選煤廠粗精煤分選高效回收系統(tǒng)研究

曾芳彬 劉 斌 盧運海 周忠國 楊富均 袁文春

（四川省華鎣山煤業(yè)股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0 引言

綠水洞煤礦選煤廠于2006 年4 月建成投產(chǎn)，隸屬于四川川煤華榮能源有限責任公司，屬礦井型煉焦煤重介模塊化選煤廠。選煤廠年處理能力為120 萬噸，入洗原煤煤種為優(yōu)質(zhì)主焦煤和焦肥煤，主要生產(chǎn)洗精煤、洗混煤、烘干煤等，產(chǎn)品以低灰分、高熱值、高黏結(jié)指數(shù)為特點，是電力、冶金、化工、輕工等行業(yè)的理想用煤。隨著煤炭市場中冶煉精煤市場需求急劇增加，精煤價格一路飆升，為適應(yīng)市場變化，在滿足電煤市場要求的前提下，必須對現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)進行技術(shù)改造，從而滿足冶煉精煤市場需求，提升企業(yè)效益。根據(jù)目前市場行情來看，精煤產(chǎn)量最大化無疑就是效益最大化。受冶金工業(yè)對焦炭品質(zhì)要求的限制，煉焦煤必須經(jīng)過洗選才能用于煉焦。原煤經(jīng)過洗選加工，被分為精煤、中煤和矸石。精煤用于煉焦，中煤則作為動力用煤銷售，兩者不僅價格相差懸殊，而且如果因洗選工藝不合理而導(dǎo)致大量煉焦煤混入中煤，還會造成稀缺煤種資源的大量流失[1-7]。

研究新的選煤工藝和方法，提高精煤產(chǎn)率，不僅可以提高企業(yè)經(jīng)濟效益，而且對于解決我國煉焦煤資源短缺也具有十分重要的意義。對粗煤泥回收工藝進行優(yōu)化，不僅可增加粗煤泥精煤回收率，還可將高灰煤泥及粗煤泥最大程度地分離出去，給主洗系統(tǒng)重介旋流器的分選和介質(zhì)的回收創(chuàng)造良好的工藝條件，可最大限度地回收精煤，提高整體精煤產(chǎn)率，提高洗煤數(shù)量效率，降低洗煤介耗，并適當提升原煤的小時處理量。因此，對粗煤泥分選工藝進行技術(shù)改進非常有必要。

1 研究思路

在國內(nèi)外應(yīng)用比較多的幾種粗煤泥分選方法中，煤泥重介旋流器分選密度范圍寬、對入選原煤煤質(zhì)適應(yīng)性強、分選精度高，但系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、操作難度大、特細粒介質(zhì)回收困難，要求有足夠強的介質(zhì)回收處理能力，已經(jīng)不被采納；水介質(zhì)旋流器和螺旋分選機總體上工藝及操作簡單、成本低，但因分選精度普遍較低，受到處理量和分選密度的限制，特別是在煉焦煤的分選中，精煤灰分難以得到很好的控制，使用的也越來越少。與之相比，干擾床分選機不僅對煤質(zhì)的適應(yīng)性強、分選密度范圍寬、分選效率及精度高，而且結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、生產(chǎn)成本及能耗低，是目前國內(nèi)外解決細粒煤低成本、高效率分選和分級的重要設(shè)備之一。粗煤泥回收是在選煤過程中，利用一些特殊的煤泥回收設(shè)備對重選和浮選均無法有效分選的粗煤泥實施有效回收的過程。分選過程中增加粗煤泥回收工序，不僅可以減少資源浪費，而且可以有效降低粗煤泥對正常選煤過程的影響。也正因為如此，目前大多數(shù)選煤廠設(shè)計中均設(shè)有粗煤泥回收工藝。

為了最大限度地回收精煤，粗煤泥回收一般分類進行，回收工藝按粗煤泥來源分為精煤粗煤泥回收工藝、中煤粗煤泥回收工藝和尾（矸石）煤粗煤泥回收工藝，其中精煤粗煤泥經(jīng)回收后直接作為精煤，中煤和尾煤粗煤泥回收后作為中煤。目前，常用的粗煤泥回收方法有煤泥離心機回收粗煤泥、高頻篩回收粗煤泥、沉降過濾離心機、電磁振動篩等。依據(jù)回收設(shè)備，粗煤泥回收工藝也有所差別。

2 技術(shù)方案

2.1 原工藝存在的問題

選煤廠原有粗精煤泥分選系統(tǒng)主要問題：一是設(shè)備老化及磨損嚴重，加之井下原煤煤質(zhì)變化快、現(xiàn)場操作困難；二是原有工藝落后，TBS 分選后溢流（精礦）中的高灰細泥無法脫除，導(dǎo)致產(chǎn)品灰分居高不下，質(zhì)量達不到理想狀態(tài)，精礦灰分高達13%左右，粗精煤泥無法摻入精煤產(chǎn)品作為精煤銷售。預(yù)先脫泥篩下煤泥水和精煤磁尾煤泥水中含有數(shù)量較大的粗精煤泥產(chǎn)品，未進行有效回收，經(jīng)深錐濃縮桶、煤泥水旋流器、高頻篩進行濃縮和脫水處理后，直接摻入中煤產(chǎn)品，造成了一部分可回收精煤產(chǎn)品的損失，未能實現(xiàn)最大化經(jīng)濟效益。

2.2 方案選擇

在分析研究國內(nèi)同類選煤廠煤泥水成功處理方式及其優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，結(jié)合綠水洞煤礦選煤廠現(xiàn)場條件，盡量利用原有設(shè)備和設(shè)施，遵循投資省、工期短、見效快的理念，經(jīng)反復(fù)調(diào)研、論證、綜合分析和比較，決定采用分選精度更高的FBS 粗煤泥分選機和脫泥效果更好的高頻疊層振動細篩聯(lián)合工藝對TBS 粗煤泥分選機和振動弧形篩進行替換，以降低粗煤泥分選機中精煤和尾礦產(chǎn)品的錯配率，改善分級脫泥效果，有效脫除粗精煤中的高灰細泥，從而提高精煤產(chǎn)率。

2.3 具體實施方案

（1）由煤質(zhì)數(shù)據(jù)可知，預(yù)先脫泥篩下煤泥水中含有大量0.15mm 粒級高灰細泥產(chǎn)品，這部分物料進入下游分選、分級設(shè)備，將在一定程度增加分選和分級難度。因此，建議選用兩臺煤泥水旋流器，對其進行預(yù)先分級脫除處理。一方面可以降低下游設(shè)備負荷，另一方面為下游FBS 粗煤泥分選機提供濃度合適的窄粒級入料。

（2）根據(jù)煤質(zhì)數(shù)據(jù)，當要求精煤灰分＜11.00%時，理論分選密度為1.582kg/L，理論精煤產(chǎn)率79.026%，分選密度±0.1kg/L 含量＜10%，可選性等級為易選，適合選用一臺FBS 粗煤泥分選機對其進行分選處理，數(shù)量效率可達90%以上，可有效實現(xiàn)粗煤泥的高效分選。

（3）對于FBS 粗煤泥分選機溢流處理工藝，鑒于干擾床分選機難以將分選下限控制到0.20mm 以下，因此溢流中勢必夾帶部分0.20mm 粒級高灰細泥，這部分高灰細泥能否高效脫除，直接影響著粗精煤泥灰分指標。現(xiàn)場選用目前行業(yè)內(nèi)分級效率較高的ZKJ-D 型疊層高頻振動細篩配套煤泥離心機，對FBS 粗煤泥分選機溢流進行分級處理。一方面可高效脫除FBS 粗煤泥分選機溢流中的高灰細泥，保證粗精煤泥灰分指標；另一方面可徹底解決篩下煤泥水跑粗問題，防止精煤產(chǎn)品流失。煤泥離心機可有效保證粗精煤泥水分控制在12%左右，從而保證粗精煤泥產(chǎn)品灰分指標和水分指標的穩(wěn)定。

2.4 工藝流程

（1）采用煤泥水旋流器對預(yù)先脫泥篩下煤泥水和精煤磁尾煤泥水進行分級處理，提前脫除大部分0.15mm 高灰細泥，為下游FBS 粗煤泥分選機提供濃度合適的窄粒級入料。此外，現(xiàn)場現(xiàn)有工藝中設(shè)有精煤磁尾煤泥水進入FBS 粗煤泥分選機溢流桶的通道，本次改造中予以保留，以保證工藝靈活性。

（2）煤泥水旋流器底流產(chǎn)品自流進入FBS 粗煤泥分選機，進行分選處理，F(xiàn)BS 粗煤泥分選機底流自流進入FBS 粗煤泥分選機尾礦桶，經(jīng)后續(xù)脫水處理后，摻入中煤產(chǎn)品。

（3）FBS 粗煤泥分選機溢流采用ZKJ-D 疊層高頻振動細篩進行高效分級處理，脫除其中夾帶的-0.20mm 高灰細泥，保證粗精煤泥產(chǎn)品灰分，ZKJ-D 疊層高頻振動細篩篩下物料進入濃縮機。此外，現(xiàn)場現(xiàn)有工藝中設(shè)有疊篩篩下物料進入深錐濃縮桶，再經(jīng)高頻篩直接回收，本次改造中予以保留，以保證工藝靈活性。

（4）ZKJ-D 疊層高頻振動細篩篩上物料經(jīng)煤泥離心機進行最終水分控制后，成為最終粗精煤泥產(chǎn)品，摻入精煤產(chǎn)品，離心機濾液進地溝，經(jīng)后續(xù)弧形篩進行截粗處理后，進入濃縮機。

3 現(xiàn)場試驗實施

3.1 洗選及產(chǎn)品狀況

綠水洞煤礦選煤廠為礦井型選煤廠，選煤廠產(chǎn)品主要為冶煉精煤、混煤、煤泥、矸石；原煤煤種為焦煤，灰分約40%，硫分4.7%；原煤浮沉組成：1.45 產(chǎn)率36.56%、1.45-1.8 產(chǎn)率23.44%、+1.8 產(chǎn)率40%；原生煤泥約20%。各產(chǎn)品實際回收率為精煤25%、中煤22%、矸石23%、煤泥30%。實際原煤處理量為300t/h，每天兩班生產(chǎn)一班檢修。

3.2 工業(yè)性試驗情況

（1）對廠房加固和設(shè)備基礎(chǔ)鋼構(gòu)預(yù)制件進行加工安裝。初次調(diào)試主要是單機運行和聯(lián)合系統(tǒng)運行發(fā)現(xiàn)問題為主，關(guān)鍵點是FBS 桶位（液位），各泵、桶流量平衡，管道、設(shè)備功能和能力配合。以系統(tǒng)平衡和粗精煤水分、灰分調(diào)整為主。精煤灰分要求11%以下，水分要求13%以下；落精煤坪701 皮帶2 號點，混煤落802 皮帶2 號點；配矸篦子50mm。

（2）實施過程遇到的問題及處理措施。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)選煤廠3804 澄清水泵流量不足，F(xiàn)BS 開始取用水，其他地方如合介桶補水、3001 溜筒等處水量不足，3001 溜筒處因水量不足造成堵塞，為保證FBS 桶內(nèi)頂水壓力，分別從3804和3803 清水管內(nèi)各分出一根支管，且在支管上分別安裝管道泵，根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)節(jié)，保證FBS 頂水壓力，不影響分選效果；精磁尾礦水（灰分18%左右）無法全部進入3018 煤泥水桶，如果全部進入，就是會造成3018 煤泥水桶溢流。3020 兩臺φ500mm 旋流器現(xiàn)入料壓力已達0.15 ～0.17MPa（要求壓力0.1 ～15MPa），為保證系統(tǒng)平衡，精磁尾礦1/3 進3018 煤泥水桶、2/3 進FBS 精礦桶，對精磁尾礦進行采樣后手動進行脫泥測灰，全部打入FBS 精礦桶后用疊篩處理，減少FBS 處理量，增加精煤泥產(chǎn)量；原計劃安裝粗精煤泥計量皮帶秤，因粗精煤泥離心機與主洗精煤離心機下料口在3027 皮帶機上距離過近，相互下料時振動會影響測量精度，因此未安裝在3040 粗精煤泥離心機下方，而改裝在3028 皮帶機上，回收的粗精煤泥量無法有效測量，將3019 泵移位安裝、3027 皮帶機延長后，安裝在3040 離心機下料口與3027 皮帶機中間，使粗精煤泥經(jīng)離心機脫水后先落到給料式皮帶秤上進行測量，再送到3027 皮帶機上，以達到精確計量的目的。

（3）實施效果。FBS 投入運行后，+0.25mm 含量從未投入FBS 前的72.67%降為5.37%，灰分從21.78%提升至26.58%，低灰粗顆粒得到了很好的回收，精煤產(chǎn)率大幅提升。

4 結(jié)語

（1）在原煤脫泥篩的入料溜槽內(nèi)增加沖水，實現(xiàn)對入洗原煤的預(yù)先潤濕的作用，一旦原煤進入篩面就可進行分級脫泥作業(yè)，無需到達第一排噴水處再進行潤濕脫泥作業(yè)，原煤進行預(yù)先脫泥，可以提高脫泥效率。

（2）原煤經(jīng)篩縫為0.75mm/1mm 的脫泥篩脫泥后，篩下水經(jīng)FBS 分級旋流器進行預(yù)脫泥，預(yù)脫泥后的分級旋流器底流（主導(dǎo)粒級0.25 ～1.5mm）進入FBS 干擾床粗煤泥分選機進行分選，分選出的FBS 精礦進入精煤泥桶和精煤磁尾礦，通過疊篩、精煤泥離心機脫水脫泥，F(xiàn)BS 尾礦進入中矸稀介桶。該工藝通過FBS 分選前的一道預(yù)脫泥工序和TBS 分選后的兩道脫泥工序，強化了脫泥效果，保證了粗煤泥精煤質(zhì)量，完善了重介質(zhì)選煤工藝，提高了重介質(zhì)選煤的分選效果，有助于降低介耗，提高原煤處理量。

（3）將FBS 操作界面同時接入洗煤集控室，發(fā)揮洗煤集控室操作調(diào)整的功能，為及時調(diào)控產(chǎn)品質(zhì)量提供了技術(shù)支撐。

（4）在濃縮池溢流堰內(nèi)側(cè)安裝自制圍堰，并從循環(huán)水主管道上引入一根安裝鴨嘴色的水管，形成噴淋消泡水，消泡水噴灑在泡沫表層，破壞泡沫穩(wěn)定性，起到物理消泡的作用，提高了循環(huán)水質(zhì)，循環(huán)水濃度由以前的1g/L 以上降低到0.1g/L 以下，增強了脫泥降灰效果，提高了精煤產(chǎn)率。