鶴壁礦區(qū)“2+2”浮選工藝研究與應(yīng)用

劉軍伶，鄭傳柏

(1.河南能源化工集團 能源管理公司，河南 鄭州 450000；2.鶴壁煤電股份有限公司煤質(zhì)處，河南 鶴壁 458000)

鶴壁礦區(qū)位于河南省東北部地區(qū)，煤質(zhì)牌號為貧瘦煤、瘦煤和貧煤，具有特低硫、中灰、高發(fā)熱量等優(yōu)勢，其中瘦煤屬國家稀缺煤種。鶴煤集團作為該地區(qū)主要煤炭采選企業(yè)，始建于20世紀(jì)50年代，目前共建有6座礦井型煉焦煤選煤廠和1座礦區(qū)型煉焦煤選煤廠，設(shè)計總?cè)胂茨芰?.05 Mt/a。

近年來，隨著鶴煤集團采煤機械化程度的提高、開采深度的加深，原煤中細(xì)粒煤泥含量逐年增加，煤泥浮選凸顯出致命弱點，即分選粒度范圍過寬、高灰細(xì)泥夾帶污染精煤，導(dǎo)致浮選精煤灰分高、尾煤灰分低。

1 浮選工藝改造的必要性

福源、福興和六礦選煤廠的洗選產(chǎn)能共占鶴煤集團70%以上，為簡化研究，此次以這3座選煤廠為主要研究應(yīng)用對象。

福源、福興選煤廠選煤工藝為重介+浮選，六礦選煤廠為跳汰+浮選，3個廠的浮選均采用直接浮選工藝，XJM型浮選機精礦經(jīng)加壓過濾機脫水，尾礦經(jīng)濃縮后壓濾脫水，分別得到浮選精煤和煤泥產(chǎn)品。

由表1可知，浮選入料灰分偏高，導(dǎo)致浮選精煤灰分偏高，浮選操作難度加大，其與主洗精煤摻混后，將影響綜合精煤的灰分指標(biāo)；浮選精煤產(chǎn)率低，浮選尾煤灰分低、產(chǎn)率高，說明浮選系統(tǒng)有“跑煤”現(xiàn)象，浮選效果不理想。與此同時，細(xì)泥增加了泡沫的粘度，阻塞了濾餅水分通道和濾布孔眼，也會影響下游脫水作業(yè)效果，進而影響精煤產(chǎn)率。因此現(xiàn)有的浮選工藝已不能滿足生產(chǎn)需要。

表1 改造前浮選生產(chǎn)指標(biāo)

2 煤泥二次浮選工藝研究與應(yīng)用

2.1 國內(nèi)浮選生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

當(dāng)前我國選煤廠主要采用的典型浮選工藝有3種，即：一次浮選工藝、二次浮選工藝和分級浮選工藝。

一次浮選，適用于可浮性為極易浮或易浮的煤泥，流程簡單，生產(chǎn)成本低，但是煤質(zhì)適應(yīng)性相對較差；二次浮選，一般用于可浮性為難浮或極難浮的煤泥，適用范圍更廣，浮選精度更高，但會增加浮選成本，精煤產(chǎn)品水分也將有所升高；分級浮選，分選精度更高，可以減少細(xì)泥在洗選系統(tǒng)中的循環(huán)量，但是設(shè)備使用相對較多，流程更加復(fù)雜。

2.2 鶴煤煤泥二次浮選工藝改造

鶴煤集團煤泥浮選的特點是入浮粒度比表面積大，細(xì)粒級含量高；浮選流程簡單，均為一次浮選流程；尾煤壓濾產(chǎn)品產(chǎn)率高、灰分低，經(jīng)濟價值較低。小篩分試驗結(jié)果見表2～表4。

表2 福源選煤廠浮選尾礦小篩分試驗結(jié)果

表3 福興選煤廠浮選尾礦小篩分試驗結(jié)果

由表2～表4可知，浮選后，福源、六礦選煤廠大于0.2 mm的粗顆粒相對福興選煤廠較少，細(xì)粒級煤泥含量明顯增加，浮選難度加大；礦漿灰分由20.00%左右上升至40.00%左右，浮選尾礦仍有進一步抽取精煤的潛力。為此，根據(jù)福源、福興和六礦選煤廠浮選尾礦各自特點，借鑒二次浮選和分級浮選流程特點，充分發(fā)揮浮選機和浮選柱各自在不同粒度范圍內(nèi)的分選優(yōu)勢，采用浮選機+浮選柱(機)串聯(lián)模式的煤泥二次浮選工藝改造方案，即福源、六礦選煤廠新增1臺射流微泡式浮選柱，福興工貿(mào)新增2臺XJM型單槽浮選機，作為各自浮選機尾礦的二段浮選設(shè)備，將原先的浮選機尾礦緩沖桶改為二段浮選的入料桶并配套建設(shè)相關(guān)設(shè)施設(shè)備，實現(xiàn)尾礦的二次浮選。

表4 六礦選煤廠浮選尾礦小篩分試驗結(jié)果

3 浮選精煤二段脫水工藝研究與應(yīng)用

3.1 國內(nèi)浮選精煤脫水技術(shù)現(xiàn)狀

浮選精煤是選煤廠粒度最小、水分最高的精煤品種，降低浮選精煤水分，一直是選煤工作的重點和難點。目前用于浮選精煤脫水的設(shè)備主要有沉降式離心機、加壓過濾機和壓濾機等。

沉降式離心機處理能力大，產(chǎn)品水分可控制在20%～22%，但對入料粒度要求較為嚴(yán)苛，且固體回收率偏低；加壓過濾機產(chǎn)品水分低，處理能力大，但能耗大、維修維護難度高；一般的隔膜壓濾機操作簡單，維護方便，但產(chǎn)品水分通常在26%左右，屬間斷性作業(yè)，易影響總體精煤產(chǎn)品的質(zhì)量，而穿流壓濾機具有較好的壓榨效果，產(chǎn)品水分能夠保持在26%以下。

3.2 鶴煤浮選精煤二段脫水工藝改造

當(dāng)前福源、福興和六礦選煤廠精煤泥脫水設(shè)備均為1臺GPJ型加壓過濾機，當(dāng)采用全入洗時，加壓過濾機處理能力不足，精礦桶常因液位過高而外冒，只能減少入浮量，降低浮選精煤抽出率。為此，對浮選精煤單段脫水工工藝流程進行了技術(shù)改進，設(shè)計應(yīng)用“加壓過濾+空氣穿流壓濾”并聯(lián)作業(yè)的二段脫水工藝，各自新增1臺精礦桶和1臺HXAZ型單室進料穿流壓濾機，新老精礦桶底部聯(lián)通后，可分別供料，也可單獨向加壓過濾機和穿流壓濾機供料，保證了浮選精煤充分脫水。改造后的工藝流程見圖1、圖2。

圖2 福源、六礦選煤廠改造后浮選工藝流程

圖2 福興選煤廠改造后浮選工藝流程

4 應(yīng)用效果

(1)提高了浮選精煤抽出率。對比表1和表5可以看出，改造后尾煤平均灰分和浮選精煤抽出率提高了近10%，綜合精煤產(chǎn)率提高了2個百分點，每年多回收精煤8.3萬t，年創(chuàng)效達(dá)5 200萬元。

表5 改造后浮選生產(chǎn)指標(biāo)

(2)降低了浮選精煤水分。由于設(shè)備性能不同，穿流壓濾機水分較加壓過濾機水分一般低2～3個百分點。穿流壓濾機配合加壓過濾機共同處理浮選精煤后，浮選精煤水分整體降低了近1%，確保了浮選精煤增產(chǎn)不降質(zhì)，綜合精煤水分指標(biāo)始終合格穩(wěn)定。

5 結(jié) 語

“2+2”浮選工藝在鶴壁礦區(qū)尚屬首次應(yīng)用，通過浮選環(huán)節(jié)煤泥的二段浮選和二次脫水處理，從尾煤中回收高附加值精煤，根本上解決了浮選“跑煤”、尾煤灰分低的問題，并有效地將精煤整體水分控制在指標(biāo)要求范圍內(nèi)，解決了煤泥水處理系統(tǒng)的一系列問題，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。