西曲礦選煤廠中煤泥灰分偏低原因分析與提質(zhì)建議

王旺楠

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦選煤廠，山西古交030200）

1 引言

煤泥是濕法選煤過(guò)程中必然存在的一種中間產(chǎn)物，因煤質(zhì)的不同，煤泥的分選方式及分選效果也不同。目前，在主流重介選煤廠中，煤泥分選大多是在不脫泥重介旋流器分選工藝下對(duì)精煤脫介后的煤泥進(jìn)行分選，以達(dá)到最大限度回收精煤的目的[1,2]。但隨著入選原煤煤質(zhì)的改變，部分中煤脫介后產(chǎn)生的煤泥存在灰分偏低的現(xiàn)象，影響精煤回收率，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益[3,4]。西曲礦選煤廠是山西古交地區(qū)的一座煉焦煤選煤廠。該廠入洗原煤煤質(zhì)較易碎裂，煤泥含量高，近年來(lái)采用選前1 mm 脫泥，TBS+浮選的工藝對(duì)粗煤泥及煤泥部分進(jìn)行分選，但仍存在中煤灰分偏低，精煤回收率降低的問(wèn)題。本文以該廠生產(chǎn)過(guò)程中的中煤、矸石及浮選產(chǎn)品等為試驗(yàn)樣品進(jìn)行粒度分析及浮選試驗(yàn)，為低灰中煤的再選提質(zhì)提供試驗(yàn)參考。

2 選煤廠工藝簡(jiǎn)介

本文所用樣品采自山西古交西曲礦選煤廠，該廠主選工藝為三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，原煤灰分一般為23%～28%。經(jīng)準(zhǔn)備車間破碎及淺槽排矸后，入選粒度為-50 mm。精煤灰分要求在11%以下；中煤灰分40%左右，主要用作電煤銷售；矸石灰分一般在70%左右，直接廢棄處理。由于該廠入洗原煤煤泥含量較高，在20%左右，因此原煤在經(jīng)準(zhǔn)備車間破碎、排矸后，先經(jīng)1.0 mm 脫泥篩脫泥后再進(jìn)入旋流器分選。脫出的粗煤泥經(jīng)TBS 分選，重產(chǎn)物經(jīng)0.5 mm 高頻篩分級(jí)后，篩下物進(jìn)入浮選系統(tǒng)進(jìn)一步回收精煤。三產(chǎn)品重介旋流器分選出的精、中、矸三種產(chǎn)品先經(jīng)脫水脫介，再經(jīng)離心機(jī)脫水后上產(chǎn)品皮帶。

由于煤質(zhì)的不斷變化，以及該原煤固有的煤泥特性，目前生產(chǎn)中出現(xiàn)精煤回收率有所降低，中煤灰分偏低，矸石灰分也降低的現(xiàn)象，這將使得企業(yè)最終的經(jīng)濟(jì)效益受到影響。

3 現(xiàn)有產(chǎn)品性質(zhì)分析

3.1 大篩分試驗(yàn)分析

分別采集正常生產(chǎn)班次下的中煤和矸石兩種樣品，每個(gè)班次采20 kg，各采5個(gè)生產(chǎn)班次。采用“堆錐四分法”對(duì)這兩類樣品進(jìn)行縮分，分別縮分至20 kg后，進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 樣品篩分?jǐn)?shù)據(jù)表

如表1所示，隨著粒度的降低，中煤和矸石的灰分均呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明相對(duì)于矸石組份，精煤部分相對(duì)易碎，尤其是矸石，在50 mm～13 mm 粒級(jí)灰分為72.31%的情況下，-0.5 mm 粒級(jí)灰分僅為58.84%。同時(shí)，在矸石樣品的各粒級(jí)產(chǎn)率中，粒級(jí)越大，產(chǎn)率越高，進(jìn)一步說(shuō)明矸石硬度較大，不易破碎。與矸石相比，中煤各粒級(jí)產(chǎn)率分布相對(duì)均勻，并且-0.5 mm 煤泥含量達(dá)到10.56%，灰分僅為31.05%，這說(shuō)明中煤仍含有較多的精煤組份，使得整體硬度相對(duì)較低，易于破碎，而這一部分煤泥直接進(jìn)入了中煤產(chǎn)品，造成了精煤的浪費(fèi)，說(shuō)明對(duì)中煤進(jìn)行再選提質(zhì)是十分必要的。

3.2 小篩分試驗(yàn)分析

對(duì)中煤和矸石中-0.5 mm的煤泥部分進(jìn)行小篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 中煤及矸石所含煤泥

如表2所示，在-0.5 mm粒級(jí)中，隨著粒度級(jí)的降低，中煤和矸石的灰分均呈升高趨勢(shì)，這一規(guī)律與表1中粒度與灰分的變化規(guī)律相反，說(shuō)明中煤和矸石中殘余的精煤組份與矸石組份的易碎程度是以0.5 mm 粒級(jí)為界，當(dāng)粒級(jí)小于0.5 mm 時(shí)，矸石組份相對(duì)于精煤組份更加易碎，結(jié)合表1中的結(jié)論，可知矸石雖然硬度較大不易破碎，但在樣品大顆粒之間的相互摩擦過(guò)程中，矸石會(huì)以更細(xì)小的顆粒從主體上解離下來(lái)，這部分解離下來(lái)的矸石由于粒度過(guò)細(xì)而呈泥質(zhì)形態(tài)存在，進(jìn)而留存于循環(huán)水中影響洗水質(zhì)量[5]。而中煤由于矸石組份含量相對(duì)較低，因此由矸石顆粒碰撞而產(chǎn)生的細(xì)顆粒矸石也較少，因此灰分偏低，中煤泥綜合灰分僅為31.15%，遠(yuǎn)低于中煤產(chǎn)品的平均灰分37.28%，表明其仍有進(jìn)一步回收精煤的可能性。

3.3 浮選樣品性質(zhì)分析

取正常生產(chǎn)班次時(shí)的浮選入料、浮選精煤和浮選尾煤樣品分別進(jìn)行小篩分試驗(yàn)分析，浮選入料小篩分?jǐn)?shù)據(jù)如表3所示。

表3 浮選入料小篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)

如表3所示，在當(dāng)前生產(chǎn)條件下的浮選入料中，粗顆粒相對(duì)較多，其中+ 0.5 mm 粒級(jí)仍然占到了22.11%，而-0.045 mm粒級(jí)的極細(xì)顆粒僅占9.05%；同時(shí)，隨著粒級(jí)減小，灰分逐漸上升，進(jìn)一步說(shuō)明精煤組份的易碎性在粒級(jí)減小至-0.5 mm 后有所減輕，極細(xì)顆粒中矸石的比例逐漸上升。此外，隨著粒級(jí)的減小，浮精的回收率逐漸降低，而浮精灰分基本保持穩(wěn)定，這一方面說(shuō)明粒級(jí)越細(xì)精煤組份含量越少，另一方面也說(shuō)明該煤泥的可浮性較好，在細(xì)顆粒矸石占比上升的情況下，浮選藥劑仍發(fā)揮了較好的選擇性，保證了浮選精煤的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。經(jīng)過(guò)浮選，尾煤的綜合灰分為68.59%，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有中煤泥31.15%的綜合灰分，說(shuō)明中煤泥有必要通過(guò)浮選方式進(jìn)一步回收精煤。

4 中煤泥再選技術(shù)方案

由第3 節(jié)的分析可知，中煤和矸石產(chǎn)品中的煤泥部分灰分均遠(yuǎn)低于各自的最終產(chǎn)品平均灰分，均可考慮采用浮選手段進(jìn)一步回收。但矸石中的煤泥量?jī)H占2.07%，并且相對(duì)于中煤泥灰分較高，預(yù)計(jì)浮選后回收的精煤量較小，并且-0.05 mm 粒級(jí)含量較大，對(duì)浮選藥劑的選擇性會(huì)造成負(fù)面影響，因此暫不考慮對(duì)矸石中的煤泥做進(jìn)一步分選。

由3.1 節(jié)的分析可知，在+0.5 mm 范圍內(nèi)，精煤組份相對(duì)易碎，因此可考慮對(duì)塊中煤進(jìn)行破碎，但要避免過(guò)度破碎，以達(dá)到解離更多精煤組份的同時(shí)，避免泥化的高灰矸石含量劇增，影響后續(xù)浮選效果[6]。由表1可見(jiàn)，隨著粒度減小，中煤灰分逐漸降低，但當(dāng)粒度小于6 mm 后，灰分的降低幅度很小，說(shuō)明在破碎至6 mm后，中煤的灰分趨于穩(wěn)定，綜合考慮矸石泥化的問(wèn)題，最終將中煤的破碎粒度上限設(shè)定為6 mm。

對(duì)適度破碎后的中煤進(jìn)行脫泥處理，并對(duì)這部分煤泥進(jìn)行浮選。具體浮選控制指標(biāo)可根據(jù)具體的生產(chǎn)需求進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)主洗產(chǎn)品灰分低于最終產(chǎn)品要求時(shí)，可適當(dāng)提高浮精灰分，此時(shí)可做兩產(chǎn)品分選，浮選尾煤經(jīng)壓濾脫水后作為矸石廢棄。當(dāng)主洗產(chǎn)品灰分較高時(shí)，可適當(dāng)降低浮選精煤灰分，保證最終產(chǎn)品灰分合格。此時(shí)，可考慮采用兩段浮選的工藝流程，即一段精選，精煤經(jīng)壓濾脫水后作為精煤產(chǎn)品；一段尾煤在二段掃選過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前中煤產(chǎn)品灰分要求進(jìn)行浮選調(diào)整，使二段浮精灰分與中煤灰分基本持平，經(jīng)壓濾脫水后作為中煤產(chǎn)品。二段浮選尾煤作為矸石產(chǎn)品廢棄。為此，需要對(duì)現(xiàn)有浮選工藝進(jìn)行適當(dāng)改造。將浮選機(jī)一、二段精煤分別匯入兩個(gè)精礦桶，并各自配備一套壓濾系統(tǒng)。其中，二段精煤對(duì)應(yīng)的壓濾系統(tǒng)，其卸料溜槽與精煤皮帶和中煤皮帶均相通，并在兩條溜槽端部分別設(shè)有當(dāng)閘板。當(dāng)采用兩產(chǎn)品分選時(shí)，兩套壓濾系統(tǒng)壓濾產(chǎn)品均為精煤，產(chǎn)品均上精煤皮帶；當(dāng)采用三產(chǎn)品浮選時(shí)，二段精煤壓濾后，調(diào)整二段精煤壓濾系統(tǒng)卸料溜槽的閘板開(kāi)啟狀態(tài)，使這部分物料去往中煤皮帶，從而實(shí)現(xiàn)有用產(chǎn)物回收率的最大化，盡量減少矸石產(chǎn)量。

5 結(jié)論

本文以山西古交地區(qū)煉焦煤選煤廠中煤、矸石及浮選產(chǎn)品作為主要試驗(yàn)樣品，采用大篩分、小篩分等手段進(jìn)行產(chǎn)品性質(zhì)分析，并得到以下結(jié)論：

（1）該廠原煤以0.5 mm為界，+0.5 mm粒級(jí)精煤組份易碎，-0.5 mm粒級(jí)矸石組份易碎；

（2）該廠煤泥可浮性較好，泥化矸石含量升高后仍能保證浮精灰分合格；

（3）對(duì)現(xiàn)有中煤可在適度破碎后進(jìn)行浮選提質(zhì)，破碎粒度控制上限在6 mm，并根據(jù)具體生產(chǎn)要求設(shè)定為兩產(chǎn)品或三產(chǎn)品浮選，以最大限度回收精煤，提高經(jīng)濟(jì)效益。