趙金況 王瀟

中國平煤神馬集團田莊選煤廠，河南平頂山 467000

田莊選煤廠是一所礦區(qū)型煉焦煤選煤廠，采用重介加浮選聯(lián)合工藝，年入洗能力600萬噸,主要生產(chǎn)灰分小于10%冶煉焦精煤。2010年開始，田莊選煤廠進行了技術(shù)改造，在原有工藝基礎(chǔ)上添加了粗煤泥分選工藝，來進一步提高精煤回收率，優(yōu)化工藝系統(tǒng)。

田莊選煤廠原有工藝環(huán)節(jié)為：入洗原煤經(jīng)五臺雙層分級篩濕篩分級出+16mm塊煤，2.5mm～16mm末煤和-2.5mm粗煤泥，塊煤進入斜輪主再選，末煤進混料桶經(jīng)重介質(zhì)旋流器分選，-2.5mm粗煤泥用角錐沉淀池分級，分級的溢流進入浮選系統(tǒng)，底流經(jīng)水力分級旋流器和篩縫0.5mm直線脫泥篩分級，旋流器溢流進入浮選系統(tǒng)，篩上物去末煤系統(tǒng)，篩下物返回角錐沉淀池。該工藝相當(dāng)于將0.5～16mm全部進入末煤系統(tǒng)采用重介質(zhì)旋流器分選，-0.5mm進入浮選系統(tǒng)，工藝相對簡化。

但實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于水力分級旋流器的磨損和實際應(yīng)用操作水平以及角錐入料變化較大時常常造成浮選系統(tǒng)跑粗，另外隨著循環(huán)和脫泥效率存在問題,相當(dāng)部分的-0.5mm 的物料進入重介系統(tǒng),影響重介旋流器的高效運行，細(xì)粒物的增加影響到重介系統(tǒng)的介質(zhì)回收，增加了介耗和煤泥水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。隨著采煤機械化程度的提高，入選原煤中煤泥的含量也逐漸增多,解決這部分粗煤泥的分選問題顯得尤為重要。

圖1 改造前

為此，在原有工藝基礎(chǔ)上，田莊選煤廠引進了兩臺CSS(Coarse Slime Separator)粗煤泥分選機，并且將原有0.5mm篩縫的脫泥篩更換為1mm篩縫脫泥，增加兩道噴水，篩下物用粗煤泥分選機分選，這樣減少了返回角錐的煤泥量，減輕了角錐的處理負(fù)擔(dān)，同時篩縫的增大保證了脫泥效果，有效地控制了進入重介系統(tǒng)的煤泥量。

圖2 改造后

1 CSS分選機的基本原理

顆粒的密度、粒度不同，在同一流體中的沉降速度也不同。高密度粗粒具有較大的沉降速度，低密度細(xì)粒的沉降速度則較小。如果提供一個上升流體速度，使其介于高密度粗粒的沉降速度和低密度細(xì)粒的沉降速度之間，則高密度粗粒將在該上升流體中沉降，而低密度細(xì)粒將上浮，從而實現(xiàn)多組分粒群按密度和粒度實現(xiàn)分離。如果粒群的粒度相等或處于很窄的粒度范圍內(nèi)，則顆粒的沉降速度取決于顆粒的密度，不同密度的顆粒在一定上升水速作用下將按密度進行分選。［1］

CSS粗煤泥分選機主體是一個圓形桶體，物料從桶體上部中心的入料桶給入，頂水從底部導(dǎo)入桶內(nèi)向上流動。物料根據(jù)其自身粒度大小和密度大小進行干擾沉降，各自的沉降速度與上升水流速度的差異形成上下不同的流動方向，而沉降速度與上升水流速度接近的物料群則在桶內(nèi)形成比較穩(wěn)定的干擾床層，干擾床內(nèi)細(xì)小的組織間隙阻礙著輕、細(xì)顆粒的沉降，這部分輕、細(xì)顆粒被迫從上部溢流而出，形成溢流產(chǎn)品，沉降快的顆粒從底部排料口排出，形成底流產(chǎn)品，從而實現(xiàn)物料的分選。

2 CSS在田莊選煤廠實際生產(chǎn)中應(yīng)用

生產(chǎn)中用CSS對選煤廠的粗煤泥進行了分選，并分別多次對入料、精煤和尾煤采樣做了篩分、浮沉試驗。試驗結(jié)果見表1、表2、表3。

從試驗數(shù)據(jù)來看，入料中+0.25mm粒級以上占56.60%，主導(dǎo)密度級為<1.5 kg/l，占入料73.81%，CSS精煤中該粒級占精礦總量的48.86%，灰分10.79%，尾礦中該粒級占尾礦總量的93.16%，灰分達(dá)到77.92%，說明>0.25mm的物料得到了較好分選，<0.25mm的入料灰分偏高，精煤產(chǎn)品中該粒級的產(chǎn)品灰分32.85%，一定程度上反映出該粒級分選效果不是很理想，至于分選下限還要靠近一步的試驗數(shù)據(jù)說明。在田莊選煤廠工藝改造中，粗精煤采用0.4mm振網(wǎng)弧形篩和脫泥篩進行脫泥，篩下水去浮選系統(tǒng)，保證了精煤產(chǎn)品質(zhì)量和回收。由表1、表2、表3 數(shù)據(jù)可以畫出入料的可選性曲線圖1、分配曲線圖2 及錯配物曲線圖3。

表1 煤泥篩分試驗結(jié)果

表2 入料煤樣浮沉試驗結(jié)果

圖1 入料的可選性曲線

圖2 分配曲線

精煤灰分=10.00% 時

理論分選比重=1.62kg/l

實際產(chǎn)率=79.91%

實際分選比重=1.64kg/l

理論產(chǎn)率=81.41%

可能偏差=0.05kg/l

數(shù)量效率=98.15%

不完善度=0.078

可選性等級屬易選

圖3 錯配物曲線

分選密度=1.64kg/L時，輕產(chǎn)物中錯配物量Mh=0.5%，重產(chǎn)物中的錯配量M1=7.1%，錯配物總量=7.60%

等誤密度=1.85kg/L時，輕產(chǎn)物中錯配物量Mh=4.8%，重產(chǎn)物中的錯配量M1=4.8%，錯配物總量=9.60%

干擾床分選過程中，粗煤泥實際上是在由水和懸浮顆粒形成的懸浮液中進行分選的，因此在本次研究中，選用可能偏差Ep 來評定干擾床分機的分選效果[2]。根據(jù)MT145評定選煤廠重選設(shè)備的工藝效果的計算方法，田莊選煤廠CSS粗煤泥分選機的可能偏差Ep為0.05 kg/L，不完善度I為0.078，數(shù)量效率η為98.15%，分選密度下的總錯配物為7.60%

3 CSS粗煤泥分選機應(yīng)用評價

從數(shù)據(jù)上看，CSS粗煤泥分選機適應(yīng)了田莊選煤廠的工藝改造，可以有效地處理0.25mm～1mm的煤泥。CSS煤泥分選機結(jié)構(gòu)簡單、控制精確，最大的特性在于“不用任何介質(zhì)、不用任何藥劑、只用循環(huán)水”即可把原生煤泥進行有效分選[3]，它的運行成功大幅度減少了進入后續(xù)重介系統(tǒng)的煤泥量，為重介質(zhì)旋流器分選創(chuàng)造了良好環(huán)境，介質(zhì)密度穩(wěn)定性控制也得到提高。

田莊選煤廠作為礦區(qū)型選煤廠，最多時候入選平頂山礦區(qū)十一個礦的來煤，煤質(zhì)變化大，當(dāng)入選原煤泥化現(xiàn)象嚴(yán)重的礦別時，原有工藝系統(tǒng)浮選壓力大，高灰細(xì)泥的循環(huán)惡化了浮選系統(tǒng)，同時煤泥量的增加也給重介系統(tǒng)帶來負(fù)擔(dān)，介耗升高。在引進CSS粗煤泥分選設(shè)備改進工藝系統(tǒng)后，由于單獨處理了0.25mm～1mm的這部分煤泥，相當(dāng)于選前脫泥，減少了煤泥對重介和浮選系統(tǒng)的影響，在煤質(zhì)相對穩(wěn)定的情況下，有效的保證了粗煤泥的分選效率，將0.25mm～1mm這部分易選煤最大程度的回收。當(dāng)前處理量1100t/h，由CSS粗煤泥分選機處理的煤泥量為112.89t/h，產(chǎn)粗精煤31.22t/h，這部分精煤的回收降低了油耗和介耗，增加了經(jīng)濟效益。實際生產(chǎn)中，2011年以來介耗平穩(wěn)下降，從2011年的2.67kg/t降至0.91kg/t，同時粗精煤用弧形篩和離心機再脫泥，質(zhì)量趨于穩(wěn)定，避免這部分精煤對最終產(chǎn)品的污染，有效的保證了精煤質(zhì)量。

[1]陳子彤.干擾床分選機工作原理及分選理論基礎(chǔ)研究[J].煤炭工程,2006（4）：64－66.

[2]趙德春.TBS 分選機在盤南公司選煤廠的應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用，2007（4）：7－8.

[3]祁澤民，符東旭等，選煤工藝的新突破-粗煤泥分選機[J].中國煤炭第34卷第7期，2008.7

[4]謝廣元.選礦學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001