選煤廠粗煤泥分選工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

周 瑋

（太原煤炭氣化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司選煤分公司， 山西 太原 030024）

引言

目前部分選煤廠因設(shè)備更換和工藝改進(jìn)，0.15 mm 以下及2 mm 以上直徑的選煤技術(shù)已經(jīng)基本符合行業(yè)規(guī)范要求，但是直徑在0.15～2 mm 之間的粗煤泥微顆粒分選工藝仍未達(dá)到領(lǐng)先水平，且因采煤工藝的頻繁變更，精煤產(chǎn)率普遍不高。而隨著精煤價(jià)格的不斷提升，如何提升精煤產(chǎn)率，尤其是直徑在0.15～2 mm 范圍內(nèi)的粗煤泥微顆粒分選工藝的優(yōu)化，對(duì)于選煤廠選煤工藝系統(tǒng)的完善及經(jīng)濟(jì)效益提升具有重大意義。

1 選煤廠概況

山西靈石縣安苑洗煤有限公司120 萬t 選煤廠隸屬于華苑煤業(yè)有限公司，屬于長期閑置的簡易型洗選系統(tǒng)，選煤工藝為跳汰+浮選，由于設(shè)備閑置時(shí)間較長，銹蝕嚴(yán)重，電氣元器件丟失，已經(jīng)無法重新利用。華苑煤業(yè)公司生產(chǎn)的原煤為中高灰、高硫、特高熱值之焦煤，均為國家稀缺性煤炭資源。考慮到原有選煤廠無法啟用，目前僅銷售原煤，且產(chǎn)品未經(jīng)洗選，煤灰分等質(zhì)量指標(biāo)波動(dòng)大，很難保證精煤質(zhì)量。因此，有必要對(duì)安苑洗煤有限公司選煤廠進(jìn)行技術(shù)改造，以便于提升華苑煤業(yè)公司原煤洗選加工效率。

2 常規(guī)分選工藝的弊端

該選煤廠所使用重介旋流器下限0.5 mm，為保證精煤回收率，0.5～0 mm 的煤泥主要采用浮選工藝。這種常規(guī)的重介旋流器+浮選工藝并未設(shè)置單獨(dú)的粗煤泥分選系統(tǒng)，存在以下弊端：

1）粗粒級(jí)浮選效果差。浮選選煤煤泥回收工藝主要基于表面物化性質(zhì)差異，且有效分選粒度級(jí)為0.30～0.043 mm，3.0 mm 及以上的粗粒級(jí)煤泥在浮選時(shí)很容易損失，降低浮選效果[1]。為保證粗粒級(jí)精煤的回收率，必須添加藥劑摻量，但是會(huì)增大細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品的灰分，造成精煤污染。與此同時(shí)，因常規(guī)的粗煤泥分選工藝缺少粗煤泥回收環(huán)節(jié)，在旋流器錯(cuò)配及脫介篩篩縫磨損的情況下會(huì)加重粗煤泥浮選跑粗現(xiàn)象，甚至造成濃縮機(jī)壓耙等安全生產(chǎn)事故。

2）重介系統(tǒng)穩(wěn)定性差。在粗煤泥回收系統(tǒng)缺失的情況下，重選分選下限達(dá)到0.5 mm，但是-1.0 mm以下粒級(jí)重介旋流器分選精度降低，精煤污染加??；入料粒度越來越細(xì)，脫介篩篩縫也隨之變細(xì)，導(dǎo)致脫介難度增大，脫介效果降低，能耗增加；介質(zhì)內(nèi)煤泥含量不斷增高加重了磁選機(jī)負(fù)荷，同時(shí)還會(huì)使懸浮液密度及重介系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。

3 粗煤泥分選工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

TBS 粗煤泥分選機(jī)能有效完成粒徑2.0 mm 以下微粒篩選，還能自動(dòng)控制分選密度，提高精煤回收率，且設(shè)備構(gòu)造簡單，潛在故障率低，具有良好的煤質(zhì)適應(yīng)性。

3.1 分選機(jī)結(jié)構(gòu)

TBS 粗煤泥分選機(jī)主要由機(jī)體、檢測系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、進(jìn)出料系統(tǒng)以及錐形閥、紊流器、監(jiān)控探測器和干擾床等部分組成，具體構(gòu)造詳見下頁圖1。將煤泥投入分選機(jī)入料口后水泵會(huì)在流體分布器內(nèi)注水，從而產(chǎn)生上升的水流，通過控制水流流量和流速便可達(dá)到控制煤泥分選密度數(shù)量級(jí)微粒沉降速度的目的；在這一過程中，逐漸分離出懸浮液。此后分選機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部便達(dá)到穩(wěn)態(tài)，直至礦泥內(nèi)上升水流流速超出微粒沉降速度后，精煤便會(huì)從溢流閥中分離而出；相反，上升的水流流速低于微粒沉降速度的，便會(huì)形成尾礦煤泥水。

圖1 TBS 粗煤泥分選機(jī)結(jié)構(gòu)

3.2 分選機(jī)工作原理

TBS 粗煤泥分選機(jī)主要基于沉降理論，也是既定直徑及密度的微顆粒在流體內(nèi)沉降運(yùn)動(dòng)原理的具體應(yīng)用。微顆粒在流體內(nèi)的沉降運(yùn)動(dòng)主要受到微顆粒密度、介質(zhì)密度、微顆粒直徑等的影響，所以，不同微粒在相同或不同流體中的沉降速度也不盡相同，聚集性越大的粗微粒沉降速度越大，離散性越大的細(xì)微粒沉降速度越小[2]。在TBS 粗煤泥分選機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在一種特定上升流體，其運(yùn)動(dòng)速度介于粗微粒和細(xì)微粒之間，則不同粒徑微顆粒會(huì)自動(dòng)根據(jù)直徑和密度進(jìn)行篩分，完成分離?？梢姡琓BS 粗煤泥分選機(jī)能實(shí)現(xiàn)對(duì)煤泥中不同微顆粒的高效篩分。

3.3 分選工藝的優(yōu)化

在TBS 粗煤泥分選機(jī)作用原理的基礎(chǔ)上，該選煤廠用TBS 粗煤泥分選以優(yōu)化粗煤泥分選工藝。為避免TBS 粗煤泥分選過程中出現(xiàn)分級(jí)旋流器底流夾細(xì)問題，并提升振動(dòng)弧形篩脫泥降灰效果，均采用分級(jí)旋流器組預(yù)先分級(jí)濃縮煤泥水，并確保旋流器給料量和給料壓力基本穩(wěn)定，以保證分級(jí)精度。在煤泥進(jìn)入TBS 粗煤泥分選機(jī)前，經(jīng)由脫水弧形篩流進(jìn)料筒后在水泵的作用下通過分級(jí)旋流器，并經(jīng)溢流閥后流進(jìn)壓縮機(jī)，與此同時(shí)，分選機(jī)底部水流相應(yīng)流進(jìn)緩沖料筒內(nèi)。接下來煤泥進(jìn)入TBS 粗煤泥分選機(jī)，篩分出低灰精煤后輸送。

本選煤廠煤泥直徑普遍在0.15～2 mm 范圍內(nèi)，采用二產(chǎn)品平衡法以及《煤用重選設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》GB 15715—2014 中規(guī)定的方法進(jìn)行TBS粗煤泥分選機(jī)浮沉試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行煤泥構(gòu)成密度和分配比例的計(jì)算。試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果詳見表1。

表1 TBS 粗煤泥分選機(jī)浮沉試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，低密度煤泥在TBS 粗煤泥分選過程中表現(xiàn)出十分明顯的溢流及底流分配效應(yīng)，錯(cuò)配率得到有效控制；且對(duì)于高密度煤泥微顆粒并未表現(xiàn)出明顯的分配效應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果也說明，粗煤泥分選密度越低則越適用于TBS 粗煤泥分選機(jī)，其最佳煤泥分選密度應(yīng)為1.25～1.35 g/cm3，且其分選過程中的頂水壓力應(yīng)確定為95 L/min。在所設(shè)定的分選密度范圍和頂水壓力下，能取得最佳的TBS 粗煤泥分選效果，且精煤灰分均值12.54%，比優(yōu)化前的15.2%的灰分均值降低了2.66%，使精煤品質(zhì)和回收率有效提升。

3.4 優(yōu)化效果

本選煤廠粗煤泥分選工藝的優(yōu)化效果主要通過經(jīng)濟(jì)效益的提升得以體現(xiàn)，選煤廠應(yīng)用TBS 粗煤泥分選機(jī)前原煤中0.15～2 mm 粗煤泥含量在5%左右，而采用TBS 粗煤泥分選機(jī)后低灰精煤產(chǎn)率大大提升，精煤產(chǎn)量每月增加0.11 Mt，按照當(dāng)前精煤與原煤存在的650～850 元/t 的價(jià)格差可以推算，粗煤泥分選工藝優(yōu)化后選煤廠會(huì)增加至少8 000 萬元的年利潤。此外，因煤泥集聚所造成的介質(zhì)損耗也大大減少，機(jī)械運(yùn)行負(fù)擔(dān)和成本同時(shí)降低[3]。

4 結(jié)語

TBS 粗煤泥分選機(jī)對(duì)于優(yōu)化和完善靈石縣安苑洗煤有限公司120 萬t 選煤廠系統(tǒng)及提升精煤產(chǎn)率和質(zhì)量作用十分顯著，對(duì)于相同或類似情況的選煤廠洗選工藝的優(yōu)化具有較高借鑒意義。值得注意的是，在TBS 粗煤泥分選機(jī)應(yīng)用過程中，其圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)煤泥若不及時(shí)清理，圓筒內(nèi)便會(huì)出現(xiàn)翻花現(xiàn)象，影響和降低粗煤泥分選效果，甚至導(dǎo)致分選機(jī)失穩(wěn)，為此必須加強(qiáng)對(duì)排料過程的控制。