楊正軻，張 麗

（1.兗礦集團南屯煤礦選煤中心，山東鄒城 273515；2.兗礦集團南屯煤礦教培中心，山東鄒城 273515）

0 引言

兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦選煤中心隸屬于兗州煤業(yè)股份有限公司，1989年建成，年設計入洗能力1.8 Mt，經過幾次技術改造后現(xiàn)核定實際入洗能力3 Mt/a，2007年8月以后主要產品為2號精煤、2號動力煤，屬礦井型煉焦煤選煤中心。南屯煤礦選煤中心選煤工藝采用單一跳汰混合入洗的工藝流程，原煤經跳汰機分選后，洗矸回填，洗中煤供電廠用煤或地銷，精煤經過分級、脫水后形成產品裝倉外運或地銷。煤泥經煤泥離心機回收粗煤泥后，由壓濾機回收細煤泥供科澳電鋁公司電廠燃料用煤。

從表1中可以看出壓濾煤泥平均產率為12.77%，根據實際生產情況，系統(tǒng)煤泥產率最高時可達16.19%左右，并且原煤煤質有惡化的趨勢，存在煤泥產率進一步增加的趨勢。2013年1～10月壓濾煤泥平均產率為8.78%，灰分26.78%，水分25.9%。從礦井的采場條件來分析，井下采場以九采區(qū)和邊角煤為主，泥化程度會越來越嚴重，煤泥的含量呈增大趨勢。

表1 2010-2013年煤泥產量統(tǒng)計

盡管南屯煤礦選煤中心地面生產系統(tǒng)設施雖然已比較完善，能夠生產出滿足市場需求的多種產品，但是由于廠內煤泥回收系統(tǒng)的工藝環(huán)節(jié)不完善，造成了壓濾煤泥產量過高，達不到公司規(guī)定的要求，因此必須對現(xiàn)有地面工藝系統(tǒng)進行改造，增加低灰煤泥回收系統(tǒng)，優(yōu)化產品結構；另一方面，由于細煤泥中的末精煤沒有有效回收，造成大量的經濟損失，而且給后續(xù)煤泥水處理帶來嚴重的問題。因此，有必要在煤質分析的基礎上，考慮增加細煤泥分選回收環(huán)節(jié)，不但可以分選出較大部分的末精煤，而且可以緩解煤泥水處理系統(tǒng)的壓力。

為了改善選煤中心運行狀況，優(yōu)化選煤中心產品結構，提高公司的經濟效益和市場競爭力，針對選煤中心煤泥水系統(tǒng)的改造勢在必行。該項目實施后可提高選煤中心末精煤回收率，降低煤泥水處理系統(tǒng)負荷，降低壓濾煤泥產率，提高選煤中心經濟效益。

1 煤質特征及可選性

通過煤粉小篩分試驗、浮選藥劑制度選擇試驗、浮選參數(shù)試驗、煤粉分步釋放試驗等結果，繪制出煤粉分步釋放曲線圖（圖1）。

從圖1中可以查出，當滿足精煤灰分＜10%的要求時，煤粉的可浮性為：浮選精煤產率rc=53%，浮選精煤灰分Ad,c=9.80%，浮選入料灰分Ad,f=27.90%，則可燃體回收率Ec=rc(100-Ad,c）/（100-Ad,f=66.31%，可燃體回收率Ec在60.1%～80.0%，按照MT/T 259—1991《煤炭可浮性評定方法》規(guī)定，此時該煤粉的可浮性為中等可浮。

圖1 煤粉分布釋放曲線

2 煤泥水處理流程改造

根據設計原則以及煤泥量計算，改造后的煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。撈坑溢流進入一段濃縮池進行濃縮，濃縮池溢流作為循環(huán)水，底流經原有隔粗系統(tǒng)進行粗煤泥回收，回收粗煤泥后的煤泥水，即濃縮旋流器組溢流、高頻篩篩下水、離心機離心液等，全部由集中水池打入新增浮選機，浮選精煤通過新增快開式壓濾機進行脫水，經刮板機運至精煤皮帶進入精煤系統(tǒng)。浮選尾礦進入原壓濾濃縮池進行尾煤濃縮，濃縮底流經壓濾車間原有以及新增快開壓濾機回收最終的煤泥。

圖2 改造后煤泥水系統(tǒng)流程

3 工藝設備布置

浮選車間東西長4跨21.5 m，南北寬3跨19 m，高28.5 m。車間工藝布置：車間18.6 m平面和14.4 m平面分別布置3臺精煤壓濾機和3臺煤泥刮板運輸機，10.4 m平面上布置3臺圓盤給料機，7.9 m平面布置兩臺浮選機以及1臺精煤帶式輸送機、1臺煤泥破碎機，0.00 m平面設有浮選精礦池、浮選尾礦池、精煤濾液池等，并設有配電室，跨過原產品膠帶走廊設有精煤泥轉載膠帶走廊，煤泥轉載膠帶走廊長22.5 m，寬4 m，高11 m，壓濾精煤由煤泥破碎機破碎后經帶式輸送機轉載進入原精煤皮帶。

4 自動化系統(tǒng)設計

為了使得系統(tǒng)高效可靠，充分考慮系統(tǒng)的兼容性、適用性及經濟性，PLC選用昆騰系列產品，上位軟件選用美國通用公司Cimplicity8.0，該軟件為全中文界面，工作于Window XP系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)圖形監(jiān)控、動態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據采集管理、狀態(tài)趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能，該軟件易學易維護，在我國各行業(yè)應用廣泛。上位機與PLC系統(tǒng)之間通過以太網進行數(shù)據交流，PLC主站柜放置在新增浮選低壓配電室內，可通過以太網通訊與選煤中心原有集控系統(tǒng)連接成一套完整的PLC系統(tǒng)。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)也可與控制系統(tǒng)連接，組成全廠自動化系統(tǒng)（圖 3）。

圖3 自動化系統(tǒng)圖

5 實際應用效果

2014年3月完成技改項目，經過聯(lián)合試運轉及帶料試運轉后，4月1日正式投入生產。新的浮選工藝及設備對于選煤中心相關技術人員及職工來說都是陌生的，在浮選系統(tǒng)調試完成后，在采用常規(guī)控制浮選尾礦閘板、變換充氣量和入浮量等方法后，浮選精煤灰分仍然居高不下，普遍在15%以上，離公司規(guī)定的10%以下相差甚遠。如何能夠在最短時間內浮出合格精煤，將浮精灰分控制在10%以下，達到公司要求，是制約浮選改造項目能否取得成功的關鍵。為了找到降低浮精灰分的方法，通過對煤質進行分析，多次做浮選試驗，對起泡劑和捕收劑的用量和比例進行研究，最終，制定出最適合南屯煤礦煤質的藥劑制度，用以指導浮選生產。

6 浮選試驗

進行浮選試驗得到3組數(shù)據，表2是在入料灰分23.32%，藥劑添加量1000 g/t，8種捕收劑狀態(tài)下的浮選試驗數(shù)據統(tǒng)計。

表2 浮選試驗數(shù)據統(tǒng)計1

針對選定的捕收劑及起泡劑，在行業(yè)普遍認定的最佳入浮濃度80 g/L條件下，找出最佳的2種藥劑添加比例及用量。結果見表3，本著滿足指標已經盡量少用藥的原則，確定藥劑用量1200 g/t，藥劑添加比例12:1。入料灰分24.67%，入浮濃度82 g/L。

對不同入浮濃度條件下的浮精灰分進行試驗，找出能滿足質量要求的入浮濃度范圍。結果見表4，最終得出，入浮濃度≤150 g/L，最好＜120 g/L。

通過以上浮選試驗，形成了藥劑添加制度，用以規(guī)范和指導浮選司機操作（表5）。

表3 浮選試驗數(shù)據統(tǒng)計2

表4 浮選試驗數(shù)據統(tǒng)計3

表5 浮選藥劑添加對照表

經過不到1個月的時間，成功浮出合格精煤，各項技術指標均達到公司要求，真正做到“煤泥水全入浮”。同時，浮精塊灰、尾礦灰分、浮精產率、藥劑消耗等都達到公司標準，同時領先于其他兄弟礦井。運行至今，南屯煤礦浮選系統(tǒng)沒有出現(xiàn)大型設備故障，自動化及監(jiān)控系統(tǒng)運行平穩(wěn)，整個6層廠房只需2～3人即可完成生產任務，浮出的精煤摻入精煤產品皮帶，每年可多創(chuàng)經濟效益2000多萬元人民幣。