選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

包小燕

(中煤科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467002)

1 項(xiàng)目概況

朝川選煤廠現(xiàn)有分選工藝為：原煤(-50 mm)先經(jīng)過(guò)0.5 mm脫泥后進(jìn)入無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，煤泥采用浮選+加壓過(guò)濾機(jī)回收，浮選尾煤采用濃縮+壓濾聯(lián)合回收。

脫泥篩下的煤泥水經(jīng)過(guò)濃縮分級(jí)以及弧形篩、高頻篩脫水回收后和脫泥篩上的物料一起進(jìn)入三產(chǎn)品旋流器進(jìn)行分選，選后產(chǎn)品經(jīng)脫介、脫水出精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品。分級(jí)旋流器溢流、弧形篩篩下水、高頻篩篩下水進(jìn)入浮選系統(tǒng)。浮選精煤通過(guò)加壓過(guò)濾機(jī)(2臺(tái))和隔膜壓濾機(jī)(1臺(tái))回收，浮選尾煤通過(guò)濃縮機(jī)沉淀后采用快開(kāi)壓濾機(jī)回收。

2 朝川選煤廠存在的問(wèn)題

(1)原生煤泥量大，影響介質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，朝川選煤廠脫泥篩的篩孔為0.5 mm，由于入選原煤具有粒度細(xì)、煤泥含量大的特點(diǎn)(原生煤泥含量占比達(dá)40%～50%)，造成脫泥篩篩分效率低，過(guò)多的煤泥進(jìn)入重介質(zhì)分選系統(tǒng)，影響介質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(2)重介質(zhì)精煤“背灰”嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，精煤磁選尾礦通過(guò)分級(jí)濃縮、弧形篩以及高頻篩回收后，其灰分比重介質(zhì)精煤高出至少4～5個(gè)百分點(diǎn)，摻入精煤產(chǎn)品后，導(dǎo)致重介質(zhì)精煤“背灰”嚴(yán)重。

(3)浮選系統(tǒng)煤泥量大，生產(chǎn)成本高。脫泥系統(tǒng)產(chǎn)生的大量煤泥水與精煤粗煤泥回收系統(tǒng)的煤泥水一起進(jìn)入浮選系統(tǒng)，造成進(jìn)入浮選系統(tǒng)的煤泥量大，生產(chǎn)成本高。

因此，加大脫泥篩的篩孔，提高脫泥效率，并對(duì)篩下煤泥進(jìn)行有效分選，可以減少主選為粗煤泥分選“背灰”的現(xiàn)象，提高重介質(zhì)分選系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善重介質(zhì)旋流器的分選效率，同時(shí)，入浮煤泥量的減少也會(huì)使浮選成本有所降低[1]。

3 粗煤泥分選工藝分析

3.1 分選上、下限的確定

朝川選煤廠現(xiàn)有脫泥工藝為0.5 mm脫泥，本次設(shè)計(jì)推薦0.75 mm脫泥工藝，增大脫泥篩的篩孔，減小進(jìn)入重介質(zhì)系統(tǒng)的煤泥量，可顯著降低介耗，同時(shí)可滿足目前粗煤泥分選機(jī)的入料粒度要求。

該礦煤泥中高灰細(xì)泥含量較大，浮選機(jī)分選及浮選精煤脫水困難，粗煤泥分選下限不易過(guò)低。因此，本次設(shè)計(jì)分選下限定為0.3 mm，以滿足浮選入料要求，同時(shí)浮選精煤脫水時(shí)0.3～0.1 mm的較大顆?？梢宰鳛椤肮羌堋保乐勾罅考?xì)泥堵塞濾網(wǎng)的情況出現(xiàn)。

綜上所述，朝川選煤廠粗煤泥分選工藝的分選粒度級(jí)為0.75～0.3 mm。

3.2 煤質(zhì)特征

設(shè)計(jì)所參考的煤質(zhì)資料以選煤廠老車間303篩下0.5～0 mm煤泥的篩分資料為基準(zhǔn)，參考臨近粒度級(jí)含量，并根據(jù)生產(chǎn)大樣增加0.75 mm粒度，對(duì)篩分資料進(jìn)行校正，見(jiàn)表1。浮沉資料參考生產(chǎn)大樣中1.0～0.25 mm粒度級(jí)作為0.75～0.3 mm粒度級(jí)的浮沉資料并進(jìn)行校正，見(jiàn)表2。

表1 煤泥粒度組成表

表2 0.75～0.3 mm粗煤泥浮沉組成

由表1可知，隨著粒度級(jí)的不斷減小，煤泥灰分明顯升高，小于0.15 mm的產(chǎn)率為21%，灰分為44%，說(shuō)明煤泥中存在大量的高灰細(xì)泥。對(duì)大于0.3 mm的粗煤泥進(jìn)行分選時(shí)，如分級(jí)、脫泥效率較低，部分小于0.3 mm細(xì)煤泥進(jìn)入粗煤泥產(chǎn)品，會(huì)污染精煤，提高精煤灰分。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮除去這部分高灰細(xì)泥。

4 分選工藝分析

4.1 粗煤泥分選設(shè)備的選擇

目前，對(duì)于煉焦煤選煤廠，在粗煤泥分選方面分選精度較高、應(yīng)用較廣的是TBS分選機(jī)。鑒于朝川選煤廠對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的嚴(yán)格要求：中煤灰分大于60%，煤泥灰分大于70%，矸石灰分大于80%，精煤灰分不大于11%(生產(chǎn)中以上指標(biāo)無(wú)法同時(shí)滿足)，在設(shè)計(jì)時(shí)需選擇三產(chǎn)品TBS或者兩產(chǎn)品TBS串聯(lián)，才能確保有兩種產(chǎn)品滿足指標(biāo)要求。這兩種生產(chǎn)方式相比較，前者具有更廣泛的適應(yīng)性與靈活性，工藝布置簡(jiǎn)單，更適合在原有車間改造。

設(shè)計(jì)采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研發(fā)的三產(chǎn)品TBS分選機(jī)，可滿足粗煤泥的一次入料兩次分選[2]。對(duì)粗煤泥預(yù)先分離出高密度粗顆粒物料，有效降低矸石帶煤量，改善粗煤泥入料的密度和粒度組成，弱化粒度對(duì)分選的影響[3]，同時(shí)可以出三種產(chǎn)品，符合煤炭精細(xì)化分選的要求。

4.2 粗煤泥回收環(huán)節(jié)工藝設(shè)計(jì)

目前，朝川選煤廠的粗精煤灰分為14%左右，主要是高灰細(xì)泥含量大。摻入精煤產(chǎn)品后，導(dǎo)致重介質(zhì)主選精煤“背灰”嚴(yán)重，因此，在經(jīng)過(guò)三產(chǎn)品TBS分選后的粗煤泥回收環(huán)節(jié)，同樣要以脫出高灰細(xì)泥為首要考慮因素。設(shè)計(jì)將分選后的TBS精煤經(jīng)過(guò)分級(jí)旋流器濃縮后，采用五層高頻疊篩進(jìn)行進(jìn)一步篩分，高頻疊篩通過(guò)其高開(kāi)孔率的聚氨酯精細(xì)篩網(wǎng)，可將高灰細(xì)泥對(duì)粗精煤的影響降到最低。該設(shè)備的篩分原理為，篩上物流經(jīng)每段篩網(wǎng)之間襯有耐磨橡膠的造漿槽時(shí)，被噴水裝置充分翻轉(zhuǎn)和碎散而重新造漿，再進(jìn)入下一段篩分；通過(guò)多次造漿和篩分，粗、細(xì)物料徹底分離，實(shí)現(xiàn)高效篩分[4]。目前正在使用高頻疊篩的多個(gè)選煤廠均認(rèn)為，該設(shè)備特別適合于入料中篩下粒級(jí)含量高或粘度大的細(xì)粒物料的篩分。將高頻疊篩應(yīng)用在粗煤泥回收環(huán)節(jié)后，因其對(duì)粗精煤截粗、脫水、脫泥以及降灰有顯著作用，最終使選煤廠的精煤產(chǎn)率提高了2%左右[5-8]。因此，本設(shè)計(jì)將分級(jí)濃縮后的粗精煤采用高頻疊篩和煤泥離心機(jī)聯(lián)合回收。

4.3 改造后的分選工藝

主要設(shè)備確定后，結(jié)合朝川選煤廠存在的問(wèn)題、煤質(zhì)特征以及產(chǎn)品指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)確定的粗煤泥系統(tǒng)分選工藝見(jiàn)圖1。

脫泥篩下煤泥水由濃縮旋流器分級(jí)脫泥后，進(jìn)入三產(chǎn)品TBS干擾床分選機(jī)分選，TBS的溢流由新增的粗煤泥精礦旋流器+高頻疊篩進(jìn)行脫水、脫泥。TBS精礦自流至現(xiàn)有磁選精礦桶，然后通過(guò)新增的精礦泵給入分級(jí)旋流器組，濃縮后進(jìn)入高頻疊振篩，脫水后進(jìn)入新增加的煤泥離心機(jī)脫水回收。TBS尾礦自流進(jìn)入中煤矸石磁選尾礦桶，與現(xiàn)有的中煤矸石磁選尾礦一同回收。TBS中礦經(jīng)濃縮斗和弧形篩脫水后進(jìn)入合格介質(zhì)桶(這部分物料量很小，對(duì)介質(zhì)密度不造成影響，其他廠已有該工藝的應(yīng)用)，經(jīng)重介質(zhì)旋流器再進(jìn)一步分選。

5 改造成果及結(jié)論

在粗煤泥的分選及脫泥、脫水環(huán)節(jié)，結(jié)合朝川選煤廠高灰細(xì)泥含量高的特點(diǎn)，將三產(chǎn)品TBS的分選精度、疊篩的篩分效率及生產(chǎn)的穩(wěn)定性作為設(shè)計(jì)首要考慮的因素[9-10]，使其工藝合理先進(jìn)、技術(shù)可靠。

朝川選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)改造項(xiàng)目于2018年9月投入使用。實(shí)際生產(chǎn)表明，精煤灰分由改造前的14%降至10.5%左右，噸原煤介耗由原來(lái)的1 kg降至0.5 kg左右。改造后的粗煤泥分選工藝，與成熟的脫泥重介分選工藝及煤泥浮選工藝完美結(jié)合，具有分選效率高、生產(chǎn)系統(tǒng)靈活可調(diào)、管理操作方便、質(zhì)量控制高效簡(jiǎn)捷的優(yōu)點(diǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。