山西玻纖煤化選煤廠跳汰中煤再選改造實(shí)踐

邸蘭君

(山西離柳焦煤集團(tuán)有限公司，山西 呂梁 033000)

我國煤炭資源儲量豐富，但煉焦煤資源依然稀缺，僅約占煤炭資源總量的五分之一，然而其中優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源更加稀缺，僅占煉焦煤資源的3%[1-2]。國家發(fā)改委2013年發(fā)布的《特殊和稀缺煤類開發(fā)利用管理暫行規(guī)定》，要求對肥煤、焦煤等稀缺煤種實(shí)施保護(hù)性開發(fā)利用[3-4]。因此，煉焦用煤是煤炭資源利用中的重點(diǎn)保護(hù)對象，原煤必須全部入洗，并最大程度地減少損失在中煤中的精煤量，提高煉焦煤利用率。

1 選煤廠概況

山西玻纖煤化選煤廠原設(shè)計(jì)能力為1.2 Mt/a，為群礦型煉焦煤選煤廠，主要入選華瑞煤礦、梁家溝煤礦及其他附近煤礦原煤，煤的牌號為焦煤，原煤來源多，煤質(zhì)差異大。

山西玻纖煤化選煤廠采用不分級混合入選，工藝為：跳汰+浮選+濃縮壓濾。原煤經(jīng)篩分破碎后，50～0 mm粒級全部進(jìn)入跳汰機(jī)分選，得到精煤、中煤、矸石產(chǎn)品；跳汰精煤經(jīng)弧形篩、直線振動篩、離心機(jī)脫水后得到主精煤產(chǎn)品，中煤經(jīng)過斗式提升機(jī)和振動篩脫水后作為中煤產(chǎn)品，矸石經(jīng)過斗式提升機(jī)脫水后作為矸石產(chǎn)品。精煤和中煤振動篩篩下水及精煤離心液經(jīng)煤泥高頻篩截粗后，篩上物進(jìn)入煤泥離心機(jī)脫水后得到粗煤泥產(chǎn)品。煤泥離心機(jī)離心液、高頻篩篩下水進(jìn)入浮選系統(tǒng)，浮選精煤經(jīng)精煤壓濾機(jī)脫水后，得到浮選精煤；浮選尾礦進(jìn)入濃縮池處理，濃縮機(jī)底流經(jīng)尾煤壓濾機(jī)處理后得到尾煤泥。濃縮機(jī)溢流及壓濾機(jī)濾液作為循環(huán)水循環(huán)利用，全廠洗水閉路循環(huán)，煤泥水不外排。

2 選煤廠存在的問題

隨著煤源礦井開采年限的增加，優(yōu)質(zhì)資源正在減少，部分煤礦原煤煤質(zhì)變差，選煤廠原有跳汰選煤工藝已經(jīng)不能適應(yīng)入選原煤煤質(zhì)的變化。當(dāng)入選可選性較差的原煤時(shí)，會出現(xiàn)跳汰精煤回收率降低，精煤損失在中煤產(chǎn)品中，導(dǎo)致選煤廠經(jīng)濟(jì)效益下降。

針對選煤廠入選較差煤質(zhì)原煤分選效率較低的情況，技術(shù)人員對跳汰中煤進(jìn)行了篩分和浮沉試驗(yàn)，并在2019年3月煤質(zhì)較差時(shí)對跳汰中煤進(jìn)行快速浮沉試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)中煤中的精煤損失數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1～表3。

(1)通過表1可知，中煤粒度較粗，主要粒度集中在50～6 mm，中煤經(jīng)過斗式提升機(jī)和振動篩脫水后，小于0.5 mm煤泥含量很低；中煤各粒級灰分基本隨著粒度的減小而增加，說明矸石較煤更易碎。

表1 跳汰中煤篩分

表2 跳汰中煤50～0.5 mm粒級浮沉試驗(yàn)結(jié)果

(2)通過表2可知，小于1.4 g/cm3密度級累計(jì)產(chǎn)率為18.18%，累計(jì)灰分為13.45%，低密度級產(chǎn)率較高，灰分較低，說明有部分精煤損失到中煤產(chǎn)品中。

(3)通過3表可知，入選較差原煤時(shí)，中損在8%～11%之間，中損量較大。

綜上所述，跳汰工藝在原煤煤質(zhì)較差時(shí)，分選精度較低，精煤損失在中煤里的量較大，會降低選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，因此需要對選煤廠工藝進(jìn)行升級改造。

表3 煤質(zhì)較差時(shí)中煤中的精煤損失統(tǒng)計(jì)

3 技術(shù)改造思路

3.1 中煤再洗方案選擇

針對上述問題，考慮了以下3種解決方案：方案一是拆除現(xiàn)有主洗跳汰分選設(shè)備，改為主洗采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，保留粗煤泥及煤泥水系統(tǒng)；方案二是跳汰中煤破碎后用重介質(zhì)旋流器分選；方案三是跳汰中煤破碎后返回主洗跳汰機(jī)再次分選。并進(jìn)行3個(gè)方案論證和比較：

(1)方案三：雖然工藝簡單，理論上可以提高精煤產(chǎn)率，但一般中煤可選性與原煤差異較大，當(dāng)要求精煤灰分相同時(shí)，中煤和原煤的分選密度差異較大，不符合產(chǎn)率最大原則，影響各產(chǎn)品質(zhì)量；另外中煤直接返回原跳汰系統(tǒng)，勢必降低了原煤處理量[5-6]，因此，不建議采用方案三。

(2)方案一和方案二的比選：兩種方案在周邊其他選煤廠均有使用，在分選相同煤質(zhì)、生產(chǎn)相同灰分精煤產(chǎn)品時(shí)，精煤產(chǎn)率基本相同。因此，方案一和方案二的選擇主要比較建設(shè)投資及生產(chǎn)成本，如表4。

表4 方案一和方案二建設(shè)投資及生產(chǎn)成本對比

通過表4可知，方案一的建設(shè)投資和生產(chǎn)成本均高于方案二，而且方案一與方案二精煤產(chǎn)率基本相同，銷售收入基本相同，因此選擇方案二作為改造方案，即在原有跳汰洗選工藝的基礎(chǔ)上，增加1套無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選系統(tǒng)對原跳汰中煤進(jìn)行再選。

3.2 中煤再洗入洗粒度選擇

中煤是矸石和煤的連生體，是一種復(fù)雜的混合物，一般認(rèn)為中煤經(jīng)過破碎后，使煤與矸石解離，能夠提高中煤再洗工藝的精煤產(chǎn)率。

相關(guān)中煤解離再選研究表明，中煤的破碎解離深度沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)具體煤質(zhì)情況研究最經(jīng)濟(jì)合理的解離深度，不能簡單追求產(chǎn)率最大化，應(yīng)以最小的成本投入換取最大的經(jīng)濟(jì)效益為原則[7-9]。因此，為確定最佳解離度，對中煤分別進(jìn)行25 mm、13 mm和6 mm破碎，破碎機(jī)采用快速沖擊碎磨機(jī)，并對破碎后的物料進(jìn)行篩分和浮沉試驗(yàn)，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、可選性曲線及精煤灰分為9.5%時(shí)可選性分析見表5～表7。

表5 中煤破碎級篩分試驗(yàn)結(jié)果

表6 中煤破碎級浮沉試驗(yàn)結(jié)果

表7 中煤破碎后可選性分析

(1)分析表5可知，破碎后各粒級灰分隨著粒度的減小而減小，說明中煤有解離現(xiàn)象；破碎粒度越小，小于0.5 mm粒度級產(chǎn)率明顯增大，說明中煤較易碎，為了減小煤泥水系統(tǒng)壓力，應(yīng)找到一個(gè)合適的粒度級進(jìn)行破碎，不是破碎的越小越好。

(2)分析表5和表6可知，中煤破碎到25 mm粒級時(shí)小于1.4 g/cm3密度級累計(jì)產(chǎn)率最高，這是由于破碎到13 mm和6 mm時(shí)，破碎煤泥量急劇增大，把低密度物破碎到煤泥里面后大于0.5 mm粒級輕產(chǎn)物減少造成的。

(3)分析表6、表7及圖1～圖3可知，當(dāng)精煤灰分要求9.5%時(shí)，中煤13 mm破碎，±0.1含量(去矸)最小，可選性最好；但是破碎到25 mm時(shí)，精煤產(chǎn)率最大，達(dá)到27.86%，且破碎煤泥量最小，因此中煤破碎粒級選擇為25 mm。

圖1 中煤破碎到25 mm以下可選性曲線

圖2 中煤破碎到13 mm以下可選性曲線

圖3 中煤破碎到6 mm以下可選性曲線

3.3 改造后工藝流程

通過3.1節(jié)和3.2節(jié)分析可知，適合選煤廠的改造工藝為跳汰中煤破碎到25 mm后用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器再選，原則工藝流程見圖4。

4 技術(shù)改造應(yīng)用效果

確定改造方案后，于2019年6月開始改造施工，2019年10月改造完成。改造后選煤廠經(jīng)濟(jì)效益明顯提升，改造前、后產(chǎn)品產(chǎn)率比較見表8。

圖4 改造后原則工藝流程

表8 改造前后產(chǎn)品產(chǎn)率對比

由表8可知，跳汰中煤再選技術(shù)改造后，中煤中小于1.4 kg/L密度級含量明顯降低，精煤產(chǎn)率提高、中煤產(chǎn)率降低、矸石產(chǎn)率略有增加，其他產(chǎn)品基本無變化。同時(shí)，中煤發(fā)熱量降低了2.51 MJ/kg。根據(jù)當(dāng)前市場行情，中煤銷售價(jià)格由原來的320元/t降至260元/t，精煤售價(jià)850元/t。按選煤廠年處理原煤120萬t計(jì)，技改后精煤產(chǎn)率提升每年可產(chǎn)生銷售收入8 925萬元，中煤產(chǎn)率降低及發(fā)熱量下降每年減少的銷售收入5 448.48萬元，選煤廠每年可新增銷售收入3 476.52萬元。技改后每年新增運(yùn)行費(fèi)用約360萬元。項(xiàng)目完成后，每年為選煤廠帶來經(jīng)濟(jì)效益3 116.52萬元，技術(shù)改造效果明顯。

5 結(jié) 語

山西玻纖煤化選煤廠在原有的跳汰工藝基礎(chǔ)上，增加了1套無壓三產(chǎn)品重介分選系統(tǒng)對原跳汰系統(tǒng)產(chǎn)生的中煤進(jìn)行重介再選，工藝簡單，有效提高了精煤回收率，減少了由于中煤帶煤造成的煉焦煤資源浪費(fèi)，提高了選煤廠經(jīng)濟(jì)效益，符合國家對焦煤資源利用政策。