選煤廠分選工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

蘇 芮

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西 古交 030205）

選煤廠為對原煤進(jìn)行洗選加工的場所，通過選煤廠的加工處理不僅可對原煤的質(zhì)量進(jìn)行等級劃分，而且可降低原煤中的含硫化合物的占比和粉塵含量，對于提高煤炭的利用率和降低環(huán)境污染具有重要意義。但是，在實(shí)際分選過程中由于其分選工藝存在一定的缺陷導(dǎo)致最終所得產(chǎn)品中含煤泥的量較大，即當(dāng)前分選工藝中缺乏對粗煤泥的有效回收[1]。針對此問題，本文重點(diǎn)對某選煤廠的分選工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從根本上改善最終分選所得產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 現(xiàn)狀分析

本文所研究選煤廠的生產(chǎn)能力為270 萬t/a。目前，該選煤廠的分選工藝流程，如圖1 所示。

圖1 選煤廠原分選工藝流程

如圖1 所示，選煤廠采用以三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器和浮選兩段工藝對原煤進(jìn)行洗選加工，該種分選工藝所面臨的問題可總結(jié)如下：

1）當(dāng)入料粒度降低時(shí)，當(dāng)前分選工藝對應(yīng)所得分選精度也在降低，無法對細(xì)粒煤進(jìn)行有效分選，從而導(dǎo)致精煤中的灰分較高。

2）進(jìn)入三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器中的煤泥不僅得不到有效的分選，而且在其間接破碎的作用下導(dǎo)致煤泥量進(jìn)一步增加。

3）進(jìn)入浮選機(jī)中的粗煤泥含量較大，按照提高精煤產(chǎn)率的原則，需要增加藥劑的濃度，從而導(dǎo)致精煤被污染[2]。

4）為保證最終的精煤產(chǎn)率，需要通過增加篩子的數(shù)量提高脫泥篩效率，使得選煤廠的分選工藝復(fù)雜化。

2 干擾床的優(yōu)選

2.1 干擾床分選試驗(yàn)準(zhǔn)備

目前，選煤廠采用重介質(zhì)+浮選的工藝對原煤進(jìn)行洗選加工。為從根本上改善對原煤中粗煤泥的分選效果，擬采用干擾床替代重介質(zhì)旋流器為核心對原煤進(jìn)行洗選加工[3]。將構(gòu)建優(yōu)選干擾床分選設(shè)備的試驗(yàn)系統(tǒng)，為后續(xù)干擾床設(shè)備的優(yōu)選奠定基礎(chǔ)。本項(xiàng)目擬從傳統(tǒng)干擾床和阻尼干擾床中選擇一款性價(jià)比較高的分選設(shè)備，兩種設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 傳統(tǒng)干擾床與阻尼干擾床基本結(jié)構(gòu)對比

對比圖2 中阻尼干擾床和傳統(tǒng)干擾床的結(jié)構(gòu)可知，阻尼干擾床是在傳統(tǒng)干擾床的基礎(chǔ)上增加阻尼塊而得到的設(shè)備；在所增加阻尼塊的作用下可對傳統(tǒng)干擾床內(nèi)的上升水流速度進(jìn)行改變。本項(xiàng)目開展分選試驗(yàn)對比的待分選原煤的基本性質(zhì)通過測定，如表1所示。

表1 原煤粗煤泥粒度比例及灰分比

如表1 所示，待分選原煤中粗煤泥的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為22.21%；粗煤泥粒度主要集中在小于1.00 mm 以下。

2.2 干擾床分選試驗(yàn)

基于上述兩種類型干擾床對其分選效果進(jìn)行對比，得出本項(xiàng)目中選煤廠分選工藝最終選擇的干擾床的類型。具體試驗(yàn)流程如下：將一定流速的水流通過水管引入流體分布器中，并通過流體分布器將一定流速的水引入干擾床中[4]；當(dāng)引入干擾床分選設(shè)備中的水流速度相對穩(wěn)定后，將表1 中待洗選加工的原煤通過入料管加入干擾床中；最后，從溢流口和底流口收集產(chǎn)品，對其干燥、稱重等處理后通過浮沉試驗(yàn)并對進(jìn)行灰化處理后，對兩類干擾床的分選效果進(jìn)行對比，具體通過精煤產(chǎn)率、精煤灰分、尾煤產(chǎn)率、尾煤灰分等指標(biāo)。

傳統(tǒng)干擾床和阻尼干擾床分選效果的對比，如表2 所示。

表2 傳統(tǒng)干擾床和阻尼干擾床分選效果

如表2 所示，采用阻尼干擾床可提高精煤產(chǎn)率，降低精煤灰分，對應(yīng)的精煤的分選精度也提高。因此，本次對選煤廠分選工藝優(yōu)化中采用阻尼干擾床為核心進(jìn)行改進(jìn)。

3 選煤廠分選工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于上述所選擇的干擾床的類型，并結(jié)合當(dāng)前選煤廠分選工藝所存在的具體問題，分選工藝流程，如圖3 所示。

圖3 優(yōu)化后的分選工藝流程圖

如圖3 所示，與原分選工藝流程對比可知，阻尼干擾床在其中承擔(dān)對分級旋流器的高效分選，并在高頻篩的作用下對干擾床溢流的產(chǎn)品進(jìn)行脫水，從而獲得部分精煤；其中，干擾床底流口的產(chǎn)品進(jìn)入中煤中。總的來講，基于阻尼干擾床簡化了原分選工藝流程中弧形脫水篩和變頻脫水篩的兩級篩子的流程，從很大程度上減小了脫水篩的負(fù)荷[5]。

從理論上講，采用圖3 所示的分選工藝流程可在很大程度上降低重介質(zhì)和浮選藥劑的消耗量。因此，對于該選煤廠分選工藝進(jìn)行優(yōu)化后，不僅可提高精煤的產(chǎn)率，降低其灰分外，還可降低介質(zhì)和藥劑的消耗量。改造后的具體經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)，如表3 所示。

表3 分選工藝改造經(jīng)濟(jì)效益

如表3 所示，介質(zhì)每噸價(jià)格按照0.1 萬元計(jì)算，可直接節(jié)約成本為432 萬元；藥劑每噸價(jià)格按照0.8萬元計(jì)算，可直接節(jié)約成本為432 萬元；經(jīng)洗選加工后煤炭的價(jià)格按照0.06 萬元核算，可直接增加效益為1 800 萬元。因此，對選煤廠分選工藝進(jìn)行改造后可直接帶來的經(jīng)濟(jì)效益為2 664 萬元。

4 結(jié)語

選煤廠為對原煤進(jìn)行洗選加工的主要場所，針對選煤廠粗煤泥量大且當(dāng)前分選工藝不足以對粗煤泥進(jìn)行有效分選，從導(dǎo)致精煤產(chǎn)率降低、介質(zhì)和藥劑消耗量大等問題，提出采用阻尼干擾床為核心對傳統(tǒng)“重介質(zhì)旋流器+浮選機(jī)”的分選工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改造，總結(jié)如下：

1）與傳統(tǒng)干擾床相比，阻尼干擾床可提高精煤產(chǎn)率，降低精煤灰分，對應(yīng)的精煤的分選精度也提高。

2）基于阻尼干擾床簡化了原分選工藝流程中弧形脫水篩和變頻脫水篩的兩級篩子的流程，從很大程度上減小了脫水篩的負(fù)荷，簡化了分選工藝流程。

3）經(jīng)計(jì)算可知，對分選工藝優(yōu)化后可降低介質(zhì)和藥劑的消耗量，提高精煤的產(chǎn)量，直接帶來的經(jīng)濟(jì)效益為2 664 萬元/a。