粗煤泥洗選工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

張克彬

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)新景礦洗煤廠，山西 陽(yáng)泉 045000）

0 引 言

無(wú)煙煤選煤廠需要先通過(guò)洗選才可以生產(chǎn)噴吹精煤，利用井下采出的原煤，通過(guò)篩選和洗選加工，最終進(jìn)行不同規(guī)格的產(chǎn)品劃分，主要分為中塊、小塊、噴吹1號(hào)精煤、噴吹2號(hào)精煤、電煤、中煤和煤泥等。被用于高爐噴吹的為精煤，而中煤主要用于發(fā)電等動(dòng)力用煤，兩者用途不同，而且精煤的價(jià)值遠(yuǎn)高于中煤。

洗選工藝是原煤加工劃分為各品種選煤產(chǎn)品的主要方法，洗選工藝的不合理，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)價(jià)值較高噴吹煤的同時(shí)混入較為劣質(zhì)的中煤，降低精煤品質(zhì)；或者導(dǎo)致稀缺低硫無(wú)煙煤遺失，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。本文以此為研究?jī)?nèi)容，針對(duì)洗煤廠現(xiàn)有粗煤泥分選工藝進(jìn)行洗選工藝設(shè)計(jì)，旨在提高粗煤泥和精煤的回收效率。研究結(jié)果不僅可以給企業(yè)帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)收益，而且可以解決我國(guó)低硫無(wú)煙煤資源短缺的問(wèn)題，具有重要的實(shí)際意義。

1 現(xiàn)有洗煤工藝存在的問(wèn)題

洗煤廠目前采用的洗煤工藝為：首先采用原煤預(yù)先脫泥重介旋流器進(jìn)行分選，其次利用粗煤泥TBS進(jìn)行分選，然后對(duì)煤泥進(jìn)行直接浮選，最后通過(guò)尾煤濃縮壓濾回收。如圖1所示，為粗煤泥深度洗選工藝流程示意圖。采用該洗煤工藝時(shí)，存在以下主要問(wèn)題：

1）重介分選系統(tǒng)。重介主洗選系統(tǒng)工作正常，各類指標(biāo)都正常。但是當(dāng)重介洗選出來(lái)的精煤進(jìn)入TBS分選時(shí)，會(huì)重復(fù)分選，造成工序重復(fù)，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且會(huì)增加分選設(shè)備負(fù)荷，提高洗煤工藝的成本。

2）粗煤泥TBS分選系統(tǒng)。目前洗煤廠進(jìn)行粗煤泥分選時(shí)采用的為兩產(chǎn)品TBS分選系統(tǒng)，洗選回收率太低，僅為40%，導(dǎo)致精煤損失過(guò)大，造成珍貴稀缺的低硫無(wú)煙煤資源大量浪費(fèi)，嚴(yán)重影響選煤廠經(jīng)濟(jì)效益。

3）煤泥浮選系統(tǒng)。洗煤廠現(xiàn)采用的煤泥浮選工藝為直接浮選，浮選濃度較低，僅為50g/L左右，不僅無(wú)法達(dá)到浮選機(jī)實(shí)際處理能力，而且憑空增加了電量損耗。

4）尾煤壓濾回收系統(tǒng)。①選煤廠廠內(nèi)現(xiàn)有2臺(tái)加壓過(guò)濾設(shè)備，但由于所需風(fēng)壓不夠，現(xiàn)只能使用1臺(tái)加壓過(guò)濾機(jī)，不僅浪費(fèi)了設(shè)備資源，無(wú)法合理利用各設(shè)備，增加壓濾回收效率，而且由于只使用1臺(tái)加壓過(guò)濾機(jī)，會(huì)對(duì)這臺(tái)壓濾機(jī)造成較大負(fù)荷，影響設(shè)備使用壽命。②選煤廠現(xiàn)有3臺(tái)450m2的尾煤壓濾機(jī)，作為洗選工藝最后一個(gè)環(huán)節(jié)，囤積的尾煤量較大，導(dǎo)致壓濾設(shè)備回收壓力大，為達(dá)到每日洗選要求，洗選設(shè)備每天至少工作20個(gè)小時(shí)。③選煤廠現(xiàn)進(jìn)行尾煤壓濾回收時(shí)，都是3臺(tái)壓濾機(jī)共用1臺(tái)容積為40m3的入料筒，由于壓濾機(jī)入料筒的容積有限，無(wú)法同時(shí)容納3臺(tái)壓濾機(jī)回收的精煤。因此，采用2臺(tái)壓濾機(jī)進(jìn)料，1臺(tái)壓濾機(jī)排料的方法。該方法雖然暫時(shí)解決了入料筒容積過(guò)小的問(wèn)題，但是會(huì)降低尾煤壓濾回收效率，同時(shí)不便于管理，容易出現(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題。

圖1 粗煤泥深度洗選工藝流程

2 洗選工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

將0～50mm的原煤運(yùn)入洗煤廠，首先經(jīng)過(guò)1mm的脫泥篩進(jìn)行脫泥處理，脫泥后通過(guò)重介旋流器分選出精煤、中煤和矸石三類產(chǎn)品。其中，精煤、中煤和矸石分別通過(guò)1mm的脫介后，進(jìn)行對(duì)應(yīng)產(chǎn)品離心機(jī)脫水處理后作為產(chǎn)品。各產(chǎn)品通過(guò)脫介篩下合介進(jìn)入磁選機(jī)，磁選后進(jìn)入合格介質(zhì)桶。

脫泥篩篩選的產(chǎn)品和磁選機(jī)選出的尾煤通過(guò)分級(jí)旋流器進(jìn)行分級(jí)處理，分級(jí)精度為0.2mm。分級(jí)旋流器處理后的產(chǎn)品進(jìn)行TBS分選，分選得到的精煤及尾煤通過(guò)振動(dòng)弧形篩進(jìn)行脫水處理，最后采用精煤離心機(jī)脫水成為精煤產(chǎn)品。粗煤泥通過(guò)振動(dòng)弧形篩進(jìn)行脫水處理，然后與分級(jí)旋流器的溢流進(jìn)行浮選，浮選所得精煤通過(guò)壓濾機(jī)脫水后，一起進(jìn)入高效濃縮機(jī)的入料井。在其中加入絮凝劑加藥點(diǎn)，可以通過(guò)該點(diǎn)進(jìn)行絮凝劑的添加。

在澄清池外側(cè)設(shè)立噴水泵，用于介質(zhì)桶上的加水、脫泥篩上的噴水以及廠房衛(wèi)生清理等的用水。

粗煤泥經(jīng)過(guò)濃縮機(jī)濃縮后得到的煤泥水，通過(guò)底流泵抽入到廠房?jī)?nèi)壓濾回收機(jī)入料桶，并可以通過(guò)入料泵回收煤泥及壓濾機(jī)濾液，濾液可回收再用于濃縮機(jī)的使用。

優(yōu)化后的洗選工藝預(yù)留了壓濾得到的煤泥重新進(jìn)入中煤的通道，當(dāng)煤泥或中煤灰分降低時(shí)，濃縮機(jī)濃縮所得底流可通過(guò)過(guò)濾式離心機(jī)沉降脫水后，摻入到中煤產(chǎn)品中進(jìn)行銷售，可以增加洗選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的靈活性。

目前有防洪任務(wù)的城市大都只編制了應(yīng)對(duì)江河洪水的城市防洪預(yù)案，缺乏城市內(nèi)澇積水、山洪泥石流、交通癱瘓、地下設(shè)施雨水倒灌、供水供電中斷等次生災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)，城市建設(shè)不斷向空中、地下發(fā)展，出現(xiàn)了大量高層建筑和地下設(shè)施，高度集中的供水、供電、能源、通信系統(tǒng)增加了城市的脆弱性，一旦發(fā)生洪澇災(zāi)害，往往會(huì)發(fā)生水電中斷、交通癱瘓等一系列次生災(zāi)害，缺乏應(yīng)對(duì)這些次生災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案，會(huì)導(dǎo)致災(zāi)害來(lái)臨時(shí)無(wú)法及時(shí)采取措施，防災(zāi)減災(zāi)工作難以有效進(jìn)行。

3 洗選設(shè)備選型

3.1 設(shè)備浮選能力核算

選煤廠現(xiàn)有4臺(tái)XJM-S16型浮選機(jī)，按礦漿每立方通過(guò)量為7～12m3/h計(jì)算，該浮選機(jī)礦漿通過(guò)量為 16×（7～12）×4=448～768m3/h，則浮選機(jī)總浮選能力為（448～768）×4=1792～3072m3/h。按浮選機(jī)每立方處理干煤泥量為0.6～1.0t/m3h計(jì)算，則該型號(hào)浮選機(jī)每 臺(tái) 處 理 干 煤 泥 量 為 16×4×（0.6～1.0）=38.4～64.0t/h，取平均值51.2t/h。則4臺(tái)浮選機(jī)處理能力為51.2t/h×4=204.8t/h。

洗選工藝優(yōu)化后浮選干煤泥量為170.6t/h，考慮不均衡系數(shù)，取1.15，得196.19t/h，小于204.8t/h。因此，現(xiàn)有的4臺(tái)XJM-S16型浮選機(jī)能夠滿足工藝優(yōu)化后的干煤泥量的浮選能力。

3.2 設(shè)備浮選精煤能力核算

選煤廠現(xiàn)有2臺(tái)GPJ-120型號(hào)的加壓過(guò)濾機(jī)，按每平方生產(chǎn)能力為0.5～0.8t/h來(lái)計(jì)算，則每臺(tái)該型號(hào)生產(chǎn)能力為60～96t/h，由于工藝要求，取生產(chǎn)能力下限60t/h，則兩臺(tái)加壓過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力為60×2=120t/h。工藝優(yōu)化后，計(jì)算得浮選精煤量為93.83t/h，考慮不均衡系數(shù)1.15，得工藝優(yōu)化后需要浮選精煤量為107.9t/h，不超過(guò)現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)能力120t/h。因此，現(xiàn)有加壓過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力可以滿足工藝優(yōu)化后的需求。

3.3 設(shè)備浮選尾煤能力核算

選煤廠現(xiàn)有3臺(tái)450m2壓濾機(jī)，壓濾總面積為1350m2。工藝優(yōu)化后浮選尾煤量為76.77t/h，考慮不均衡系數(shù)，得88.29t/h。按壓濾機(jī)每平方生產(chǎn)能力為0.03～0.06t/h計(jì)算，則工藝優(yōu)化后計(jì)算所得壓濾面積為 88.29/(0.03～0.06)=1471.5～2943m2，原有設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠優(yōu)化設(shè)計(jì)后的浮選尾煤量。因此，對(duì)壓濾機(jī)重新選型，綜合考慮，選用3臺(tái)KZG800/2000-U型壓濾機(jī)，每臺(tái)壓濾面積為800m2。

3.4 設(shè)備煤泥水濃縮能力核算

選煤廠現(xiàn)有兩臺(tái)φ35m的濃縮機(jī)，一臺(tái)使用，一臺(tái)備用，則每臺(tái)濃縮機(jī)的沉降面積為3.14×17.522=961.63m2，則兩臺(tái)的沉降面積為 961.63×2=1923.26m2。工藝優(yōu)化后煤泥水濃縮沉降面積為進(jìn)入濃縮機(jī)的煤泥水量除以每平方米濃縮處理能力，即2488.01/2.0=1244m2。因此，現(xiàn)有設(shè)備可以滿足本次工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 工藝優(yōu)化前后洗煤廠得到的經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)實(shí)際統(tǒng)計(jì)及市場(chǎng)調(diào)查，得出工藝優(yōu)化前后各產(chǎn)品產(chǎn)量及市場(chǎng)價(jià)格表，見(jiàn)表1，表2。

表1 工藝優(yōu)化前各產(chǎn)品產(chǎn)量及市場(chǎng)價(jià)格

表2 工藝優(yōu)化后各產(chǎn)品產(chǎn)量及市場(chǎng)價(jià)格

由上表可知，精煤價(jià)格為794元//t，煤泥價(jià)格為80元/t，工藝優(yōu)化前中煤價(jià)格180元/t，優(yōu)化后由于中煤品質(zhì)提高，價(jià)格提升到240元/t。工藝優(yōu)化前的精煤產(chǎn)量為1.06Mt/a，中煤產(chǎn)量為1.06Mt/a，煤泥量為0.20Mt/a；工藝優(yōu)化后的精煤產(chǎn)量為1.17Mt/a，中煤產(chǎn)量為0.60Mt/a，煤泥量為0.32Mt/a。

則通過(guò)計(jì)算，可得出洗選工藝優(yōu)化前后洗煤廠增加的年收益為：

[(1.17-1.06)×794-1.06×180+0.60×240+(0.32-0.20)×80]×106=5014 萬(wàn)元

減去洗煤廠年生產(chǎn)成本3230萬(wàn)元，則最終計(jì)算得洗煤廠年提升凈利潤(rùn)為5014-3230=1784萬(wàn)元。

5 結(jié) 論

本文針對(duì)洗煤廠現(xiàn)有洗選工藝具有較大弊端的現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，通過(guò)探討現(xiàn)有洗煤工藝的問(wèn)題，進(jìn)行洗選工藝流程的優(yōu)化。并對(duì)現(xiàn)有洗選設(shè)備進(jìn)行能力核算，對(duì)無(wú)法滿足工藝優(yōu)化后洗選能力壓濾機(jī)設(shè)備進(jìn)行重新選型，選用型號(hào)為KZG800/2000-U的壓濾機(jī)，滿足優(yōu)化工藝洗選能力的設(shè)備繼續(xù)延用。最后，通過(guò)實(shí)地考察及現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，確定優(yōu)化后的洗選工藝具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，為洗煤廠提升了1784萬(wàn)元的凈利潤(rùn)，證明研究成果具有實(shí)用價(jià)值。