尹德江,羅元富,耿慶官,葛家君,公緒文,蔣春忠
(1.水城礦業(yè)集團(tuán)公司二塘選煤廠,貴州 六盤水 553012;2.山西約翰芬雷華能設(shè)計(jì)工程有限公司,北京 100004;3.威海市海王旋流器有限公司,山東 威海 264203)
二塘選煤廠由原煤炭部重慶設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),始建于1994年底,2000年1月正式投產(chǎn)。該廠原設(shè)計(jì)采用跳汰粗選、重介旋流器精選、煤泥濃縮浮選聯(lián)合工藝流程,后為適應(yīng)選煤技術(shù)的發(fā)展與煤炭市場(chǎng)的需要,于2002年改為無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選、煤泥直接浮選工藝流程[1-5],年入選能力達(dá)1.8 Mt,主要產(chǎn)品為十一級(jí)煉焦精煤、洗混煤和篩混煤。2013年,二塘選煤廠開始擴(kuò)能改造,新增了設(shè)計(jì)能力為4.5 Mt/a的生產(chǎn)系統(tǒng),采用動(dòng)篩排矸、三產(chǎn)品重介旋流器分選、TBS粗煤泥分選及浮選的分級(jí)入選方式,大幅度提高了選煤廠的原煤處理能力[6-8]。
二塘選煤廠主要入選大灣煤礦、盛遠(yuǎn)公司兩礦井生產(chǎn)的原煤,其中盛遠(yuǎn)公司主要開采原煤有4#煤、8#煤、9#煤和11#煤。在兩礦開采的原煤中,大灣煤礦開采2#煤、4#煤和11#煤。在兩礦開采的原煤中,2#煤和4#煤均屬高灰原煤,精煤產(chǎn)率低,矸石含量高;11#號(hào)煤屬中灰原煤,精煤產(chǎn)率相對(duì)較高,矸石含量也不低;8#煤和9#煤因開采量極低,暫不加以考慮。各煤種三級(jí)浮沉數(shù)據(jù)見表1。
表1 各入選煤質(zhì)三級(jí)浮沉數(shù)據(jù)表
從表1可看出,二塘選煤廠主要入選的幾種原煤煤質(zhì)均較復(fù)雜,不僅矸石量大,灰分較高,而且不同煤層之間的分選密度差異也比較大。
鑒于煤種多且復(fù)雜的現(xiàn)狀,根據(jù)各煤種年產(chǎn)量,最終確定采用配煤入選方式進(jìn)行原煤洗選,各煤種配選比例按照實(shí)際生產(chǎn)時(shí)各煤種供應(yīng)量與煤質(zhì)情況確定。對(duì)配比后的入選原煤煤質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析,篩分試驗(yàn)結(jié)果見表2,浮沉試驗(yàn)結(jié)果如表3,可選性曲線如圖1所示。
表2 入選原煤(80~0.5mm粒級(jí))篩分試驗(yàn)結(jié)果
表3 入選原煤(80~0.5mm粒級(jí))浮沉試驗(yàn)結(jié)果
圖1 入選原煤(80~0.5 mm粒級(jí))可選性曲線
由入選原煤的篩分、浮沉和可選性試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出:
(1)入選原煤中大顆粒物料以高灰矸石為主,其中>13 mm粒級(jí)物料占60.98%,且灰分均超過60%,大塊矸石較多。
(2)<0.5 mm粒級(jí)煤泥僅占7.22%,灰分為34.9%,入選原煤中原生煤泥量低,煤質(zhì)易碎,不易泥化,故粗煤泥中精煤量將相對(duì)較高,需進(jìn)行必要分選回收。
(3)>1.8 kg/L高密度級(jí)含矸量很高,達(dá)到63.2%,灰分為74.77%;<1.4 kg/L低密度級(jí)精煤僅占16.01%,灰分為10.99%。說明原煤內(nèi)在灰分高,精煤產(chǎn)率低。
(4)當(dāng)精煤灰分要求為10.5%時(shí),原煤理論分選密度為1.388 kg/L,理論精煤產(chǎn)率為14.825%,分選密度±0.1含量為49.3%(去矸),原煤可選性屬極難選煤種。
根據(jù)入選原煤的煤質(zhì)特性,確定了二塘選煤廠的主要分選工藝流程(圖2):入選原煤通過篩縫為50 mm的重型原煤分級(jí)篩分級(jí)后,>50 mm粒級(jí)原煤經(jīng)檢查性手選,之后進(jìn)入液壓動(dòng)篩跳汰機(jī)進(jìn)行排矸,選出的大塊精煤進(jìn)行破碎后,和分級(jí)篩篩下原煤一起進(jìn)入主選系統(tǒng),由三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)選出精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品。重介系統(tǒng)的精煤磁選尾礦通過分級(jí)濃縮后,底流進(jìn)入TBS煤泥分選機(jī),再次分選出精煤和尾煤兩種產(chǎn)品,其中精煤經(jīng)離心脫水回收后作為最終精煤,尾煤經(jīng)離心脫水后作為洗混煤產(chǎn)品。細(xì)顆粒煤泥進(jìn)入一次浮選入料池,一次浮選精煤通過沉降離心機(jī)回收,離心液進(jìn)入二次浮選,二次浮選精煤由壓濾機(jī)回收;浮選尾煤進(jìn)入一段濃縮系統(tǒng),一段濃縮的溢流和尾煤沉降離心機(jī)的濾液進(jìn)入二段濃縮回收,二段濃縮的底流進(jìn)入壓濾車間回收煤泥,溢流作為循環(huán)水使用。
圖2 二塘選煤廠工藝流程(重介部分)Fig.2 The process flowsheet at Ertang Coal Washery (heavy medium separation circuit)
本次技改,根據(jù)設(shè)計(jì)工藝要求,最終選定φ1500/1100型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器(圖3)作為主選設(shè)備。
圖3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)
該設(shè)備為國內(nèi)現(xiàn)今在工業(yè)上使用的最大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器,其主要技術(shù)參數(shù)如表4所示。
表4 φ1500/1100型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工藝參數(shù)
為了解重介旋流器的各項(xiàng)工藝指標(biāo),檢測(cè)旋流器的分選效果,于2014年12月對(duì)該重介質(zhì)旋流器進(jìn)行了單機(jī)檢查。本次檢測(cè)嚴(yán)格按照GB/T478—2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》、GB/T15715—2005《煤用重選設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》等標(biāo)準(zhǔn)操作,歷時(shí) 7 d,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、分析,對(duì)重介旋流器工藝效果進(jìn)行了比較科學(xué)、客觀的評(píng)定。入料與產(chǎn)品浮沉結(jié)果如表5所示,對(duì)應(yīng)分配曲線見圖4。
表5 重介旋流器入料和產(chǎn)品浮沉試驗(yàn)結(jié)果
圖4 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器產(chǎn)品分配曲線
由表5檢測(cè)數(shù)據(jù)可知,該旋流器在生產(chǎn)過程中選出的精煤、矸石灰分穩(wěn)定,中煤中<1.4 kg/L密度級(jí)物料占10%左右,但此密度級(jí)錯(cuò)配物灰分偏高,中煤里含有10%以上的1.8~2.0 kg/L密度級(jí)的低灰矸石,未出現(xiàn)>2.0 kg/L密度級(jí)的高灰矸石。
重介旋流器產(chǎn)品評(píng)定結(jié)果如圖5所示。由圖5可知:旋流器分選精度EP1=0.022 kg/L,EP2=0.020 kg/L,數(shù)量效率為98.95%,從而表明該大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選效果較好,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,分選指標(biāo)達(dá)到了行業(yè)要求,應(yīng)用取得了成功。
根據(jù)旋流器生產(chǎn)效果分析,依據(jù)三產(chǎn)品旋流器分選下限的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)<0.5 mm粒級(jí)的入料、精煤、中煤及矸石進(jìn)行篩分浮沉檢測(cè),得到0.5~0.25 mm粒級(jí)物料分選結(jié)果(表6),并繪制出相應(yīng)分配曲線見圖6。按照MT/T 811—1999《煤用重選設(shè)備分選下限評(píng)定方法(Ⅰ)》進(jìn)行計(jì)算,得到0.5~0.25 mm粒級(jí)分選精度為0.095 kg/L。
檢測(cè)結(jié)果表明,按MT/T 811—1999《煤用重選設(shè)備分選下限評(píng)定方法(Ⅰ)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在重選工藝中,當(dāng)一粒度級(jí)的EP≤0.10 kg/L時(shí),即認(rèn)定該設(shè)備的有效分選下限達(dá)到此粒度級(jí)。因此可以判定二塘選煤廠應(yīng)用的WTMC1500/1100型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選下限已經(jīng)達(dá)到0.5~0.25 mm這一粒度級(jí)。
表6 0.5~0.25mm粒級(jí)入料與產(chǎn)品浮沉試驗(yàn)
圖6 0.5~0.25mm粒級(jí)產(chǎn)品分配曲線
二塘選煤廠4.5 Mt/a擴(kuò)建工程是針對(duì)矸石含量大、精煤產(chǎn)率低及入選原煤可選性差的情況而增設(shè)的,工藝系統(tǒng)投運(yùn)后取得了良好效果,選用的超大直徑φ1500/1100無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器較好地滿足了生產(chǎn)要求,洗選精度達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。由于我國各地區(qū)煤種復(fù)雜,且原煤可選性逐漸變差的趨勢(shì)以及煤炭工藝設(shè)備大型化的需求,二塘選煤廠超大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的應(yīng)用不僅為其他選煤廠工藝系統(tǒng)改造提供了參考,同時(shí)也為難選煤?jiǎn)蜗到y(tǒng)大型化工藝發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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