陳蠻莊選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

劉傳印

(大地工程開發(fā)(集團(tuán))有限公司，天津 300381)

1 選煤廠概況

陳蠻莊選煤廠為礦井型煉焦煤選煤廠，入洗原煤為焦煤和1/3焦煤。選煤廠分選工藝為：大于50 mm毛煤采用動篩排矸，50～0 mm原煤入洗前0.5 mm脫泥，50～0.5 mm原煤采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，0.5～0.25 mm粗顆粒煤泥采用TBS煤泥分選機(jī)分選，小于0.25 mm煤泥采用浮選。

粗煤泥分選環(huán)節(jié)的具體工藝為：脫泥篩下煤泥水及精煤磁選尾礦先經(jīng)旋流器分級濃縮，含有0.5～0.25 mm粗粒煤泥的底流進(jìn)入TBS分選機(jī)分選，分選出精煤和矸石。TBS分選精煤采用弧形篩+高頻篩+煤泥離心機(jī)回收；TBS分選矸石采用弧形篩+高頻篩回收。

2 陳蠻莊選煤廠存在的問題

陳蠻莊選煤廠現(xiàn)有粗煤泥回收系統(tǒng)存在的問題如下：

(1)TBS精煤灰分高：總精煤灰分要求小于10%，而TBS精煤灰分在13%左右，重介精煤灰分在9%左右，主選精煤“背灰”問題嚴(yán)重，難以實現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化。

(2)TBS尾礦帶煤嚴(yán)重：根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，TBS尾礦灰分僅45%，每月?lián)p失到中煤中的粗精煤泥1 500 t左右，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

(3)煤泥水中高灰細(xì)泥含量較高：現(xiàn)有分級旋流器、弧形篩等設(shè)備分級效果欠佳，導(dǎo)致粗煤泥產(chǎn)品受高灰細(xì)泥的影響較大。

為解決上述問題，設(shè)計擬采取降低粗煤泥系統(tǒng)的高灰細(xì)泥量、改善粗煤泥系統(tǒng)的分選效果等手段，降低粗精煤泥灰分，提高總精煤產(chǎn)率，增加選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

3 煤質(zhì)特征

設(shè)計采用的煤質(zhì)資料為選煤廠粗煤泥系統(tǒng)入料的生產(chǎn)檢查資料，見表1。從表1可以看出，煤泥灰分隨著粒度的減少而升高，小于0.125 mm細(xì)煤泥產(chǎn)率為24.47%，灰分為47.62%，說明煤泥中高灰細(xì)泥量較高。如不大幅降低粗煤泥中的高灰細(xì)泥量，此部分高灰細(xì)泥將進(jìn)入精煤，從而提高了粗精煤泥灰分。

4 粗煤泥分選工藝改造分析

4.1 降低粗煤泥系統(tǒng)入料的高灰細(xì)泥含量

粗煤泥分選系統(tǒng)的入料為經(jīng)旋流器濃縮后的脫泥篩篩下水?，F(xiàn)有系統(tǒng)采用的是3臺直徑500 mm的分級旋流器，直徑較小，底流夾細(xì)嚴(yán)重，進(jìn)入粗煤泥系統(tǒng)的高灰細(xì)泥含量較高。若采用單臺大直徑旋流器用于煤泥分級，一方面由于其直徑大，高灰細(xì)泥不易進(jìn)入底流，可減弱底流夾細(xì)問題；另一方面減少了設(shè)備臺數(shù)，也減少了維護(hù)工作量。因此，設(shè)計采用了單臺直徑1 000 mm的分級旋流器，擬從源頭減少進(jìn)入粗煤泥系統(tǒng)的高灰細(xì)泥含量[1-3]。

表1 煤泥粒度組成

4.2 提高粗煤泥的分選效果

現(xiàn)有系統(tǒng)采用TBS分選粗煤泥，此種分選設(shè)備通過鐘形或錐形排料閥排料，是根據(jù)密度計的反饋值間歇排料，床層上下喘動，分選效率較低。實際生產(chǎn)過程中，一方面精煤灰分高，另一方面尾礦跑煤問題嚴(yán)重。

TCS智能粗煤泥分選機(jī)是一種依據(jù)物料的干擾沉降速度差異，使物料在上升水流與智能干擾器共同作用下實現(xiàn)智能分選的設(shè)備。物料經(jīng)中心入料桶進(jìn)入分選槽，與上升水流混合，形成“干擾床層”，低于分選密度的(精煤)物料向上運(yùn)動，高于分選密度的(尾礦)物料向下運(yùn)動，并通過機(jī)械干擾裝置進(jìn)行二次干擾，精煤從分選槽頂部溢流排出，尾礦通過尾礦排料箱由排料泵排出[4-7]。TCS智能分選機(jī)結(jié)構(gòu)組成見圖1。

圖1 TCS智能分選機(jī)結(jié)構(gòu)示意

TCS智能分選機(jī)的主要特點(diǎn)為：

(1)采用排料泵排料，尾礦排料連續(xù)、穩(wěn)定，排料量在線已知可控。

(2)分選密度穩(wěn)定，分選精度高。

(3)自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定，分選密度控制穩(wěn)定。

(4)全部數(shù)字化監(jiān)控，無人值守操作。

由于TCS分選精度高，排料連續(xù)、穩(wěn)定，因而設(shè)計采用1臺直徑2 700 mm的TCS智能粗煤泥分選機(jī)更換現(xiàn)有TBS分選機(jī)。

4.3 進(jìn)一步降低產(chǎn)品中的高灰細(xì)泥量

目前擊打式弧形篩是一種常用的脫泥設(shè)備，但擊打式弧形篩的擊打作用一方面會使篩板磨損嚴(yán)重，另一方面只是解決了局部范圍的篩板堵塞問題，因此使用效果不理想。

智能振網(wǎng)弧形篩是一種新型煤泥水脫泥設(shè)備，其在篩板上方設(shè)置了脈沖振動電機(jī)使篩面產(chǎn)生適當(dāng)頻率、振幅的短暫(時間可調(diào)節(jié))振動，一方面篩條的磨損速度降低，另一方面篩網(wǎng)的整體振動，使得篩網(wǎng)縫隙內(nèi)的細(xì)粒物料得到清除，改善了弧形篩的脫泥效果。設(shè)計采用2臺寬3 m的智能振網(wǎng)弧形篩，以進(jìn)一步降低產(chǎn)品中的高灰細(xì)泥含量[8-9]。

4.4 改造后的粗煤泥分選工藝

粗精煤泥經(jīng)過FX1000分級旋流器分級后，旋流器底流進(jìn)入TCS智能分選機(jī)分選，TCS溢流進(jìn)入智能振網(wǎng)弧形篩脫水脫泥(篩縫0.5 mm)，篩上物經(jīng)高頻篩進(jìn)一步脫水脫泥后，進(jìn)入煤泥離心機(jī)脫水，脫水后的產(chǎn)品摻入主精煤。其工藝流程見圖2。

圖2 粗煤泥分選原則工藝流程示意

5 改造效果及結(jié)論

陳蠻莊選煤廠通過改造，優(yōu)化了粗煤泥分選系統(tǒng)脫泥環(huán)節(jié)、分選環(huán)節(jié)，選前采用大直徑分級旋流器分級，以減少進(jìn)入系統(tǒng)的高灰細(xì)泥，再采用高精度的TCS智能分選機(jī)分選，選后產(chǎn)品采用智能振網(wǎng)弧形篩進(jìn)一步脫泥。改造后的工藝先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠。

陳蠻莊選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)改造項目于2018年2月投入使用。粗精煤泥灰分由13%降低到了10.5%，粗煤泥尾礦灰分由45%增至60%。改造后的粗煤泥分選工藝分選精度高，脫泥效果好，精煤產(chǎn)率高，自動化程度高，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。