華豐礦選煤廠浮選機(jī)與浮選柱聯(lián)合二次浮選工藝的應(yīng)用探討

惠懷寅

(山東能源新礦集團(tuán) 華豐煤礦選煤廠，山東 泰安 271413)

隨著采煤機(jī)械化水平的不斷提高，煤礦生產(chǎn)的原煤中細(xì)粒級煤泥含量隨之增加。浮選是目前細(xì)粒及微細(xì)粒礦物分選的有效手段，是高硫煤脫硫降灰和潔凈煤、超純煤制備的重要方法之一。浮選工藝已成為當(dāng)前選煤工藝中不可或缺的一環(huán)，其工藝效果對洗煤生產(chǎn)具有重要影響。為了充分利用資源，減少環(huán)境污染，增加企業(yè)效益，對選煤廠浮選工藝的升級改造已受到了企業(yè)的高度重視。

1 華豐煤礦選煤廠浮選工藝現(xiàn)狀及問題

1.1 浮選工藝現(xiàn)狀

華豐煤礦選煤廠為礦井型煉焦煤選煤廠，設(shè)計入選能力1.80 Mt/a，主洗“雙八”煉焦精煤，即灰分小于8.0%、硫分小于0.8%的精煤產(chǎn)品。選煤主洗工藝為選前脫泥、有壓兩段兩產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，原煤通過脫泥篩(篩縫1.0 mm)預(yù)先脫泥后進(jìn)入主選系統(tǒng)。脫泥篩篩下水通過水介三錐旋流器粗煤泥分選工藝分選后，其溢流通過粗精煤振動弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水后得到粗精煤泥，弧形篩篩下水和離心機(jī)離心液進(jìn)入浮選系統(tǒng)，經(jīng)浮選機(jī)分選后，浮選精礦通過精礦壓濾機(jī)回收得到浮選精煤；水介三錐旋流器底流通過粗中煤泥振動弧形篩和離心機(jī)回收得到粗中煤泥，弧形篩篩下水和離心液同浮選尾礦一起進(jìn)入尾煤泥回收系統(tǒng)得到煤泥產(chǎn)品。

1.2 浮選工藝存在的問題

(1)隨著原煤性質(zhì)變化及礦井機(jī)械化程度提高，入洗原煤中煤泥含量增加，現(xiàn)有浮選系統(tǒng)處理能力不足，高灰細(xì)泥伴隨浮選精礦進(jìn)入浮選精煤，造成浮選精煤灰分偏高。

(2)由于原煤中煤泥含量增加，浮選精煤灰分、水分偏高，浮選精煤在最終精煤產(chǎn)品中的占比增加，導(dǎo)致全廠最終精煤產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、精煤水分偏高，給銷售帶來了新的難題。

(3)雖然煤泥量增加，但浮選系統(tǒng)處理能力不足，嚴(yán)重制約了全廠的洗煤生產(chǎn)，進(jìn)而影響了礦井的生產(chǎn)，最終影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 浮選機(jī)與浮選柱聯(lián)合二次浮選工藝的應(yīng)用探討

浮選機(jī)是目前國內(nèi)煤泥浮選使用的主要設(shè)備，其特點是處理能力大、入料粒度及入浮濃度范圍寬、適宜細(xì)粒級物料的分選，但是在處理微細(xì)粒礦物方面的效果不是很理想。而一種新的浮選設(shè)備——浮選柱卻彌補(bǔ)了這一不足，在微細(xì)礦粒的分選方面有其獨特的優(yōu)勢，其中的FCMC型旋流微泡浮選柱已獲得了廣泛的應(yīng)用。

2.1 旋流微泡浮選柱

旋流微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示。旋流微泡浮選柱包括浮選段、旋流段和氣泡發(fā)生器三部分。浮選段又分為兩個區(qū)：礦化區(qū)和精選區(qū)。含氣、液相的循環(huán)礦漿沿切線高速進(jìn)入旋流段，在離心力和浮力的共同作用下，在旋流段作旋流運動，氣泡和已礦化的氣絮團(tuán)向旋流中心運動，并迅速進(jìn)入浮選段。旋流段的工作是掃選回收浮選段未來得及分選的精煤顆粒，以利于提高精煤回收率，增加浮選尾礦灰分。氣泡在柱體內(nèi)上升礦化并不斷受到清洗，清除夾帶的高灰物質(zhì)，上部較厚的泡沫層以及沖洗水的噴淋作用使精礦的品位大大提高，從而使旋流微泡浮選柱具有很高的精煤回收率和選擇性。

圖1 旋流微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)及工作原理示意

2.2 臥式沉降過濾式離心機(jī)

臥式沉降過濾式離心機(jī)是一種新型高效的細(xì)粒煤泥脫水設(shè)備，可用于浮選精煤、浮選中煤、旋流器底流和煤泥等細(xì)粒級(小于0.5 mm)物料的脫水，具有脫水效果好、產(chǎn)品水分低、處理能力大、占地面積小、沒有輔助設(shè)備，系統(tǒng)簡單和適應(yīng)物料濃度變化范圍大等優(yōu)點。其脫水過程包括離心沉降和離心過濾兩個階段。工作時，煤泥漿由入料管給入轉(zhuǎn)鼓中部(柱錐交接處)，轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生比重力大很多的離心力，煤泥漿受到強(qiáng)大離心力的作用，固相顆粒會沉降到轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，而液體將越過溢流口形成離心液排出，這個過程稱為離心沉降。在離心沉降段排出大部分液體，這部分濾液濃度低，含有的物料粒度細(xì)；在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有一個與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動方向相同、但轉(zhuǎn)速略低于轉(zhuǎn)鼓的螺旋推進(jìn)裝置，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的固相顆粒隨著螺旋被推到過濾段轉(zhuǎn)鼓，該段轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上裝有篩網(wǎng)，對已經(jīng)進(jìn)行過離心沉降的固相顆粒再進(jìn)行一次離心過濾，把固相顆粒中的剩余液體通過篩網(wǎng)排除，形成過濾液。

2.3 選煤廠浮選工藝改造

(1)增設(shè)浮選機(jī)入料緩沖桶。粗煤泥系統(tǒng)中的粗精煤泥弧形篩篩下水和粗精煤泥離心機(jī)離心液進(jìn)入浮選入料緩沖桶，經(jīng)入料泵打入現(xiàn)有浮選礦漿準(zhǔn)備器，再由現(xiàn)有2臺XJM-S16浮選機(jī)進(jìn)行浮選，浮選精礦進(jìn)入收集池。

(2)新增2臺臥式沉降過濾式離心機(jī)，主要用于浮選精礦的回收脫水。由入料泵將浮選精礦打入臥式沉降過濾式離心機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后的浮選精煤連續(xù)均勻的摻入主洗精煤產(chǎn)品中。

(3)新增1臺FCMC-3000型浮選柱，用于分選臥式沉降過濾式離心機(jī)的離心液。浮選柱的浮選精礦通過現(xiàn)有2臺KXGZ500/2000-U精礦壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，得到的浮選精煤泥通過破碎后摻入主洗精煤產(chǎn)品中；浮選柱和浮選機(jī)的尾礦進(jìn)入煤泥濃縮池，經(jīng)濃縮壓濾得到煤泥產(chǎn)品。

3 浮選工藝升級改造后的特點

(1)通過新增1臺FCMC-3000型浮選柱二次浮選，而不是新增并聯(lián)1臺XJM-S16浮選機(jī)來提高浮選系統(tǒng)處理能力，這樣可以有效避免浮選精煤量增加后，浮選精煤灰分高而造成最終精煤灰分不穩(wěn)定，出現(xiàn)浮選精煤不能完全摻入主洗精煤而造成的精煤損失。

(2)新增1臺FCMC-3000型浮選柱比新增1臺XJM-S16浮選機(jī)的功耗低。XJM-S16浮選機(jī)的電機(jī)功率為37 kW，4室共148 kW，刮泡機(jī)構(gòu)兩邊共4.4 kW。而1臺FCMC-3000浮選柱其配套電機(jī)只有75 kW。顯然浮選柱比浮選機(jī)的功耗減少了50%左右。

(3)充分利用浮選機(jī)處理能力大、入料粒度及入浮濃度范圍寬的特點，提高一次浮選效果，提高浮選處理能力，尤其是提高浮選尾礦灰分，提高浮選精煤回收率。

圖2 改造后的浮選工藝流程示意

(4)利用臥式沉降過濾式離心機(jī)對浮選機(jī)精礦的脫水回收，再次提高了浮選精礦品位，使部分高灰細(xì)泥進(jìn)入離心液。臥式沉降過濾式離心機(jī)脫水后的浮選精煤水分低，能夠均勻連續(xù)的摻入主洗精煤，確保了最終精煤產(chǎn)品質(zhì)量。

(5)利用浮選柱在處理微細(xì)礦粒方面的優(yōu)勢，對沉降過濾式離心機(jī)離心液進(jìn)行二次浮選，對離心液中的高灰細(xì)泥進(jìn)行清除，提高了浮選精礦品位，也進(jìn)一步提高了精煤回收率。

(6)臥式沉降過濾式離心機(jī)+壓濾機(jī)的聯(lián)合脫水工藝，可充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，保證較高固體回收率和洗水閉路循環(huán)。

(7)臥式沉降過濾式離心機(jī)可回收60%～70%的浮選精煤，其余30%～40%的微細(xì)精煤泥由精礦壓濾機(jī)回收。臥式沉降過濾式離心機(jī)可實現(xiàn)自動化無人值守，大大降低了精礦壓濾機(jī)司機(jī)的工作強(qiáng)度。

4 結(jié) 語

華豐煤礦選煤廠浮選工藝的改造取得了很好的效果，浮選精煤質(zhì)量提高，全廠最終精煤質(zhì)量得到了保證。采用的浮選機(jī)與浮選柱聯(lián)合二次浮選工藝以及臥式沉降過濾式離心機(jī)+壓濾機(jī)的聯(lián)合脫水工藝，使浮選機(jī)和浮選柱、臥式沉降過濾式離心機(jī)和壓濾機(jī)各設(shè)備的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，在各設(shè)備的協(xié)同作用下，保證了最終的浮選工藝效果。有類似問題的選煤廠，應(yīng)根據(jù)入洗原煤性質(zhì)、生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況及自身工藝特點，不斷探索創(chuàng)新最佳浮選工藝，以達(dá)到提高精煤回收率、創(chuàng)造最大洗煤效益的目的。