羊場煤礦選煤廠尾煤泥深度分選工藝流程設(shè)計(jì)

何德生，馬衛(wèi)安，陳明懷，黃訓(xùn)分

(云南省羊場煤礦選煤廠，云南 曲靖655000)

目前煉焦煤選煤廠產(chǎn)生的尾煤泥數(shù)量一般為入選原煤量的5%～10%，動(dòng)力煤選煤廠由于分選下限高，產(chǎn)生的尾煤泥數(shù)量相對更高，一般為入選原煤量的8%～15%。尾煤泥作為選煤廠的一種副產(chǎn)品，其灰分、水分較高，發(fā)熱量較低。普遍采用火力干燥處理尾煤泥，降低其水分后，摻入中煤作為電煤銷售；而火力干燥需要燃煤，煙氣排放會(huì)對環(huán)境造成污染，采用煙氣環(huán)保處理的方式又會(huì)大大增加投資及生產(chǎn)成本，造成經(jīng)濟(jì)上不可行。煤泥長期堆放，會(huì)占用大量土地，下雨時(shí)又會(huì)造成煤泥水外泄，污染環(huán)境；尾煤泥長期堆放有時(shí)還可引起自燃，存在火災(zāi)隱患。因此，尾煤泥的處理已成為制約選煤廠生產(chǎn)的重大問題。

煤泥深度分選是國外處理尾煤泥常用的方法，從灰分為35.00%～60.00%的尾煤泥中提取精煤、中煤，既使尾煤泥得到提質(zhì)提價(jià)[1]，同時(shí)又減少了煤泥對環(huán)境的污染，不僅產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，而且?guī)砹松鐣?huì)效益和環(huán)保效益，做到了雙贏[2]。云南的興隆選煤廠、貴州的恒泰選煤廠對選煤工藝進(jìn)行了改造，成功地從尾煤泥中提取中煤或精煤[3]。根據(jù)云貴地區(qū)煤泥深加工廠的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合羊場煤礦選煤廠周邊煤泥煤質(zhì)特點(diǎn)，提出了云南羊場煤礦選煤廠60萬t/a煤泥深度分選工藝設(shè)計(jì)方案。

1 煤質(zhì)資料

對云南羊場煤礦選煤廠的外購尾煤泥進(jìn)行了試驗(yàn)分析，結(jié)果見表1—表3。

表1 煤樣篩分試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Screening analysis of tailings sample %

表2 煤樣單元浮選試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Result of batch flotation test %

注：捕收劑用量為1 kg/t，起泡劑用量為0.1 kg/t，礦漿濃度為80 g/L。

表3 煤樣分步釋放浮選試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Timed-release analysis of sample %

注：捕收劑用量為1 kg/t，起泡劑用量為0.1 kg/t，礦漿濃度為80 g/L。

由表1可知，該煤樣灰分為47.22%，主導(dǎo)粒級為<0.045 mm，產(chǎn)率為72.51%，灰分為56.38%，煤泥中細(xì)泥含量多、灰分高。由表2可知，煤泥經(jīng)過一次浮選無法生產(chǎn)出合格的精煤(要求灰分≤11.50%)。由表3可知，煤泥經(jīng)過多次浮選可生產(chǎn)出合格的精煤。

2 尾煤泥深度分選原則流程

2.1 原則流程

圖1所示為根據(jù)羊場煤礦選煤廠外購尾煤泥性質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量要求制定的尾煤泥深度分選原則流程。

圖1 尾煤泥深加工原則流程

2.2 工藝流程說明

(1)選煤廠外購的尾煤泥先進(jìn)入煤泥浸泡池，煤泥加水浸泡后變得松軟[4]，用裝載機(jī)將浸泡過的煤泥鏟入卸料漏斗，卸料漏斗下安裝XGZ600型刮板輸送機(jī)，通過變頻調(diào)速調(diào)節(jié)給料量的大小，刮板輸送機(jī)將煤泥運(yùn)至調(diào)漿機(jī)，溢流為調(diào)好的煤漿，自流進(jìn)入緩沖桶[5]。

(2)緩沖桶內(nèi)的煤泥水用泵打入煤泥分級篩(篩孔尺寸為3 mm)，>3 mm粒級煤泥進(jìn)入中煤帶式輸送機(jī)，<3 mm粒級煤泥進(jìn)入初選水介質(zhì)旋流器入料緩沖池，通過泵將其打入一次初選水介質(zhì)旋流器，分選出初選精煤、尾煤泥(矸石和雜物)[6]。水介質(zhì)旋流器分選出的初選精煤再進(jìn)入精選入料緩沖池。

(3)精選入料緩沖池的煤泥水用泵打入二次精選水介質(zhì)旋流器，分選出精煤泥、中煤泥和尾煤泥(矸石和雜物)。精選旋流器分選出的精煤泥和中煤泥分別進(jìn)入精煤泥、中煤泥高頻篩(篩孔尺寸為0.3 mm)[7]，篩上物分別進(jìn)入精煤、中煤帶式輸送機(jī)，篩下水全部進(jìn)入一次浮選入料緩沖池[8-9]。

(4)一次初選尾煤泥和二次精選尾煤泥進(jìn)入尾煤泥入料緩沖池，用泵打入尾煤泥高頻篩(篩孔尺寸為0.3 mm)，篩上物進(jìn)入矸石帶式輸送機(jī)，篩下水進(jìn)入一次浮選入料緩沖池。根據(jù)生產(chǎn)情況，如果尾煤泥高頻篩篩下水的灰分高于70%，則進(jìn)入尾礦緩沖池[10]，用泵打入一段耙式濃縮機(jī)。

(5)精煤泥、中煤泥、尾煤泥高頻篩的篩下水進(jìn)入一次浮選入料緩沖池，用泵打入一次浮選機(jī)礦漿預(yù)處理器[11]，經(jīng)處理后的煤泥水進(jìn)入兩組XJM-S16型浮選機(jī)(五室)進(jìn)行預(yù)選，預(yù)選出的精礦進(jìn)入二次浮選入料緩沖池，尾礦進(jìn)入尾礦緩沖池，通過泵打入一段耙式濃縮機(jī)[12]。一次預(yù)選出的精礦進(jìn)入二次浮選入料緩沖池，用泵打入兩組XJM-S12型浮選機(jī)(五室)進(jìn)行二次浮選，選出精礦和尾礦(中煤)，精礦進(jìn)入精礦緩沖池，用泵打入4臺(tái)精煤壓濾機(jī)(250 m2)回收精煤，尾礦(中煤)進(jìn)入中煤壓濾機(jī)入料緩沖池，用泵打入4臺(tái)中煤壓濾機(jī)(250 m2)回收中煤[13-14]。如果二次浮選選出的尾礦灰分高于65.00%，就直接進(jìn)入尾煤泥緩沖池，用泵打入一段耙式濃縮機(jī)。

(6)一次浮選尾礦和尾煤泥高頻篩篩下水進(jìn)入尾煤泥緩沖池，用泵打入一段耙式濃縮機(jī)，溢流進(jìn)入二段耙式濃縮機(jī)，二段耙式濃縮機(jī)溢流作為生產(chǎn)循環(huán)用水，一段和二段耙式濃縮機(jī)的底流用泵打入尾煤壓濾機(jī)入料緩沖池，通過尾煤壓濾機(jī)回收尾煤泥[15]。

3 工藝流程特點(diǎn)

羊場煤礦選煤廠外購尾煤泥深度分選工藝流程具有以下特點(diǎn)：

(1)根據(jù)粗、細(xì)粒煤泥的不同性質(zhì)采用不同的選煤方法，分選效率高，同時(shí)減少了生產(chǎn)成本很高的浮選作業(yè)入料量，降低了加工成本。

(2)由于入選尾煤泥已經(jīng)過分選并回收了其中大部分精煤，因此提取出剩余的精煤、中煤更加困難，通過采用多次初選、精選工藝流程，做到了對尾煤泥的“吃干榨凈”，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化利用。

(3)工藝流程靈活，分選后的產(chǎn)物根據(jù)灰分的不同可靈活配置，形成不同的產(chǎn)品，適應(yīng)煤質(zhì)變化的能力更強(qiáng)。

4 效果分析

4.1 產(chǎn)率預(yù)測

當(dāng)外購尾煤泥灰分在48.00%左右時(shí)，若生產(chǎn)精煤和尾煤兩種產(chǎn)品，精煤灰分在22.00%左右，精煤產(chǎn)率在47.00%左右；尾煤泥灰分在71.00%左右，產(chǎn)率在53.00%左右。若生產(chǎn)精煤、中煤和尾煤三種產(chǎn)品時(shí)，精煤灰分為10.50%，精煤產(chǎn)率在20.00%左右；中煤灰分在38.00%左右，產(chǎn)率在45.00%左右；剩余的尾礦泥化物灰分在80.00%左右，產(chǎn)率在35.00%左右。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)建設(shè)投資。以年處理能力60萬t的外購尾煤泥進(jìn)行深度分選測算，建設(shè)總投資估算為3 053.95萬元。

(2)經(jīng)濟(jì)效益測算。參照附近煤泥浮選廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)外購煤泥灰分在48.00%左右時(shí)，每處理1 t尾煤泥可回收產(chǎn)率為20.00%左右的精煤(灰分為10.50%)，產(chǎn)率為45%的中煤(灰分在38.00%左右)，以及產(chǎn)率為35.00%左右的尾煤泥(灰分在80.00%左右)。

外購1 t煤泥價(jià)格按155元/t(含稅價(jià))、深度分選加工費(fèi)按20元/t計(jì)算，外購煤泥深度分選分離后，精煤外銷價(jià)格按600元/t(含稅價(jià))、中煤外銷價(jià)格按260元/t(含稅價(jià))、尾煤泥運(yùn)輸單價(jià)按5元/t計(jì)算，投入運(yùn)行后經(jīng)濟(jì)效益分析如下：

煤泥外購總成本155元/t×60萬t=9 300萬元；煤泥深加工成本20元/t×60萬t=1 200萬元；煤泥原材料總成本10 500萬元。

銷售收入為600元/t×60萬t×20.00%+260元/t×60萬t×45.00%-5元/t×60萬t×35.00%=14 115萬元；增值稅(14 115萬元-10 500萬元)×0.145 3=525.26萬元；毛利潤14 115萬元-10 500萬元-525.26萬元=3 089.74萬元；所得稅3 089.74萬元×20% =617.95萬元，稅后利潤3 089.74萬元-617.95萬元=2 471.79萬元，故投資回收期1.24 a。

5 結(jié)語

羊場煤礦選煤廠通過對外購尾煤泥深度分選工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可提高尾煤泥深加工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，其建設(shè)總投資估算為3 053.95萬元，只要將外購煤泥灰分控制在48.00%左右，兩年內(nèi)可回收全部投資成本，效益顯著。如果外購尾煤泥灰分在60.00%左右，也能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)計(jì)三年半左右收回投資成本。同時(shí)，通過優(yōu)化尾煤泥深度分選工藝，可促進(jìn)尾煤泥的深度分選和綜合利用，減少煤泥對環(huán)境的污染，社會(huì)效益顯著。參考文獻(xiàn)：

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