華晟源選煤廠浮選系統(tǒng)的改造優(yōu)化與運(yùn)行效果

魏 華

(泰戈特(北京)工程技術(shù)有限公司，北京 100022)

1 概 述

華晟源選煤廠是由泰戈特(北京)工程技術(shù)有限公司托管運(yùn)營的現(xiàn)代化礦井型選煤廠，設(shè)計(jì)能力1.8 Mt/a，入洗原煤來自華晟榮煤礦。主要可采煤層為3號(hào)煤層，屬二疊系下統(tǒng)山西組。煤種以貧煤為主，具有低磷、特低硫、中低灰和高熱值及高灰融點(diǎn)的特點(diǎn)，可選性屬易選。末煤系統(tǒng)工藝：50～1.0 mm級(jí)兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1.0～0.25 mm級(jí)TSS分選機(jī)分選，小于0.25 mm級(jí)煤泥浮選。浮選精煤采用1臺(tái)加壓過濾機(jī)脫水回收，尾煤經(jīng)濃縮機(jī)濃縮后采用快開壓濾機(jī)回收。

2 存在的問題

(1)浮選精煤和浮選尾煤灰分偏低。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營中，浮選精煤灰分約為8%，浮選尾煤灰分約為40%，均低于浮選小試驗(yàn)指標(biāo)，造成濃縮池表面浮泡較多，特別是井下出現(xiàn)透水時(shí)，造成煤表面氧化后，對浮選效果影響更為嚴(yán)重。在生產(chǎn)過程中，浮選精礦桶經(jīng)常維持高液位，且存在冒桶現(xiàn)象，無法保證浮選機(jī)有足夠的刮泡量。由于刮泡量少，部分浮選精煤進(jìn)入浮選尾煤，導(dǎo)致浮選精煤和浮選尾煤灰分偏低。

(2)濃縮池表面漂浮大量泡沫，需人工清理回收。

(3)加壓過濾機(jī)處理能力低。設(shè)計(jì)處理能力為60 t/h，實(shí)際處理能力為35～40 t/h。① 原煤粒度組成中0.25～0 mm的煤泥量增多，占到原煤總量的18%以上，按照280 t/h原煤分選時(shí)，浮選入料量為50 t/h，浮選精煤在40 t/h左右；② 浮選精煤的粒度組成以細(xì)粒居多，小于0.25 mm級(jí)占到總量的80%以上；③ 浮選精礦桶中含有大量微泡，微泡進(jìn)入泵體，易形成汽蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致流量減小，上料不穩(wěn)定，泵的處理能力下降。同時(shí)含有微泡的漿料進(jìn)入加壓過濾機(jī)后，會(huì)使濾餅形成較慢，濾餅較薄，導(dǎo)致加壓過濾機(jī)的處理能力降低。

3 試驗(yàn)與分析

針對上述問題，分析原因如下：

(1)若是增加浮選精煤刮出量，應(yīng)能解決浮選精煤和浮選尾煤灰分偏低的問題。為此，選煤廠針對浮選機(jī)的處理能力進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)中允許浮選精礦桶冒桶，以保證浮選機(jī)的浮選效果，同時(shí)盡量將浮出的精煤全部刮出。對試驗(yàn)期間的浮選入料、浮選精礦和浮選尾煤進(jìn)行采樣化驗(yàn)，浮選精煤灰分達(dá)到9.5%，浮選尾煤灰分達(dá)到60%左右。若浮出的精煤全部刮出，則可滿足實(shí)際需要，所以提高對浮選精礦的處理能力成為解決實(shí)際生產(chǎn)問題的關(guān)鍵。本選煤廠浮選精煤采用1臺(tái)120 m2的加壓過濾機(jī)進(jìn)行脫水，處理能力低，限制了浮選處理能力的提高，導(dǎo)致浮選精煤和尾煤灰分難以進(jìn)一步提高。

(2)由于浮選機(jī)刮泡量少，致使浮選機(jī)內(nèi)的低灰泡沫和藥劑殘留太多，隨浮選尾礦進(jìn)入濃縮池的藥劑不斷積聚，濃縮池中低灰細(xì)泥含量較高，易產(chǎn)生泡沫，造成浮泡積聚。減少泡沫的途徑是減少精煤進(jìn)入浮選尾煤的流失量或控制進(jìn)入濃縮池的殘余藥劑量。

(3)因入料濃度低，浮選精煤礦漿濃度同樣也低，導(dǎo)致加壓過濾機(jī)排料周期長，甚至造成浮選精煤緩沖桶發(fā)生溢流，極大的限制了處理能力，成為整個(gè)浮選系統(tǒng)的瓶頸問題。加壓過濾機(jī)處理量降低后，增加了板框壓濾機(jī)處理壓力，若增加壓濾機(jī)臺(tái)數(shù)，現(xiàn)有風(fēng)機(jī)供風(fēng)量不足，需要增加低壓風(fēng)機(jī)數(shù)量。為了提高浮選精煤回收率，加大了浮選機(jī)加藥量，同時(shí)增大浮選槽精礦的刮出量。采取該措施后，帶來精礦粘性增大，同時(shí)也導(dǎo)致系統(tǒng)循環(huán)水質(zhì)惡化，進(jìn)而使進(jìn)入加壓過濾機(jī)的精礦脫水受影響。需要增設(shè)精煤壓濾機(jī)來回收浮選精煤。

基于以上分析，本次改造的關(guān)鍵是提高浮選精煤脫水系統(tǒng)處理能力，使浮選機(jī)的處理能力得以提高，進(jìn)而提高浮選精煤灰分、浮選精煤回收率以及浮選尾煤灰分。為提高浮選精煤脫水設(shè)備的處理能力，在生產(chǎn)現(xiàn)場對如何提高現(xiàn)有加壓過濾機(jī)處理能力進(jìn)行了二次加藥、調(diào)節(jié)上下濾液閥門開度等多項(xiàng)試驗(yàn)，雖然有一些效果，但不足以解決根本問題。

4 系統(tǒng)改造優(yōu)化方案、技術(shù)分析與措施

4.1 增加1臺(tái)精煤板框壓濾機(jī)

(1)與現(xiàn)有加壓過濾機(jī)系統(tǒng)相比，快開壓濾機(jī)系統(tǒng)簡單，管理方便。

(2)結(jié)合現(xiàn)有廠房的布置情況，新增壓濾機(jī)可以安裝在原有廠房內(nèi)。可將原塊煤出廠膠帶機(jī)拆除后，利用該廠地布置，對原有系統(tǒng)改動(dòng)量較小，投資相對較少。

(3)作為加壓過濾機(jī)處理量的補(bǔ)充，壓濾機(jī)與加壓過濾機(jī)并聯(lián)工作，共同處理浮選精煤。同時(shí)可將加壓過濾機(jī)的部分濾液由壓濾機(jī)處理，可減少浮選入料量，增加浮選機(jī)的入料濃度；壓濾機(jī)的濾液排至濃縮池，可減少浮選藥劑進(jìn)入濃縮池的殘留量。

鑒于加壓過濾機(jī)與板框壓濾機(jī)均為集中卸料，但與加壓過濾機(jī)不同之處是，板框壓濾機(jī)的卸料時(shí)間可以在一定程度上進(jìn)行調(diào)節(jié)和人為干預(yù)。但即使如此，精煤出廠膠帶機(jī)的瞬時(shí)增加量依然比較大。故本方案需對精煤膠帶機(jī)進(jìn)行調(diào)速，由原來的2.5 m/s增加到3.15 m/s。

改造后的工藝流程見圖1。部分浮選精礦和加壓過濾機(jī)濾液進(jìn)入新增加的板框壓濾機(jī)入料桶，礦漿經(jīng)泵打入板框壓濾機(jī)脫水回收，回收的精煤經(jīng)煤泥收集刮板轉(zhuǎn)載進(jìn)入末精煤膠帶。將新增加的煤泥水桶與原有加壓過濾機(jī)入料桶連通，相當(dāng)于增加了煤泥水桶體積，增加了浮選精礦的緩沖和消泡時(shí)間。

圖1 浮選精礦脫水改造工藝流程示意

新增板框壓濾機(jī)的壓濾面積為450 m2。考慮到礦漿濃度較小，且礦漿中存在微泡，板框壓濾機(jī)預(yù)計(jì)每小時(shí)可工作1～2個(gè)循環(huán)，處理能力為8～16 t/h，可有效緩解加壓過濾機(jī)處理能力緊張的問題。

4.2 方案優(yōu)化注意事項(xiàng)

(1)新增1臺(tái)板框壓濾機(jī)后，需檢測選煤廠現(xiàn)有風(fēng)機(jī)供風(fēng)量能否滿足正常生產(chǎn)需要。

(2)主廠房至轉(zhuǎn)載站精煤帶式輸送機(jī)帶速由2.5 m/s提速到3.15 m/s后，與之銜接的帶式輸送機(jī)輸送量能否滿足生產(chǎn)需求，轉(zhuǎn)載點(diǎn)溜槽是否出現(xiàn)堵壓現(xiàn)象，這些均是需注意的問題。

4.3 技術(shù)分析與措施

(1)通過摻入浮選精煤，能夠使小于0.045 mm的細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率大大降低，保證了后續(xù)處理過程的順利進(jìn)行?，F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)支持對二段浮選作業(yè)的浮選精煤進(jìn)行脫水回收，以提高浮選藥劑的使用效率，降低其投放量。受限于目前的技術(shù)水平，在進(jìn)行浮選時(shí)想要達(dá)到更好的作業(yè)效果難度很高，但是卻可以實(shí)現(xiàn)對精煤灰分的控制，減少相應(yīng)藥劑的投放。

(2)經(jīng)專門實(shí)驗(yàn)，對藥劑進(jìn)行乳化，可以大幅度提升浮選速度，從整體上降低藥劑的投放量，并且改善浮選過程，從而大大提高精煤產(chǎn)率。目前最常見的乳化設(shè)備為迷宮式乳化系統(tǒng)和射流乳化系統(tǒng)，前者的破乳時(shí)間最低為16 s，最高可以達(dá)到36 s。對比實(shí)驗(yàn)表明，使用乳化劑后，藥劑的使用效率得到了提升，柴油的消耗量大幅降低，平均可以節(jié)約30%。同時(shí)起泡劑的投入量也可以降低1/4，而精煤產(chǎn)率與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比則能夠提升約0.5%。

4.4 穩(wěn)定浮選指標(biāo)的措施

(1)嚴(yán)格控制入浮煤泥粒度，如果浮選的煤泥粒度超過0.5 mm，就會(huì)對精煤的回收率造成明顯影響，在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)跑煤情況，而且影響后續(xù)脫水和尾煤澄清作業(yè)的最終質(zhì)量。

(2)嚴(yán)格控制浮選準(zhǔn)備作業(yè)，礦漿準(zhǔn)備與浮選組成浮選系統(tǒng)，要根據(jù)不同濃度、粒度情況及時(shí)介入調(diào)整，使其始終能夠保持在正常的生產(chǎn)狀態(tài)，確保生產(chǎn)效率。

(3)平時(shí)要頻繁檢查，以減少問題出現(xiàn)后的反應(yīng)時(shí)間，使工作人員能夠及時(shí)掌握相關(guān)情況，并根據(jù)不同情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，確保最終產(chǎn)品質(zhì)量合格。由于浮選入料經(jīng)常變化，為了保證最終產(chǎn)品質(zhì)量，工作人員需要根據(jù)不同情況要求，掌握多種操作方法，并且能夠明確在哪種要求下應(yīng)該選擇哪種操作方法，通過在日常工作巡檢中發(fā)現(xiàn)問題，并根據(jù)不同特征及時(shí)準(zhǔn)確的做出判斷與干預(yù)措施，這對于人員的工作技能素養(yǎng)有很高要求，同時(shí)還需要有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)作為支撐。

(4)設(shè)備運(yùn)行時(shí)工作人員應(yīng)確定其運(yùn)行狀態(tài)，如有問題需繼續(xù)校對。施工工藝也需要按照相關(guān)的流程進(jìn)行操作。此外，安全生產(chǎn)也尤為重要，要在安全運(yùn)行的前提下確保機(jī)器的穩(wěn)定狀態(tài)。如浮選機(jī)的葉輪磨損后，其軸向和徑向間隙增大，會(huì)直接影響浮選機(jī)的吸氣量，同時(shí)還影響葉輪的攪拌強(qiáng)度，必須定期檢查，及時(shí)更換，以保證浮選機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

5 浮選系統(tǒng)改造優(yōu)化后的效果

5.1 浮選精煤產(chǎn)率

在對浮選系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化之后，產(chǎn)品灰分穩(wěn)定率和浮選精煤產(chǎn)率相對系統(tǒng)優(yōu)化之前有了大幅度上升。優(yōu)化前的灰分穩(wěn)定率為50%，優(yōu)化后達(dá)到了70%左右。在系統(tǒng)優(yōu)化之后，提高了加壓過濾機(jī)的處理效率，降低了對浮選生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，使得浮選精礦能夠得到及時(shí)有效的處理。系統(tǒng)優(yōu)化之前，浮選精煤產(chǎn)率在7.5%左右；系統(tǒng)優(yōu)化之后，浮選精煤產(chǎn)率提升到了8.5%左右。按照每個(gè)月處理原煤量50 萬t計(jì)算，浮選精煤銷售價(jià)格以400 元/t 計(jì)算，則每個(gè)月的銷售額可增加200萬元左右。

5.2 浮選藥劑用量

在確定最佳藥劑制度的情況下，每噸干煤泥藥劑用量為1.49 kg，其中包括捕收劑0.82 kg，起泡劑0.67 kg。2017年2—11月對藥劑用量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，本階段原煤入選量為5.10 Mt，其中浮選入料量所占比例為16%，即入浮煤泥量為86.70萬t；而兩種藥劑單耗量分別為0.97 kg/t和0.60 kg /t，藥劑總用量為1.57 kg /t；由此可以計(jì)算出，每噸干煤泥節(jié)省的藥劑量為0.08 kg，按照每年6 Mt原煤處理量計(jì)算，每年可以節(jié)省的藥劑量為76.80 t，所節(jié)約的藥劑成本達(dá)到300萬元左右。因此，在對浮選系統(tǒng)改造優(yōu)化之后，可以有效解決華晟源選煤廠目前存在的問題，使選煤廠浮選系統(tǒng)的生產(chǎn)效率明顯改善，并增加經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)有效降低了浮選藥劑的消耗，顯著改善了以前所存在的污染問題。

6 結(jié) 語

華晟源選煤廠浮選系統(tǒng)改造優(yōu)化方案是根據(jù)生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際問題，經(jīng)過試驗(yàn)、分析、優(yōu)化后提出的創(chuàng)造性方案，并相應(yīng)提出了實(shí)施的

建議與措施。經(jīng)過改造優(yōu)化，順利解決了原浮選系統(tǒng)存在的實(shí)際問題。