臨渙選煤廠降低尾煤泥發(fā)熱量、提高精煤回收率的實(shí)踐

高 磊

(淮北礦業(yè)集團(tuán) 臨渙選煤廠，安徽 淮北 235141)

臨渙選煤廠是一座入洗能力16.00 Mt/a的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠，分東西區(qū)生產(chǎn)，主要采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器—煤泥浮選工藝流程。原煤采用不脫泥、不分級、無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥經(jīng)水力旋流器+煤泥弧形篩分選，細(xì)煤泥經(jīng)脫泥浮選，尾煤濃縮壓濾回收。選煤廠可同時(shí)生產(chǎn)焦煤、肥煤、1/3焦煤等精煤產(chǎn)品和煤泥、中煤、矸石等副產(chǎn)品，副產(chǎn)品輸送至中利電廠作為發(fā)電燃料，高灰矸石輸送到磚廠作為制磚原料。

2016年以來，臨渙選煤廠東區(qū)尾煤煤泥發(fā)熱量11.70～12.96 MJ/kg，煤泥灰分43%～50%。煤泥發(fā)熱量高、尾煤灰分低等問題持續(xù)存在，長期未徹底解決，嚴(yán)重影響了精煤回收率和選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文即介紹臨渙選煤廠針對東區(qū)實(shí)際生產(chǎn)情況，通過工藝查找、工藝優(yōu)化改造、設(shè)備完善等方式，降低東區(qū)煤泥發(fā)熱量、提高全廠經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)踐。

1 提高重介質(zhì)旋流器入料壓力

臨渙選煤廠東區(qū)為三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)，其中1號、2號系統(tǒng)為一段直徑1 200 mm、二段直徑850 mm的重介質(zhì)旋流器，3號系統(tǒng)為一段直徑1 300 mm、二段直徑920 mm的重介質(zhì)旋流器。生產(chǎn)過程要求1號、2號重介質(zhì)旋流器入料壓力0.24 MPa以上，3號重介質(zhì)旋流器入料壓力0.26 MPa以上。但隨著運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)，目前東區(qū)重介質(zhì)旋流器入料壓力1號系統(tǒng)為0.22 MPa，2號系統(tǒng)為0.19 MPa，3號系統(tǒng)為0.24 MPa，均未達(dá)到理論要求。

針對東區(qū)煤泥發(fā)熱量高的問題，臨渙選煤廠通過多次工藝查找，查出東區(qū)中煤磁選機(jī)尾礦灰分低(25%～35%，詳見表1)，分析出重介質(zhì)旋流器分選效果差，并將東區(qū)煤泥發(fā)熱量高的部分原因定格在重介質(zhì)系統(tǒng)分選壓力低(三系統(tǒng)均低于0.24 MPa)。由于重介質(zhì)系統(tǒng)分選效果差，導(dǎo)致中煤磁選尾礦跑煤至濃縮機(jī)，中煤、矸石系統(tǒng)中始終存在低灰煤，使得最終煤泥發(fā)熱量偏高。

通過更換合格介質(zhì)泵葉輪、調(diào)整葉輪與護(hù)板間隙、使用原廠家葉輪等方式，最終提高了重介質(zhì)旋流器分選壓力(1號為0.24 MPa，2號為0.27 MPa，3號為0.30 MPa)，中煤磁選尾礦灰分從原來的30%以下增高至40%以上。詳見表2。

2 優(yōu)化中矸截粗工藝

原中矸截粗工藝為：中矸截粗弧形篩篩下水和離心機(jī)離心液全部通過渣漿泵直接進(jìn)入尾煤濃縮機(jī)(如圖1)。弧形篩(0.65 mm)篩下水濃度高達(dá)240～320 g/L；離心機(jī)(0.35 mm)離心液在篩籃磨損程度較小時(shí)濃度高達(dá)380～480 g/L，隨著篩籃磨損程度加重，濃度升高；由于直接進(jìn)入尾煤系統(tǒng)的煤泥量大，造成煤泥發(fā)熱量高。另外，離心機(jī)篩籃容易磨爛，經(jīng)常會出現(xiàn)離心液跑粗現(xiàn)象，造成二次尾煤濃縮機(jī)耙子負(fù)荷加大、濃縮機(jī)底流泵不上料等影響設(shè)備安全運(yùn)行的問題。浮選尾礦直接進(jìn)入尾煤濃縮機(jī)回收煤泥，受浮選入料跑粗、操作不穩(wěn)定、刮料不及時(shí)等因素的影響，部分低灰分煤泥從浮選尾礦中流失，也造成煤泥發(fā)熱量高，從而影響了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 東區(qū)中煤磁選尾礦篩分試驗(yàn)

表2 東區(qū)中煤磁尾灰分試驗(yàn)

圖1 改造前中矸煤泥水系統(tǒng)工藝流程示意

原中矸截粗工藝中，離心液和弧形篩篩下水直接進(jìn)入尾煤濃縮機(jī)，系統(tǒng)內(nèi)部沒有實(shí)現(xiàn)閉環(huán)把關(guān)，造成中矸煤泥跑粗。為此，臨渙選煤廠在現(xiàn)有設(shè)備和工藝管道條件下，實(shí)施了相關(guān)改造(如圖2)，實(shí)現(xiàn)弧形篩篩下水和離心機(jī)離心液返回濃縮旋流器濃縮分級，然后經(jīng)過弧形篩和離心機(jī)脫水，實(shí)現(xiàn)小系統(tǒng)閉路，再回收一部分中煤。主要做法如下：

圖2 臨渙選煤廠改造后中矸工藝流程示意

(1)將原463號渣漿泵由150ZJ-1-A50型(Q=272 m3/h，h=20.5 m)更換為150ZJ-I-A58型(Q=338 m3/h，h=31.5 m)。

(2)將463號泵進(jìn)604號尾煤濃縮機(jī)管道改為進(jìn)322號濃縮旋流器。

(3)461號出料管道獨(dú)立進(jìn)604號尾煤濃縮機(jī)，確保事故應(yīng)急生產(chǎn)工藝的靈活性。

通過優(yōu)化中矸截粗工藝，實(shí)現(xiàn)小系統(tǒng)閉路，再回收一部分中煤，降低了尾煤煤泥量及其發(fā)熱量。同時(shí)因?yàn)閷?shí)現(xiàn)篩下水和離心液的閉路再回收，有效避免了604號濃縮機(jī)耙子負(fù)荷加大和濃縮機(jī)底流泵不上料等問題。在優(yōu)化粗煤泥截粗工藝后，浮選入料粒度組成明顯改善，減少了對尾煤發(fā)熱量等的影響。

另外，選煤廠東區(qū)還從浮選入料源頭抓起，嚴(yán)格原生煤泥濃縮池入料的檢查。定期協(xié)同技檢對水力分級旋流器溢流、精煤泥弧形篩底流等進(jìn)行粒度抽查分析。針對精煤泥弧形篩篩口篩板翹起、粗粒錯(cuò)配進(jìn)入篩下的現(xiàn)象，對篩縫磨大或超標(biāo)的篩板及時(shí)更換，同時(shí)要求崗位工人加強(qiáng)濃縮池溢流量的管理，保證在排出細(xì)泥的同時(shí)能留住細(xì)粒精煤。改造后，浮選入料粒度中大于0.3 mm顆粒含量明顯減少，尾礦煤泥發(fā)熱量大幅度下降。

3 二次浮選工藝技術(shù)改造

臨渙選煤廠浮選工藝為傳統(tǒng)的原生煤泥濃縮機(jī)溢流脫泥、底流大排放進(jìn)浮選機(jī)。隨著機(jī)械化采煤程度的提高，浮選入料中高灰細(xì)泥含量也在增加，小于0.045 mm粒級含量達(dá)到30%以上。生產(chǎn)過程中細(xì)泥含量相對較多的加壓過濾機(jī)濾液循環(huán)進(jìn)入浮選機(jī)分選，造成浮選精礦中高灰細(xì)泥夾帶現(xiàn)象比較明顯，浮選精煤灰分偏高，且不穩(wěn)定。在實(shí)際操作中，浮選時(shí)不敢刮料，本該回收的精煤損失在煤泥中，造成煤泥發(fā)熱量升高。

通過對東區(qū)浮選機(jī)多次單機(jī)檢查，得出浮選機(jī)的前兩室精礦灰分不高，第一室在9.50%左右，第二室在11.15%左右；但后兩室的灰分高，第三室在13.50%左右，第四室在14.50%左右。而日常操作時(shí)，浮選機(jī)一、二、三、四室的刮料量比例一般在40%、30%、20%、10%的范圍。雖然第三、四室的刮料量相對較少，灰分波動大，但是由于夾帶的高灰細(xì)泥量多，這部分煤與第一、二室的物料直接混合，必然影響浮選精煤灰分。為此，臨渙選煤廠東區(qū)實(shí)施二次浮選改造工藝，將第三、四室浮選精煤進(jìn)浮選機(jī)再選降灰(見圖3)。通過一次浮選多回收(提量)，二次浮選控制灰分(提質(zhì))，來達(dá)到最終降低煤泥發(fā)熱量、提高浮選精煤抽出率的效果。其中1號系統(tǒng)二次浮選設(shè)備為浮選柱，2號系統(tǒng)二次浮選設(shè)備為與一次浮選相同類型的488號浮選機(jī)，3號系統(tǒng)二次浮選設(shè)備也為488號浮選機(jī)。

臨渙選煤廠東區(qū)制定了浮選操作指導(dǎo)意見，提出一次浮選保回收、二次浮選保質(zhì)量的操作理念，并通過規(guī)范尾礦閘板調(diào)整，灰分異常時(shí)多途徑調(diào)整油量和油比、充氣及泡沫層，提高加壓過濾機(jī)的完好率，減小加壓過濾機(jī)對浮選的制約，在保證浮選精煤灰分的前提下加強(qiáng)浮選精煤回收，最大限度減少尾礦跑煤。

圖3 臨渙選煤廠二次浮選工藝改造設(shè)備流程示意

經(jīng)過二次浮選改造和完善，在生產(chǎn)過程中針對不同煤種、不同礦別的原煤進(jìn)行生產(chǎn)跟蹤試驗(yàn)。通過大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析、總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了二次浮選操作模式的優(yōu)化。從表3可以看出，浮選機(jī)三、四室精礦再選在提高浮選抽出率和尾礦灰分方面有顯著效果。因?yàn)槎胃∵x對浮選精煤質(zhì)量增加了一道把關(guān)環(huán)節(jié)，一次浮選操作時(shí)敢于多刮料，精煤在尾礦中所占比例明顯減少。

表3 臨渙選煤廠二次浮選改造前后浮選指標(biāo)對比

通過增加三、四室浮選精礦的二次浮選后，實(shí)際分選效果變化見表4。

從表4看出，二次浮選改造后浮選精煤灰分降低了0.19個(gè)百分點(diǎn)，重介質(zhì)精煤灰分升高了0.05個(gè)百分點(diǎn)，重介質(zhì)中煤灰分升高了3.49個(gè)百分點(diǎn)，混合精煤灰分降低了0.02個(gè)百分點(diǎn)，浮選尾礦灰分升高了0.47個(gè)百分點(diǎn)，浮選抽出率升高了2.31個(gè)百分點(diǎn)，加壓過濾機(jī)排料板數(shù)升高了5.52板/萬t原煤。改造后的浮選工藝不僅降低了產(chǎn)品灰分，穩(wěn)定了精煤質(zhì)量，還提高了浮選抽出率和加壓板數(shù)，效益可觀。

4 實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

通過提高重介質(zhì)旋流器入料壓力、優(yōu)化中矸截粗工藝、改造浮選工藝、優(yōu)化浮選操作，最終將東區(qū)煤泥發(fā)熱量從2016—2017年平均值12.33 MJ/kg降低至2018年1—12月份的平均值10.53 MJ/kg，煤泥灰分從平均值45.0%提高至55.0%，提高精煤產(chǎn)率約0.45%，節(jié)約了不可再生煤炭資源。按照東區(qū)年入洗420萬t原煤、精煤與煤泥差價(jià)800元/t計(jì)算，年創(chuàng)效益達(dá)1 512萬元。

表4 臨渙選煤廠二次浮選改造前后系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)據(jù)

5 結(jié) 論

通過對臨渙選煤廠東區(qū)工藝系統(tǒng)的查找分析，找出了煤泥發(fā)熱量高的主要原因。通過提高重介質(zhì)旋流器入料壓力、優(yōu)化中矸截粗工藝、實(shí)施二次浮選技術(shù)改造等手段，使得浮選工藝和操作模式日趨完善；貫徹一次浮選?；厥铡⒍胃∵x保質(zhì)量的操作理念，降低了尾煤泥發(fā)熱量，提高了精煤產(chǎn)率，節(jié)約了能源資源，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。