程文科 周娟華

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京),北京市海淀區(qū),100083;2.冀中能源集團公司,河北省邢臺市,054021)

1 馬頭選煤廠概況

馬頭選煤廠是冀中能源峰峰集團有限公司的中央型選煤廠,始建于1957年,1959年投產(chǎn),是我國“一五”期間156項重點建設(shè)項目之一,與武漢鋼鐵焦化廠相配套,原設(shè)計能力為年入洗原煤200萬t,工藝為跳汰+濃縮浮選工藝。1999年改造為跳汰粗選+重介精選工藝。

為適應(yīng)焦肥煤難選和極難選的特點,解決原設(shè)計中存在的分選效率低、精煤產(chǎn)率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、難以洗選出灰分較低的優(yōu)質(zhì)精煤,以及用人多、洗洗加工成本高,煤泥、矸石、煤泥水對環(huán)境污染等問題,2008年又改造為不脫泥無壓三產(chǎn)品重介選煤工藝,取得了較為顯著的社會經(jīng)濟效益。

2 技術(shù)改造方案及工藝流程特點

2.1 技術(shù)改造方案

技術(shù)改造方案綜合采用了國內(nèi)外先進的選煤技術(shù),以提質(zhì)提效減排為目的,設(shè)計年處理原煤400萬t(新建200萬t、改造200萬t),主要工藝采用不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器取代原來的跳汰粗選與二產(chǎn)品重介精選工藝,煤泥水系統(tǒng)由濃縮浮選改為直接浮選,增加了煤泥重介分選工藝,以優(yōu)化分選效果,截取進入浮選的粗煤泥,尾煤兩段濃縮、兩段回收。該選煤工藝國內(nèi)外領(lǐng)先,是選煤業(yè)的主導(dǎo)工藝。

2.2 技術(shù)改造內(nèi)容及設(shè)備選型

技術(shù)改造主要內(nèi)容有:新建原煤緩沖、配煤倉;新建年入洗200萬t不脫泥無壓三產(chǎn)品重介浮選車間;改造原有年入洗200萬t跳汰粗選+重介精選工藝為不脫泥無壓三產(chǎn)品重介工藝;改造原煤準備車間和濃縮、壓濾、裝運系統(tǒng)。

設(shè)備選用英國MMD500加長型破碎機,美國麥克拉納漢750型分級破碎機、澳大利亞申克公司SL G系列的直線振動篩、澳大利亞VM1400型末煤離心機,美國藝利磁選機。這些設(shè)備既保證了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,又具有良好的性價比。

3 選煤工藝流程和主要特點

改造后的工藝流程如圖1所示。具體特點如下所述。

圖1 改選后的工藝流程

(1)選煤工藝簡單。原料煤無須手選、篩分,直接進入破碎機,不脫泥不分級,采用單一低密度懸浮液分選,實現(xiàn)了整個系統(tǒng)集中自動化控制,降低了工人勞動強度,提高了效率。達到了簡化工藝流程和優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的目標。

(2)分選精度高。可以在難選和極難選的原料煤條件下,選出質(zhì)量合格的精煤、中煤和“純凈”的矸石。精煤灰分可降低到9.0%以下。

(3)運行可靠、故障率低。采用1.4 m大直徑旋流器提高了重介質(zhì)旋流器的入選粒度,入選粒度上限達到80 mm,旋流器采用無壓給料,減少了原料煤過度破碎而產(chǎn)生的次生煤泥量,降低了介質(zhì)泵、管道磨損的程度和生產(chǎn)系統(tǒng)的故障。

(4)裝機功率低、分選效率高。在整個系統(tǒng)中,僅設(shè)置一臺大型重介質(zhì)旋流器,重懸浮液密度檢測點設(shè)置在介質(zhì)泵出口管道上,調(diào)節(jié)密度的補水點設(shè)置在介質(zhì)泵的進口,并配備了介質(zhì)密度自動檢測控制裝置。操作的可控性強,生產(chǎn)管理方便,使得懸浮液密度調(diào)節(jié)及時,檢測準確,穩(wěn)定可靠,入洗噸煤電耗在8 kWh以下。

(5)分選粒級下限低。采用煤泥重介旋流器、弧形振動篩、沉降式離心脫水機回收粗煤泥,可將分選下限由0.5 mm降到0.25 mm以下,彌補了大直徑旋流器下限分選的不足,有效減少了浮選入料量和作業(yè)負荷,分選精度高,保證了精煤產(chǎn)品質(zhì)量。

(6)介質(zhì)消耗低。脫介篩稀懸浮液按產(chǎn)物分別進行磁選,既消除了對分選精煤產(chǎn)品的二次污染又改善了浮選入料的煤質(zhì)條件,有利于介質(zhì)系統(tǒng)的粗精煤泥回收,又能夠?qū)⒚芏容^低的精煤篩下濃懸浮液分流到磁選機脫泥,有利于降低介質(zhì)消耗。

(7)實現(xiàn)了清水洗煤。浮選尾煤自流和中、矸磁選尾礦收集后用泵打至一段濃縮機,其底流經(jīng)截粗后產(chǎn)物進入中煤產(chǎn)品,提高了附加值,一段濃縮溢流經(jīng)中轉(zhuǎn)泵打入二段濃縮機;二段濃縮加絮凝劑沉降,底流由尾煤壓濾機處理,通過截粗大幅度減少了進入壓濾機的尾煤量,細煤泥回收充分,溢流濃度達到10 g/L以下,達到了固液分離徹底、洗水良性循環(huán)、清水選煤的目的。

4 分選指標及經(jīng)濟效益分析

不脫泥無壓三產(chǎn)品重介工藝使用1年來與采用跳汰粗選+重介精選工藝相比,在原料煤基本相同的條件下,分選指標及經(jīng)濟效益十分顯著。

4.1 分選指標

兩種工藝中煤、矸石浮沉組成對照見表1,兩種工藝分選指標對照見表2。

表1 兩種工藝中煤、矸石浮沉組成對照表

表2 兩種工藝分選指標對照表

從以上2個表中的數(shù)據(jù)可以看出,三產(chǎn)品重介旋流器選煤工藝的分選指標明顯好于原有的選煤工藝指標。

(1)損失降低。最終中煤產(chǎn)品小于1.4 g/cm3含量由15.54%降低到6.38%,降低了9.16個百分點,中煤中帶矸石量即大于1.8 g/cm3含量由43.17%降低到14.19%,降低了28.98個百分點,極好地改善了中煤質(zhì)量。矸石小于1.4 g/cm3含量由1.05%降低到0,1.4～1.8 g/cm3部分含量由8.01%降低到1.55%,降低了6.46個百分點,排出了真正純矸石。

(2)分選精度高。從分選的角度,可以把跳汰機和粗精煤重介(或中煤重介)看成是一個綜合的三產(chǎn)品旋流器,對跳汰粗精煤而言,把跳汰中煤和重介中煤合并起來,看成是最終中煤產(chǎn)品,把跳汰矸石和重介精煤視為最終產(chǎn)品,而中煤重介是把重介精煤和跳汰精煤合并,這樣,其綜合分選精度與三產(chǎn)品旋流器的分選精度就有了可比性。由于跳汰機和三產(chǎn)品重介旋流器一個先排矸和一個先出精煤,因此,跳汰機的E2對應(yīng)于三產(chǎn)品重介旋流器的E1,相應(yīng)E1對應(yīng)E2。由表1和表2改造前后數(shù)據(jù)對比可以看出,一段可能偏差降低0.15左右、二段可能偏差降低了0.05左右,重介旋流器的分選精度明顯高于跳汰與二產(chǎn)品重介選煤工藝。

(3)數(shù)量效率。馬頭選煤使用無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器后,由表2月綜合數(shù)據(jù)比較,數(shù)量效率提高6個百分點以上。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟指標

馬頭選煤廠兩種工藝經(jīng)濟指標對照見表3。

表3 馬頭洗選廠兩種工藝經(jīng)濟指標對照表

由表3可知,應(yīng)用不脫泥無壓三產(chǎn)品重介工藝技術(shù)后,在同樣生產(chǎn)10級冶煉焦精煤的條件下,精煤產(chǎn)率提高了3.89%,全年入洗原煤400余萬t,即多產(chǎn)精煤15.56萬t。在目前市場條件下,精煤與中煤價格差為680元/t,全年增加收入10580.8萬元,節(jié)約電費796.4萬元,節(jié)約介質(zhì)68萬元,節(jié)約人工費1353萬元,合計年增收節(jié)支12798.2萬元。經(jīng)濟效益十分顯著,該工藝是國內(nèi)選煤業(yè)提高技術(shù)經(jīng)濟效益的發(fā)展方向與途徑。