浮選尾煤回收系統(tǒng)的改造

付 強(qiáng)

（開灤集團(tuán)錢家營礦業(yè)分公司選煤廠，河北 唐山 063301）

0 引言

在市場經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，國內(nèi)煤礦企業(yè)逐漸進(jìn)行了改革，執(zhí)行自負(fù)盈虧、自主經(jīng)營的應(yīng)對(duì)策略，相應(yīng)的經(jīng)營機(jī)制有所改善。選煤廠為了不斷提高經(jīng)濟(jì)效益，必須積極加強(qiáng)煤泥系統(tǒng)回收工藝的優(yōu)化，逐步借助新設(shè)備、新流程、新工藝來提高煤泥經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)良好的回收效果。該文以某300 萬t選煤廠為例進(jìn)行了分析，借助旋流器進(jìn)行了煤泥浮選處理。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)氐V井由于地質(zhì)條件的變化，原煤煤質(zhì)有所下降、精煤回收率下降，煤泥含量增加幅度高達(dá)6%，占原煤比例32%，整個(gè)煤泥回收體系的運(yùn)作難度增加明顯則更加[1]。選煤廠僅依靠增加過濾機(jī)已經(jīng)無法有效緩解實(shí)際壓力，浮選精煤處理水平必須及時(shí)得到改善。為此，必須積極進(jìn)行浮選尾煤回收體系的改造，有效提高其處理能力。

1 浮選尾煤回收系統(tǒng)的改造

1.1 改造前后工藝流程分析

改造工藝流程前，浮選尾煤經(jīng)由一次濃縮機(jī)，濃縮機(jī)溢流后進(jìn)入二次濃縮環(huán)節(jié)，而底流進(jìn)入回收篩。經(jīng)由二次濃縮機(jī)的底流便會(huì)轉(zhuǎn)入壓濾機(jī)，形成高灰煤泥產(chǎn)品。上一環(huán)節(jié)的溢流和二次濃縮機(jī)的溢流便可當(dāng)作循環(huán)水進(jìn)行運(yùn)作。沉降離心機(jī)的液體進(jìn)入濃縮機(jī)，離心后的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品和粗煤泥回收篩產(chǎn)物當(dāng)作洗混煤。

改造后，具體工藝流程如圖1 所示。

改造后，浮選尾礦經(jīng)由一次濃縮機(jī)后，溢流會(huì)轉(zhuǎn)至二次濃縮機(jī)，對(duì)應(yīng)溢流可當(dāng)作循環(huán)水。一次濃縮機(jī)底流會(huì)進(jìn)入濃縮旋流器完成濃縮。旋流器中，底流經(jīng)由高頻篩脫水環(huán)節(jié)，溢流進(jìn)入離心機(jī)。高頻篩表明物質(zhì)經(jīng)由離心、沉降后，形成煤泥產(chǎn)品，最終轉(zhuǎn)化為洗混煤[2]。此外，改造后的工藝系統(tǒng)，為摒棄原來粗煤泥回收篩，經(jīng)由系統(tǒng)管理、系統(tǒng)優(yōu)化后，整體靈活性相對(duì)較高，為后續(xù)濃縮旋流器底流提供基礎(chǔ)，可獲得低濃度、高頻篩的篩上物流水分較大的應(yīng)用。

1.2 改造后使用效果分析

首先，使用效果分析。借助濃縮旋流器、高頻篩設(shè)備。聯(lián)合使用后，單小時(shí)回收煤泥量可高達(dá)30 t，這一數(shù)據(jù)可減低濃縮機(jī)的二次進(jìn)料濃度。從而實(shí)現(xiàn)了壓濾機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷水平，進(jìn)而可避免占地過大的問題，同時(shí)緩解了冬季防凍問題。此外，該系統(tǒng)在應(yīng)用中，循環(huán)煤泥量后，可為選煤廠提供更加完善的閉路循環(huán)系統(tǒng)。降低了介質(zhì)消費(fèi)比例。廠區(qū)如若及時(shí)增加沉降離心機(jī)設(shè)備，還可降低離心機(jī)斷銷事故概率[3]。其次，從經(jīng)濟(jì)效益方面分析，離心機(jī)數(shù)量減少，對(duì)應(yīng)主機(jī)操作功率便會(huì)下降，即電費(fèi)節(jié)省比例明顯增加。考慮到沉降離心機(jī)設(shè)備的負(fù)荷有所下降，單年維修費(fèi)用將會(huì)明顯縮減。此外，壓濾機(jī)濾餅總量下降，從而占地面積有所下降。可縮減推土機(jī)裝轉(zhuǎn)濾餅費(fèi)用，避免了冬季凍結(jié)事故。

2 改造前尾煤回收系統(tǒng)存在的其他問題

近年來，國內(nèi)高科技采煤設(shè)備的種類、數(shù)量越來越多，原煤細(xì)泥含量越來越高，最終結(jié)果是浮選水平變差，浮選精煤產(chǎn)量下降，過多尾礦最終流入了回收體系，從而引發(fā)煤泥水系統(tǒng)的運(yùn)作負(fù)荷顯著增加，后果便是尾煤無法完成及時(shí)高效的回收處理，洗水濃度顯著增加，煤泥離心、脫水水平大打折扣，最終產(chǎn)品具有含水率高的特點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大量拉水的現(xiàn)象，與實(shí)際預(yù)期目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。

圖1 改造后的工藝流程

2.1 維護(hù)和檢修工作量巨大

由于煤泥的離心機(jī)設(shè)備具有規(guī)模較大的特點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)部件的種類多，部分設(shè)備長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，最終結(jié)果是故障率明顯增加，導(dǎo)致相關(guān)工作人員的檢修工作量和維護(hù)工作量明顯增加。對(duì)應(yīng)離心機(jī)刮刀、離心機(jī)篩藍(lán)等屬于易損設(shè)備。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，篩藍(lán)發(fā)生磨損后，極易被忽視，導(dǎo)致負(fù)面影響為：粗顆粒煤泥大量流出，無法維持正常運(yùn)作。常規(guī)狀況下，篩藍(lán)更換頻率為3 個(gè)月一次，這一頻率對(duì)維護(hù)人員提出了較高要求，檢修強(qiáng)度相對(duì)較高，對(duì)應(yīng)生產(chǎn)成本巨大。

此外，浮選設(shè)備具有老化的特點(diǎn)。例如某選煤廠中，技術(shù)改造前，核心設(shè)備是6 臺(tái)攪拌式浮選設(shè)備，該類機(jī)械式攪拌浮選機(jī)具有結(jié)構(gòu)老化、維修率高的不足，同時(shí)分選效果較差、無法維持較高的精煤產(chǎn)率。由于原煤中原生煤泥具有含量相對(duì)較高的特點(diǎn)，浮選入料濃度有時(shí)可高達(dá)170 g/L，對(duì)應(yīng)浮選設(shè)備無法維持高水平能力。當(dāng)浮選機(jī)采用淺槽、直通式結(jié)構(gòu)狀況下，浮選一般無法維持長時(shí)間要求，無法滿足精煤灰分、精煤產(chǎn)率等要求[4]。

2.2 使用成本較高

以某尾煤處理系統(tǒng)為例，其煤泥離心機(jī)總功率為55 kW，僅該該設(shè)備的單年單臺(tái)耗費(fèi)電力便高達(dá)401 500 kWh。理論計(jì)算，以非夏季電價(jià)進(jìn)行電耗統(tǒng)計(jì)，即0.98 元每kWh。單臺(tái)離心設(shè)備的電量耗費(fèi)成本便高達(dá)39.3 萬元。此外，對(duì)于易損件還需定期進(jìn)行更換，煤泥離心機(jī)的篩藍(lán)每年更換費(fèi)用平均為6.4 萬元。

2.3 產(chǎn)品含水率高

工程實(shí)踐中，入選原煤、精煤的產(chǎn)品具有種類多的特點(diǎn)。一般狀況下，進(jìn)入尾煤系統(tǒng)的材料不會(huì)是穩(wěn)定工況，多數(shù)具備變化范圍較大的特點(diǎn)，易引發(fā)濃縮旋流器的底流部分存在較大的不穩(wěn)定性，煤泥離心機(jī)無法維持相應(yīng)的適應(yīng)度，最終結(jié)果便是產(chǎn)品水分存在較大的波動(dòng)狀況，產(chǎn)品水分多在17%～32%波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)拉水現(xiàn)象。

2.4 處理水平不足

部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，還會(huì)出現(xiàn)尾煤回收系統(tǒng)的處理能力不足狀況。當(dāng)濃縮機(jī)無法滿足運(yùn)行負(fù)荷要求，電流將會(huì)長期處于高限值狀態(tài)，濃縮機(jī)靶子便會(huì)處于保護(hù)提升狀態(tài)，對(duì)應(yīng)洗水濃度明顯增加。如果此時(shí)停止洗煤生產(chǎn)，回收系統(tǒng)需耗時(shí)4 h 左右方可完成回收操作，整體回收效率較低。遇到生產(chǎn)緊張的狀況，部分設(shè)備可能會(huì)在全天候無法運(yùn)行。

3 改造后尾煤回收系統(tǒng)效果

從上述尾煤回收系統(tǒng)的問題出發(fā)進(jìn)行分析，并積極解決生產(chǎn)問題?？扇∠耗嚯x心機(jī)的使用，借助高頻振動(dòng)篩進(jìn)行替換。工藝流程優(yōu)化后，一段尾煤濃縮池的液體便會(huì)經(jīng)由濃縮旋流器進(jìn)行處理，經(jīng)由處理、分級(jí)后，粒徑較高設(shè)備進(jìn)入高頻篩中，完成一次脫水。高頻篩表明的物質(zhì)還可進(jìn)行2 次脫水，從而形成中煤產(chǎn)物。

3.1 降低了維護(hù)檢修工作量

浮選尾煤回收系統(tǒng)中，引入了高頻篩設(shè)備，一方面可明顯縮減占地面積，降低設(shè)備故障概率，另一方面還可提高有效生產(chǎn)效率，具有檢修便捷的優(yōu)勢(shì)。設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、人工維護(hù)費(fèi)用等響度較低，利于形成較為穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行老化浮選設(shè)備的淘汰及設(shè)備更新后，攪拌機(jī)的機(jī)械前度將會(huì)明顯增加，從而提高了浮選精煤的產(chǎn)率、浮選能耗有所下降。

3.2 產(chǎn)品含水率下降

高頻篩投入使用后，可較大程度地使用原煤變化工況。對(duì)應(yīng)脫水后的產(chǎn)品而言，其水分控制比例可降低至17%，有效降低了拉水現(xiàn)象發(fā)生概率。降低了工程中的無效運(yùn)輸，較大程度地滿足了當(dāng)下洗煤廠的運(yùn)作要求。

浮選系統(tǒng)經(jīng)由技術(shù)改造后，對(duì)應(yīng)入料濃度相對(duì)得到了更大的保障，浮選尾煤的灰分得到了明顯增加、含水率下降。該系統(tǒng)的整體處理水平得到了明顯的提升，可更適應(yīng)新時(shí)期煤質(zhì)具有大幅變化的要求。

3.3 處理量大、能耗低

設(shè)備改造處理后，選煤系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下，可縮減高頻篩的使用數(shù)量，一般降低一臺(tái)高頻篩設(shè)備仍可滿足回收要求。同時(shí)，必須引起重視的是，高頻篩的分級(jí)比例高達(dá)80%，極大程度地解決了生產(chǎn)、工藝方面的難點(diǎn)問題。為此，采用兩級(jí)脫水設(shè)備的設(shè)計(jì)，新型設(shè)備具有產(chǎn)品含水率低、對(duì)入料濃度變化不敏感的優(yōu)勢(shì)，整體處理量相對(duì)提升幅度巨大。停車后的尾煤回收時(shí)間可大幅降低，一般可降低2 h。此外，由于浮選劑使用率下降、電耗降低，粗略估算，浮選技術(shù)的升級(jí)改造可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)回饋。

3.4 降低跑粗現(xiàn)象的發(fā)生概率

高頻篩投入工程實(shí)踐后，選煤廠的煤泥水系統(tǒng)可得到巨大改善，煤泥水濃度會(huì)得到快速下降。從小篩分試驗(yàn)中分析得出，借助離心機(jī)進(jìn)行煤泥離心處理后，顆粒直徑大于0.5 mm 的煤泥占比為7%左右，同樣條件下，借助高頻篩進(jìn)行處理，顆粒直徑大于0.5 mm 的粗顆粒比例基本為零，換言之，高頻篩使用狀況下未發(fā)生跑粗現(xiàn)象。

4 結(jié)語

綜上分析，選煤廠經(jīng)由尾煤回收系統(tǒng)改造后，可有效解決煤泥水系統(tǒng)的主要現(xiàn)狀問題，應(yīng)用前景十分廣闊。不但有效降低了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、縮減了勞動(dòng)工作量，同時(shí)提高了全廠分選效率，實(shí)現(xiàn)了高效回收煤炭資源的目的，選煤廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益可得到大幅提升。