中煤塔山煤礦選煤廠降低介耗的探索與實(shí)踐

張旭東，魏 群

(中煤大同能源有限責(zé)任公司，山西 大同 030071)

1 選煤廠概況

中煤塔山煤礦選煤廠2015年改擴(kuò)建以后，入洗能力由原來的2.40 Mt/a增加到5.00 Mt/a。改造前生產(chǎn)工藝為：塊煤(200～50 mm)動(dòng)篩跳汰機(jī)分選，小于50 mm末煤采用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥弧形篩+煤泥離心機(jī)脫水回收，細(xì)煤泥加壓過濾機(jī)+壓濾機(jī)聯(lián)合回收。工藝改造后，在保留原有生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，取消動(dòng)篩排矸系統(tǒng)，新增大于13 mm塊煤重介質(zhì)淺槽分選、粗煤泥TBS分選系統(tǒng)等，末煤由原有重介旋流器系統(tǒng)分選。改造后的生產(chǎn)工藝為：塊煤(200～13 mm)重介淺槽分選，末煤(13～1 mm)兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥(1～0.25 mm)TBS分選，細(xì)煤泥(小于0.25 mm)加壓過濾機(jī)/快開式壓濾機(jī)回收[1]。

2019年塔山煤礦選煤廠介耗偏高，末煤系統(tǒng)消耗的介質(zhì)量是塊煤淺槽系統(tǒng)消耗的5倍之多，塊煤系統(tǒng)介耗較低。本文主要對末煤系統(tǒng)介耗偏高的問題進(jìn)行分析、研究并實(shí)施改進(jìn)。

2 介耗增加的原因分析

2.1 煤質(zhì)變化的影響

選煤廠自改擴(kuò)建后投入生產(chǎn)以來，2016—2018年入洗毛煤煤質(zhì)基本穩(wěn)定，塊煤含量多，末煤含量少，生產(chǎn)系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。從2019年1月開始，礦井回采區(qū)30515工作面推進(jìn)至F4斷層附近，煤柱應(yīng)力集中，礦壓集中顯現(xiàn)，煤體破碎量大，毛煤煤質(zhì)發(fā)生了變化，末煤含量增加了約7%，煤泥含量增加了約5%，從而增加了末煤系統(tǒng)處理負(fù)荷。311脫泥篩篩上物料床層厚度增加40～50 mm，致使脫泥篩的脫泥效果變差，篩上物中的大量煤泥未能夠得到有效脫除，進(jìn)入后續(xù)末煤重介旋流器分選系統(tǒng)，導(dǎo)致懸浮液的黏度增大、穩(wěn)定性變差，使得粘附在煤顆粒表面上的介質(zhì)脫除效率降低，增加了產(chǎn)品帶介量。

2.2 脫介篩脫介效果差

由于末煤系統(tǒng)在改擴(kuò)建時(shí)沒有進(jìn)行同步升級改造，324精煤脫介篩的處理能力明顯不足，脫介效果差。主要原因：①脫介篩上原有2道噴水，噴水壓力0.2～0.3 MPa，隨著處理負(fù)荷的增加，篩上物料床層增厚，噴水無法有效穿透床層，致使床層下部產(chǎn)品附著的介質(zhì)得不到有效脫除回收；且精煤脫介篩脫介過程中，煤流在篩面上的分布呈現(xiàn)兩邊少、中間多，中間煤流在經(jīng)過合格介質(zhì)段的擋水堰時(shí)向稀介段串料，導(dǎo)致進(jìn)入精煤磁選機(jī)的稀介量和煤泥量進(jìn)一步增多，影響后續(xù)磁選機(jī)的回收效果；②322精煤預(yù)先脫介弧形篩和324精煤脫介香蕉篩傾角大，煤流在篩面子上的流速太快，停留時(shí)間縮短，在合格介質(zhì)段預(yù)先脫介效果差，產(chǎn)品來不及完成脫介就通過了篩面，導(dǎo)致產(chǎn)品帶介量偏高；三是337矸石脫介篩煤流分布不均勻，左邊物料多，右邊物料少，沒有完全沿篩面鋪開，降低了脫介效果[2]。

對精煤產(chǎn)品、矸石產(chǎn)品采樣，進(jìn)行帶介量檢測分析，結(jié)果分別見表1和表2。

表1 末精煤帶介量檢測分析

表2 末矸石帶介量檢測分析

由表1、表2看出，精煤產(chǎn)品帶介量平均達(dá)到1.41 kg/t，矸石產(chǎn)品帶介量平均達(dá)到0.90 kg/t，產(chǎn)品帶介量偏高，說明脫介篩脫介效果差是造成介耗高的一個(gè)主要原因。

2.3 洗水濃度的影響

井下礦壓大造成高嶺巖等礦物壓碎，大量黏土類細(xì)粒級礦物集中在煤泥里，矸石泥化現(xiàn)象凸顯，改變了煤泥水性質(zhì)，煤泥在濃縮機(jī)中沉降速度變慢，溢流水濃度居高不下，水質(zhì)發(fā)粘，造成脫介篩、脫泥篩噴嘴頻繁堵塞，噴水不暢，影響產(chǎn)品的脫介。

2.4 磁選機(jī)磁選回收介質(zhì)的效果差

目前選煤廠末煤系統(tǒng)有2臺精煤磁選機(jī)和1臺矸石磁選機(jī)，2臺精煤磁選機(jī)的入料相同。由于處理量增加，精煤磁選機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷增加，磁選機(jī)的入料量、入料濃度波動(dòng)都增大，流速也加快，槽體內(nèi)物料“翻花”嚴(yán)重，介質(zhì)來不及回收就隨尾礦水排出，尾礦帶介量增加，大大降低了磁選機(jī)磁選效率；磁選機(jī)滾筒精礦卸料不徹底，滾筒表面殘留的一層介質(zhì)未得到及時(shí)回收，重新進(jìn)入槽體隨尾礦水排出，降低了磁選機(jī)的回收效果[3]；340精煤磁選機(jī)入料管傾斜角度偏大，物料流速快、通過量大，加劇了該機(jī)的“翻花”現(xiàn)象，增加了其尾礦帶介量。

對精煤磁選機(jī)、矸石磁選機(jī)的入料、尾礦進(jìn)行采樣檢測分析，結(jié)果見表3。

由表3可以看出：

(1)340精煤磁選機(jī)尾礦帶介量高于341精煤磁選機(jī)，且尾礦帶介量遠(yuǎn)高于正常水平下磁選機(jī)尾礦帶介量的技術(shù)規(guī)范要求；矸石磁選機(jī)的尾礦帶介量基本符合要求。

(2)精煤磁選機(jī)入料的質(zhì)量濃度大于矸石磁選機(jī)。入料濃度過高，大大增加了磁性物顆粒向滾筒移動(dòng)的阻力，降低了磁性物顆粒的運(yùn)動(dòng)速度，磁選機(jī)滾筒不能對其進(jìn)行充分回收。藝?yán)胚x機(jī)對入料固體含量濃度的要求為10%～25%，而選煤廠精煤磁選機(jī)的入料濃度高于上限值，是降低磁選機(jī)回收效果的原因之一。

表3 磁選機(jī)檢測分析

3 改造措施

3.1 改善脫介篩的脫介效果

為使脫介篩篩上物料分布均勻，減緩物料流速，提高脫介篩的脫介效果。具體采取的措施如下：

(1)在合格介質(zhì)環(huán)節(jié)，322精煤弧形篩出料端安裝擋煤膠帶，在337矸石脫介篩入料溜槽內(nèi)增設(shè)擋料板，將所有脫介篩合格介質(zhì)段與稀介質(zhì)段之間的篩板全部更換成帶擋水堰的篩板。使之對物料起到阻擋、緩沖的作用，延長物料在篩面上的停留時(shí)間。

(2)改善篩面上的噴水效果。針對目前脫介篩物料床層厚的問題，在篩子上增加了1道噴水，將噴水下方的篩板全都更換成帶擋水堰的篩板，使物料能夠及時(shí)翻滾而受到噴水的全方位沖淋，減少產(chǎn)品帶介量。

(3)加強(qiáng)對脫介篩篩板、噴嘴的日常管理。對磨損嚴(yán)重的篩片、擋煤膠帶和堵塞的噴嘴等進(jìn)行及時(shí)更換，確保合介段脫介效果[4]。

3.2 提高磁選機(jī)的介質(zhì)回收效率

降低精煤磁選機(jī)的入料濃度，減少入料量，以解決精煤磁選機(jī)能力不足的問題。具體措施如下：

(1)將精煤脫介篩合格介質(zhì)段分流量的1/2和末精煤離心機(jī)的離心液由進(jìn)入精煤稀介桶改到進(jìn)入矸石稀介桶，由矸石磁選機(jī)回收這部分物料中的合格介質(zhì)。對磁選機(jī)介質(zhì)回收工藝改造后，既降低了精煤磁選機(jī)的處理負(fù)荷，又降低了精煤磁選機(jī)的入料濃度，且充分利用矸石磁選機(jī)的處理能力。

(2)針對精煤脫介篩稀介量多的問題，在末煤系統(tǒng)增加了1臺精煤磁選機(jī)，以提高精礦磁選的處理能力。

(3)提高磁選機(jī)滾筒的卸料效果。在所有磁選機(jī)的滾筒上方安裝帶有小孔徑噴嘴的噴淋水管，在保障合格介質(zhì)濃度、穩(wěn)定合格介質(zhì)桶液位平衡的基礎(chǔ)上，合理調(diào)節(jié)噴水量，將滾筒表面的殘留介質(zhì)徹底沖洗干凈，提升滾筒卸料效果，避免介質(zhì)回收短路。

(4)加強(qiáng)對磁選機(jī)的管理，定期對磁選機(jī)的入料槽體、底流口、噴淋水管等進(jìn)行疏通，調(diào)整尾礦排料口孔徑，確保磁選機(jī)液面溢流穩(wěn)定，不產(chǎn)生翻花，使磁選機(jī)介質(zhì)回收效率達(dá)到99.8%以上[5-6]。

3.3 改善洗水濃度

為解決細(xì)粒級煤泥量多、難沉降、洗水濃度偏高而影響產(chǎn)品脫介的問題，采取如下具體措施：

(1)選用合適的藥劑和加藥制度。通過采用聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺+聚合鋁、聚丙烯酰胺+氯化鎂3種不同藥劑制度進(jìn)行煤泥沉降試驗(yàn)，結(jié)果表明，單獨(dú)使用聚丙烯酰胺，同時(shí)增加加藥頻次和加藥量，煤泥沉降速度快，濃縮機(jī)溢流水澄清層厚度高。

(2)在細(xì)煤泥含量多時(shí)，優(yōu)先使用高效節(jié)能快開式壓濾機(jī)回收細(xì)煤泥，提高處理極細(xì)粒級煤泥的效率，降低其在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)，提高循環(huán)水水質(zhì)。

(3)由于生產(chǎn)混煤與生產(chǎn)精煤時(shí)進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)的煤泥量不一樣，根據(jù)洗水濃度的變化，適時(shí)調(diào)整生產(chǎn)混煤與精煤時(shí)間差，以降低系統(tǒng)煤泥量，降低濃縮機(jī)的處理量，提高濃縮機(jī)的處理效率，保障洗水濃度指標(biāo)達(dá)到生產(chǎn)需要。

3.4 嚴(yán)格磁鐵礦粉的管理

(1)確保所使用的磁鐵礦粉質(zhì)量符合要求。根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《選煤用磁鐵礦》(MT/T 1017—2007)，對所采購的每一批次磁鐵礦粉的水分、粒度組成、磁性物含量、真相對密度進(jìn)行檢測分析，確保磁性物含量達(dá)到95%以上，小于0.045 mm粒級含量高于85%，真相對密度不低于4.5 g/cm3，堅(jiān)決杜絕不合格的磁鐵礦粉進(jìn)廠。

(2)嚴(yán)格磁鐵礦粉的使用管理。規(guī)范磁鐵礦粉計(jì)劃提報(bào)、數(shù)質(zhì)量驗(yàn)收、出入庫等流程；加強(qiáng)介質(zhì)庫的管理，防止風(fēng)耗及雨水、雜質(zhì)混入；根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行情況確定加介量，做好日常磁鐵礦粉的使用記錄，制訂磁鐵礦粉添加流程操作標(biāo)準(zhǔn)等。

(3)加強(qiáng)對生產(chǎn)車間現(xiàn)場的跑冒滴漏管理。由于大同地區(qū)的水質(zhì)較硬，且末煤系統(tǒng)已運(yùn)行10多年，系統(tǒng)管道銹蝕、磨損嚴(yán)重，現(xiàn)場跑冒滴漏問題經(jīng)常發(fā)生。要求生產(chǎn)班組加強(qiáng)對車間管道、溜槽、設(shè)備的巡檢，提前預(yù)防，發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏問題及時(shí)上報(bào)、檢修處理，堅(jiān)決杜絕跑冒滴漏問題的擴(kuò)大化[7]。

4 改造效果對比

(1)對改造后的脫介篩產(chǎn)品進(jìn)行采樣檢測分析，結(jié)果見表4。由表4看出，精煤和矸石產(chǎn)品的帶介量較改造前大幅度降低，脫介篩的脫介效果顯著提升[8]。

表4 產(chǎn)品帶介檢測分析結(jié)果

(2)對改造后的各磁選機(jī)尾礦帶介量進(jìn)行檢測分析，結(jié)果見表5。由表5看出，經(jīng)過改造以后，各磁選機(jī)的尾礦帶介量大幅度減少，磁選機(jī)對介質(zhì)的回收效果顯著提高，基本符合了磁選機(jī)的技術(shù)指標(biāo)要求。

表5 磁選尾礦檢測分析結(jié)果

(3)選煤廠的介耗由以前的1.50 kg/t(2019年1—4月平均)降到1.00 kg/t(2019年5—12月平均)，降低了0.5 kg/t，降幅達(dá)33%。

5 結(jié) 語

通過對塔山煤礦選煤廠末煤系統(tǒng)介耗偏高的問題進(jìn)行技術(shù)檢測和原因分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并加強(qiáng)了管理。通過改造，該廠的介耗顯著降低，噸毛煤的介耗由以前的1.50 kg/t降低至目前的1.00 kg/t，且介質(zhì)消耗趨于穩(wěn)定，每年可降低磁鐵礦粉成本200萬元。此項(xiàng)改造對提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、促進(jìn)企業(yè)的精細(xì)管理和長足發(fā)展具有重要的意義。