孫海滔

(煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院，河北 唐山 063012)

中馬村礦選煤廠(chǎng)為礦井型選煤廠(chǎng), 末煤重介系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為0.50Mt/a。原工藝：13～0mm級(jí)末原煤經(jīng)0.5mm脫泥，篩上物去混料桶，由泵打至三產(chǎn)品重介旋流器，分選出末精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品。粗煤泥經(jīng)高頻篩回收摻入中煤，細(xì)粒煤泥進(jìn)入浮選。浮選精礦經(jīng)加壓過(guò)濾機(jī)過(guò)濾摻入末精煤，浮選尾煤經(jīng)濃縮壓濾，落地地銷(xiāo)。

但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)煤炭的需求不斷擴(kuò)大，煤炭?jī)r(jià)格不斷上揚(yáng)。原末煤重介系統(tǒng)存在以下突出問(wèn)題：①煤泥含量較大，原有煤泥處理系統(tǒng)回收能力不足，粗煤泥灰分較高，無(wú)法利用，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，不僅使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的降低，還制約了市場(chǎng)的多層次拓展。②原有末煤重介系統(tǒng)存在介耗大，脫介篩處理能力不足，加大了生產(chǎn)成本，降低了選煤廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 選煤廠(chǎng)存在問(wèn)題分析

中馬村礦選煤廠(chǎng)改造前的原則工藝流程見(jiàn)圖1，主要存在如下問(wèn)題：

(1)煤泥含量較大，粗煤泥得不到有效的分選，灰分過(guò)高只能摻入中煤，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。根據(jù)該廠(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，粗煤泥通過(guò)分級(jí)旋流器及高頻篩回收，回收后摻入中煤。由于分級(jí)設(shè)備對(duì)粗煤泥的分選作用較弱，導(dǎo)致回收的粗煤泥灰分較高，不能滿(mǎn)足精煤灰分要求，只能將回收的粗煤泥摻入中煤，造成資源的浪費(fèi)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的降低。如果勉強(qiáng)將回收的粗煤泥摻入精煤，為了保證精煤灰分，就要降低主洗精煤灰分，使其背灰，這樣會(huì)嚴(yán)重影響精煤產(chǎn)率。

(2)末煤重介系統(tǒng)存在介耗大，脫介設(shè)備處理能力不足等現(xiàn)象。根據(jù)該廠(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)及煤質(zhì)情況：原工藝中原煤經(jīng)篩孔為0.5mm振動(dòng)篩脫泥，篩上物有壓給入φ850/600的三產(chǎn)品旋流器分選，由于該礦原煤粒度較細(xì)，3～0.5mm含量占39.02%，-0.5mm含量占19.8%，導(dǎo)致脫泥篩脫泥效果很差，篩上產(chǎn)品中+0.5mm含量一般在15%左右。為了提高脫泥效率，不得不加大噴水量，而由于篩縫只有0.5mm，加大噴水量又造成篩上物料水分太高甚至跑水、從而降低已調(diào)節(jié)好的合介密度，造成分選密度控制難度加大、分選效果波動(dòng)，且合介分流大，同時(shí)磁選機(jī)由于選型及結(jié)構(gòu)等因素有嚴(yán)重的跑介現(xiàn)象，介質(zhì)凈化回收差。目前使用的磁選機(jī)與正常煤用磁選機(jī)存在很大的差別：①在尾礦排料方式上是從磁選滾筒的正下方，缺少尾礦溢流槽；②滾筒轉(zhuǎn)速上，目前該廠(chǎng)使用的磁選機(jī)是36轉(zhuǎn)/min，而正常914型號(hào)煤用磁選機(jī)僅為9～12轉(zhuǎn)/min。所以導(dǎo)致全廠(chǎng)介耗非常高。

圖1 改造前選煤廠(chǎng)原則工藝流程

2 工藝改造

2.1 技改方案

針對(duì)選煤廠(chǎng)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)維持現(xiàn)有主洗系統(tǒng)主體不變、僅對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和煤泥水處理系統(tǒng)及相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行改造。

(1)采用新增粗煤泥單獨(dú)分選來(lái)解決煤泥含量較大，粗煤泥得不到有效地分選。

根據(jù)本廠(chǎng)粗煤泥含量大特點(diǎn)，對(duì)粗煤泥進(jìn)行單獨(dú)分選具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①提高脫泥、脫介效率，降低介耗和浮選藥劑；②重介分選下限及平均粒度提高，分選效果更好；③降低了浮選粒度上限，避免了浮選尾礦跑精煤?jiǎn)栴}，精煤回收更大化，總精煤回收率可提高2%左右或更高。

缺點(diǎn)：增加了一個(gè)系統(tǒng)，投資增加，但投資回報(bào)高；

粗煤泥分選方案比較

結(jié)合選煤廠(chǎng)目前的工藝流程，設(shè)計(jì)做了如下三個(gè)方案比選：

方案一：粗煤泥分選采用煤泥重介旋流器分選。

優(yōu)點(diǎn)：煤泥重介旋流器的煤泥分選是在重介質(zhì)和離心力場(chǎng)中進(jìn)行，在一定程度上使分選效果得以改善。

缺點(diǎn)：煤泥重介旋流器單臺(tái)處理量??；入料壓力是常規(guī)重介旋流器的3～5倍，電耗高、磨損大；需要使用超細(xì)粒磁鐵礦粉做介質(zhì)，介質(zhì)制備、回收系統(tǒng)復(fù)雜，介質(zhì)回收困難，介耗高、系統(tǒng)穩(wěn)定性差。以上因素導(dǎo)致目前我國(guó)選煤廠(chǎng)的大部分煤泥重介旋流器系統(tǒng)處于非最佳運(yùn)行狀態(tài)，難以達(dá)到理想的分選效果。

方案二：粗煤泥分選采用螺旋分選機(jī)分選

優(yōu)點(diǎn)：螺旋分選機(jī)可以實(shí)現(xiàn)1～0.15mm級(jí)物料的有效分選。

缺點(diǎn)：螺旋分選機(jī)處理能力低，難以大型化，而且最低分選密度通常在1800kg/m3以上，不能產(chǎn)出低灰精煤，僅適宜分選易選的動(dòng)力煤。

方案三：粗煤泥分選采用干擾床分選機(jī)(TBS)分選

優(yōu)點(diǎn)：①干擾床分選機(jī)可以實(shí)現(xiàn)寬粒級(jí)煤泥的有效分選；②有效分選密度為1400～1900kg/m3，可以產(chǎn)出低灰精煤和高灰矸石；③分選密度可在1.4～1.9范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，分選過(guò)程全自動(dòng)控制，無(wú)需人員操作；④對(duì)入料煤質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，Ep值≤0.12；無(wú)需復(fù)雜的入料分配系統(tǒng)，設(shè)計(jì)緊湊，占用空間小；⑤粗煤泥入TBS分選，可以減少重介分選和浮選的入料量，分選介質(zhì)為循環(huán)水，無(wú)需重介質(zhì)和化學(xué)藥劑，可以降低選煤廠(chǎng)介耗和浮選藥劑消耗，精煤回收率可提高2%左右；⑥設(shè)備無(wú)動(dòng)載荷，動(dòng)力消耗<1kW，電源為220V、50Hz；⑦安裝簡(jiǎn)單，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低；⑧改造方案中所選TBS是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)863研究成果，已在煤質(zhì)特性比較接近的河北金牛能源股份有限公司葛泉礦選煤廠(chǎng)改造中應(yīng)用，應(yīng)用效果顯著。

缺點(diǎn)：投資較大，但投資回報(bào)高。

通過(guò)三個(gè)方案對(duì)比粗煤泥單獨(dú)分選采用干擾床分選機(jī)分選具有其他方案不能具有的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述采用新增粗煤泥單獨(dú)分選即干擾床分選機(jī)(TBS)分選可以解決煤泥含量較大，粗煤泥得不到有效的分選的問(wèn)題。

(2)提高脫泥篩分級(jí)效果

將原脫泥篩改為香蕉篩，由0.5mm脫泥改為1.5mm脫泥，以提高脫泥篩分級(jí)效果。由于精煤產(chǎn)率較大將原2460精煤脫介篩改為3660，原產(chǎn)品脫介弧形篩包角為450脫介時(shí)間短，效果差，弧形篩更換為包角為530的弧形篩，原脫介篩采用0.5mm脫介改為采用1mm脫介；這樣可以解決脫介篩處理量不足、脫介效果不理想等問(wèn)題。增加兩臺(tái)伊利選煤專(zhuān)用磁選機(jī)解決嚴(yán)重的跑介現(xiàn)象。通過(guò)上述方法不僅可以解決脫介篩處理量不足、介耗高的問(wèn)題，還能滿(mǎn)足粗煤泥單獨(dú)分選入選上限的需要。

2.2 技改工藝流程

通過(guò)對(duì)多種選煤方法比選，最終確定改造后中馬村礦選煤廠(chǎng)原則工藝流程，見(jiàn)圖2。

圖2 改造后中馬村礦選煤廠(chǎng)原則工藝流程

流程簡(jiǎn)述如下：

入選末原煤通過(guò)原煤分級(jí)篩(篩縫1mm)脫泥，脫泥篩篩上13～1.5mm原煤直接進(jìn)入混料桶，由泵打到有壓三產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行分選，分選出精、中、矸三種產(chǎn)品。精煤經(jīng)弧形篩和脫介篩脫介脫水后，進(jìn)入到精煤離心脫水機(jī)進(jìn)一步脫水直接作為最終產(chǎn)品。中煤經(jīng)弧形篩和脫介篩脫介脫水后，直接作為最終產(chǎn)品。矸石經(jīng)弧形篩和脫介篩脫介脫水后，直接作為最終產(chǎn)品。精、中、矸弧形篩和脫介篩下的合格介質(zhì)返回合格介質(zhì)桶循環(huán)使用。精、中矸稀介質(zhì)和精煤弧形篩篩下分流出的部分合格介質(zhì)去稀介桶，由泵打到磁選機(jī)進(jìn)行磁選，磁選精礦回合格介質(zhì)桶循環(huán)利用，尾礦進(jìn)入磁尾礦桶由泵打到脫泥篩作為噴水。

<1.5mm的原煤通過(guò)煤泥桶由泵打到濃縮旋流器濃縮分級(jí)后底流進(jìn)入TBS進(jìn)行分選，TBS溢流經(jīng)振動(dòng)弧形篩初步脫水后進(jìn)入煤泥離心機(jī)進(jìn)一步脫水后作為精煤產(chǎn)品，底流經(jīng)弧形篩及高頻篩，篩上摻入矸石，弧形篩及高頻篩篩下與濃縮旋流器溢流、振動(dòng)弧形篩篩下及煤泥離心機(jī)濾液去浮選。浮選精礦經(jīng)加壓過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后摻入脫介篩精煤作為最終精煤產(chǎn)品。浮選尾礦去濃縮機(jī)，濃縮機(jī)底流經(jīng)尾煤壓濾機(jī)壓濾直接作為尾煤產(chǎn)品。濃縮機(jī)溢流及壓濾機(jī)濾液作為循環(huán)水。

3 改造前后經(jīng)濟(jì)效益比較

改造前后最終產(chǎn)品平衡情況見(jiàn)表1、表2。

表1 改造前最終產(chǎn)品平衡表

表2 改造后最終產(chǎn)品平衡表

改造前后煤泥矸石作為廢棄物不計(jì)，從改造前后產(chǎn)品平衡表可以看出以生產(chǎn)灰分低于10%的精煤產(chǎn)品為比較基準(zhǔn)，改造后精煤產(chǎn)率提高了3.42%，每年多產(chǎn)精煤1.71萬(wàn)t，中煤產(chǎn)率降低0.08%，每年少產(chǎn)中煤0.05萬(wàn)t。

按照現(xiàn)市場(chǎng)行情：精煤大約為1200元/t，中煤大約為400元/t。改造前產(chǎn)品年銷(xiāo)售收入為：34.52萬(wàn)t×1200元/t+2.47萬(wàn)t×400元/t=42412萬(wàn)元；改造后產(chǎn)品年銷(xiāo)售收入為：36.23萬(wàn)t×1200元/t+2.42萬(wàn)t×400元/t=44444萬(wàn)元；改造后產(chǎn)品年銷(xiāo)售收入比改造前產(chǎn)品年銷(xiāo)售收入多2302萬(wàn)元。改造后無(wú)疑具有較高的經(jīng)濟(jì)收益。

4 結(jié) 語(yǔ)

中馬村礦選煤廠(chǎng)經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后，將現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)入中煤的低灰精煤全部回收，增加全廠(chǎng)精煤量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益：末煤重介系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)介質(zhì)系統(tǒng)穩(wěn)定，提高原煤的處理能力，降低介耗；選煤廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，達(dá)到選煤廠(chǎng)潔凈生產(chǎn)，既減少對(duì)環(huán)境的污染，又合理利用了寶貴的礦產(chǎn)資源，社會(huì)效益十分顯著。

該研究結(jié)果對(duì)其他具有相同問(wèn)題的選煤廠(chǎng)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

[1] 符東旭，祁澤民， 劉文禮，等.選煤工藝的新突破——粗煤泥分選機(jī)[J].中國(guó)煤炭，2008(07).

[2] 周曦.洗選煤技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:民族音像出版社,2003.