朝川焦化選煤廠技術(shù)改造探討

朱昆陽

(中國平煤神馬集團(tuán) 平頂山朝川焦化有限公司，河南 汝州467522 )

朝川焦化選煤廠是以入選朝川礦主焦原煤為主、外購1/3焦原煤為輔的群礦型選煤廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.7 Mt/a。2004年一期建設(shè)完成并投入試生產(chǎn)，設(shè)計(jì)年入選原煤0.9 Mt；2010年二期建設(shè)完成并投入試生產(chǎn)，設(shè)計(jì)年入選原煤1.8 Mt。該廠生產(chǎn)流程為：原煤經(jīng)50 mm分級(jí)，>50 mm粒級(jí)塊煤經(jīng)手選除雜后破碎至50 mm以下，與篩下<50 mm粒級(jí)原煤一起進(jìn)入φ0.5 mm脫泥篩進(jìn)行預(yù)先脫泥；脫泥篩篩上物經(jīng)無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，分選出的精煤、中煤和矸石分別經(jīng)過弧形篩、直線篩進(jìn)行脫水脫介，<13 mm粒級(jí)精煤和中煤分別進(jìn)入末煤離心機(jī)脫水；脫泥篩篩下水經(jīng)分級(jí)旋流器分級(jí)后，溢流進(jìn)入浮選入料池，底流返回至脫泥篩；煤泥經(jīng)浮選后，精礦采用加壓過濾機(jī)脫水，浮選尾礦進(jìn)入濃縮機(jī)絮凝沉淀；濃縮機(jī)溢流水作為循環(huán)水使用，底流由壓濾機(jī)壓濾回收。

近年來，隨著煤礦開采深度的增加，尤其是自動(dòng)化綜采設(shè)備的使用，原煤煤泥含量急劇增加[1]，導(dǎo)致選煤廠浮選系統(tǒng)處理量無法適應(yīng)煤質(zhì)的變化。為緩解浮選系統(tǒng)壓力，經(jīng)調(diào)研，擬增加粗煤泥分選系統(tǒng)，探索朝川焦化選煤廠工藝系統(tǒng)改造方案。

1 存在問題及分析

通過對(duì)工藝系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)朝川焦化選煤廠存在的主要問題如下：

(1)循環(huán)水濃度高。由于大量的細(xì)粒煤泥和頁巖顆粒無法通過絮凝沉淀的方法集聚沉降，致使循環(huán)水濃度居高不下，為維持正常生產(chǎn)，需要外排煤泥水，這樣不但損失了資源，還污染了環(huán)境[2]。

(2)弧形篩工作效果差?；⌒魏Y的篩面上經(jīng)常有煤泥堆積，導(dǎo)致物料不能連續(xù)進(jìn)入離心機(jī)中，造成離心機(jī)工況不穩(wěn)定。

(3)精煤產(chǎn)品水分偏高。在生產(chǎn)過程中，粗煤泥離心機(jī)下料溜槽會(huì)有煤泥堆積，如果不及時(shí)處理，煤泥堆積過多會(huì)導(dǎo)致粗煤泥會(huì)從篩籃與離心機(jī)外殼之間的縫隙進(jìn)入離心液中，每隔1 h就需要用水管對(duì)堆積的煤泥進(jìn)行人工沖洗，導(dǎo)致精煤產(chǎn)品水分增加。此外，煤泥在離心機(jī)篩籃內(nèi)壁分布不均勻，離心機(jī)晃動(dòng)比較大，也使離心機(jī)脫水效果變差。

(4)濃縮池藥劑制度不合理。濃縮池加藥制度不夠完善，聚合氯化鋁(黃藥)和聚丙烯酰胺(白藥)無法根據(jù)入選原煤煤泥量按比例及時(shí)添加，且黃藥與白藥比例控制不均衡。當(dāng)白藥加入較多時(shí)，不僅導(dǎo)致濃縮池溢流循環(huán)水中含有大量懸浮固體，而且造成加壓過濾機(jī)濾布上粘結(jié)大量煤泥，沖洗濾布比較困難。加藥制度的不合理不僅造成藥劑的流失、浪費(fèi)，而且污染環(huán)境。

(5)原生煤泥量大，脫泥篩脫泥效率低。目前朝川焦化選煤廠脫泥篩的篩孔為0.5 mm，由于入選原煤粒度細(xì)、煤泥含量大，造成脫泥篩脫泥效率較低，使過多的煤泥進(jìn)入重介分選系統(tǒng)，影響重介分選的精度。

(6)重介精煤“背灰”嚴(yán)重。目前，選煤廠產(chǎn)品指標(biāo)為：精煤灰分≤11%，中煤灰分>60%，煤泥灰分>70%，矸石灰分>80%。實(shí)際生產(chǎn)中粗精煤灰分比重介精煤高4～5個(gè)百分點(diǎn)，摻入精煤產(chǎn)品后，導(dǎo)致重介精煤“背灰”嚴(yán)重。

(7)浮選系統(tǒng)煤泥量大，生產(chǎn)成本高。由于原煤中細(xì)顆粒含量增加，造成進(jìn)入浮選系統(tǒng)的煤泥量大，浮選藥劑消耗增大，加工成本升高。

2 改造方案

2.1 改造內(nèi)容

(1)針對(duì)弧形篩脫水效率低的問題，擬調(diào)節(jié)弧形篩的入料角度，確保煤泥水沿弧形篩篩面的切線方向給入，以獲得更大離心力，使水與煤泥充分分離，確保弧形篩的脫水效率。

(2)針對(duì)離心機(jī)溜槽堵煤的問題，擬在弧形篩回收的粗煤泥給料到離心機(jī)溜槽的過程中連續(xù)添加少量沖水，來改善堵煤情況。

(3)針對(duì)濃縮池溢流中固體含量高的問題，現(xiàn)場(chǎng)采集煤泥水樣進(jìn)行試驗(yàn)，以確定聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺最佳添加比例。

(4)合理確定粗煤泥分選粒級(jí)。為解決大量粗煤泥無法有效分選的問題，擬將原脫泥篩篩孔改為0.75 mm，以提高脫泥篩的篩分效率。脫除的0.75～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥采用干擾床分選機(jī)分選，<0.25 mm粒級(jí)的細(xì)煤泥采用浮選機(jī)分選。

2.2 改造目標(biāo)

(1)優(yōu)化設(shè)備布置，調(diào)整煤泥水輸送管道，避免管道內(nèi)煤泥水的淤積。

(2)實(shí)現(xiàn)加藥制度的科學(xué)、合理、完善，避免藥劑的浪費(fèi)，提高濃縮池溢流循環(huán)水的澄清度，降低壓濾機(jī)濾液濃度，使循環(huán)水的濃度達(dá)到分選要求。

(3)新增粗煤泥分選系統(tǒng)。通過工藝改造減少浮選系統(tǒng)入選量，降低藥耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

3 具體實(shí)施

3.1 原則流程

通過對(duì)入選原煤煤質(zhì)特性、各種選煤方法以及最終用戶對(duì)產(chǎn)品煤的要求進(jìn)行對(duì)比分析，確定了朝川焦化選煤廠技改方案：新增粗煤泥分選系統(tǒng)，用于分選0.75～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥。改造后，原有的二段式分選將優(yōu)化為三段式分選，即50～0.75 mm粒級(jí)采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，0.75～0.25 mm粒級(jí)采用干擾床分選機(jī)分選，0.25～0 mm粒級(jí)采用浮選機(jī)分選，從而能夠降低浮選上限，改善浮選入料粒度組成。改造后原則流程如圖1所示。

3.2 粗煤泥分選設(shè)備選型

目前，選煤廠應(yīng)用較廣泛的粗煤泥分選設(shè)備主要有TBS和TCS兩種，其中以TBS應(yīng)用最為廣泛，其Ep值為0.12 g/cm3左右。TBS是利用不同密度的物料在上升水流中的干擾沉降末速不同進(jìn)行分選的。雖然TBS具有分選密度范圍寬、處理能力大、使用年限長、系統(tǒng)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)[3]，但是TBS分選粒級(jí)范圍較窄，對(duì)入料粒度要求比較高，自動(dòng)控制系統(tǒng)容易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響；另外，由于其排料不連續(xù)，易造成床層不穩(wěn)定，影響分選精度，而且由于其排料方式的原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)尾礦堵料的情況，在生產(chǎn)過程中設(shè)備故障率較高。TCS是一種依靠上升水流與智能干擾器共同作用，有動(dòng)力干擾的智能粗煤泥分選機(jī)。該機(jī)克服了傳統(tǒng)TBS分選機(jī)不適應(yīng)高密度排矸的弊端，是可滿足現(xiàn)有選煤工藝要求的寬級(jí)別粗泥煤分選設(shè)備[4]，其Ep值<0.09 g/cm3。TCS在TBS的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，通過增加智能控制的變頻排料泵，實(shí)現(xiàn)了底流排放的連續(xù)、穩(wěn)定、可調(diào)，提高了床層和分選密度的穩(wěn)定性；通過增設(shè)上、下兩個(gè)干擾葉片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料的二次干擾分選，有效減少了錯(cuò)配，提高了分選精度。

圖1 朝川焦化選煤廠原則流程圖

TBS和TCS對(duì)0.75～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥分選預(yù)測(cè)結(jié)果見表1。當(dāng)生產(chǎn)灰分為8.79%的精煤產(chǎn)品時(shí)，TCS的精煤產(chǎn)率為6.88%，產(chǎn)量為18.59萬t；TBS的精煤產(chǎn)率為5.92%，產(chǎn)量為15.99萬t?？梢姡琓CS分選優(yōu)勢(shì)更為明顯，每年可多產(chǎn)精煤2.6萬t。

表1 TCS與TBS產(chǎn)品對(duì)比結(jié)果

注：TCS的Ep值取0.09 g/cm3，TBS的Ep值取0.12 g/cm3；0.75～0.25 mm粒級(jí)含量按20%計(jì)算；不考慮細(xì)泥污染，選煤廠規(guī)模按2.70 Mt/a計(jì)算。

綜合上述分析，從適用性、分選精度及生產(chǎn)的穩(wěn)定性方面考慮，宜選用TCS分選該廠0.75～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥。

3.3 分選效果

針對(duì)朝川選煤廠煤泥水系統(tǒng)和分選工藝目前存在的問題，通過優(yōu)化設(shè)備選型，可降低項(xiàng)目投資，實(shí)現(xiàn)收益最大化。

經(jīng)過預(yù)測(cè)，粗煤泥分選系統(tǒng)的增加，對(duì)選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益影響分析結(jié)果見表2。

從表2可以看出，改造投資1 084.8萬元，年降低運(yùn)行成本471.2萬元，投資回收期為2.3年。

表2 增加TCS分選環(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果

4 結(jié)語

隨著煤炭市場(chǎng)需求的不斷變化，煤炭價(jià)格也隨之波動(dòng)，因此選煤工藝設(shè)備的升級(jí)和改造是工業(yè)發(fā)展的必然，也是能源保護(hù)和資源有效利用的需求，同時(shí)還有利于環(huán)境保護(hù)，提高人們的生活質(zhì)量[5]。完善選煤生產(chǎn)工藝，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的變化，也是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。朝川焦化選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)的改造目前正在實(shí)施過程中，預(yù)計(jì)完成后，可大大降低生產(chǎn)成本消耗，提高原煤入選量，并獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。