而使濾孔長時(shí)間不被嚴(yán)重堵塞[6-8]。

(3)主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速也是影響加壓過濾機(jī)過濾效果的重要因素，當(dāng)工作壓力低于設(shè)定值時(shí)，要適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速，以延長物料脫水時(shí)間；當(dāng)物料中的粗粒較多或物料濃度較高時(shí)，要適當(dāng)提高主軸轉(zhuǎn)速，以免濾餅過厚，進(jìn)而影響物料水分；當(dāng)物料中細(xì)粒較多時(shí)，要適當(dāng)提高工作壓力，并降低主軸轉(zhuǎn)速；當(dāng)入料濃度較低時(shí)，要適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速，以增加濾餅厚度[9]。

(4)礦漿性質(zhì)。礦漿性質(zhì)主要包括粒度組成和灰分，粒度組成對(duì)加壓過濾機(jī)的脫水效果影響較大，尤其是<0.075 mm粒級(jí)產(chǎn)率和灰分，當(dāng)這部分物料含量過大時(shí)，設(shè)備處理能力大幅下降，且產(chǎn)品的水分大大增加。

這四個(gè)因素并不是一成不變的，而是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)現(xiàn)場工藝條件和煤質(zhì)變化及時(shí)調(diào)整有關(guān)參數(shù)[10]，以適應(yīng)生產(chǎn)需要。在理想工況下，加壓過濾機(jī)各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系為：

M=A1-A2·P+A3·C-A4·R,

Q=-A5+A6·P+A7·C+A8·R，

式中：M為水分，%；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分別為回歸常數(shù)；Q為生產(chǎn)能力，kg/(m2·h)；P為工作壓力，MPa；C為入料濃度，%；R為主軸轉(zhuǎn)速，r/min。

綜合分析，在加壓過濾機(jī)運(yùn)行正常和物料性質(zhì)不變的情況下，將主軸轉(zhuǎn)速控制在1 r/min左右，工作壓力控制在0.30 MPa左右，浮選精煤水分可以控制在19%～21%之間。

3 生產(chǎn)效果

粗精煤和浮選精煤生產(chǎn)條件調(diào)整后，對(duì)精煤產(chǎn)品水分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。由表3可知：兩者的水分分別下降0.40個(gè)百分點(diǎn)和1.46個(gè)百分點(diǎn)，精煤產(chǎn)品水分可以控制在8.21%～10.59%之間，這為商品煤銷售工作的順利開展奠定了基礎(chǔ)。按照全年銷售精煤產(chǎn)品1.50 Mt計(jì)算，每年可節(jié)約運(yùn)量約2.70萬t，節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用約160萬元。

表3 調(diào)整后的精煤產(chǎn)品水分統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 Statistics of the moisture values of clean coal products after renovation %

4 結(jié)語

黃陵一號(hào)煤礦選煤廠針對(duì)精煤產(chǎn)品水分高的問題，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)粗精煤、浮選精煤的脫水環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化；此后，粗精煤和浮選精煤的水分分別下降0.40個(gè)百分點(diǎn)和1.46個(gè)百分點(diǎn)，精煤產(chǎn)品水分可以控制在8.21%～10.59%之間。這有助于提高產(chǎn)品的市場競爭力，強(qiáng)化“黃靈”產(chǎn)品的品牌建設(shè)，并為企業(yè)創(chuàng)造了一定經(jīng)濟(jì)效益。