楊 麗，朱守其，馮 永，張光玉，劉 靜

(棗莊礦業(yè)集團 高莊煤業(yè)有限公司，山東 棗莊277605)

高莊選煤廠隸屬于棗莊礦業(yè)集團高莊煤業(yè)有限公司，為礦井型選煤廠，煤種屬低灰、低硫、高發(fā)熱量、強結(jié)焦性和成焦率較高的1/3焦煤，產(chǎn)品主要為6級和8級冶煉精煤。2014年為滿足礦井提升原煤全重介入選的要求，拆除跳汰系統(tǒng)，增設(shè)一套重介系統(tǒng)，改造后選煤廠擁有0.90 Mt/a不脫泥重介系統(tǒng)和2.40 Mt/a脫泥重介系統(tǒng)，核定生產(chǎn)能力為3.30 Mt/a，精煤產(chǎn)率在65%左右。

在選煤生產(chǎn)中，精煤產(chǎn)率既是重要的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，也是關(guān)鍵的經(jīng)濟指標(biāo)，精煤產(chǎn)率的高低直接影響洗選經(jīng)濟效益。因此，選煤廠結(jié)合生產(chǎn)實際，集中力量開展技術(shù)攻關(guān)，重點加強淺槽重介分選、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、TBS分選、浮選等環(huán)節(jié)的精細(xì)化控制，完善浮選生產(chǎn)工藝，加強日常生產(chǎn)煤質(zhì)、設(shè)備等管理，有效控制選煤三率，即中矸帶煤率、浮選精煤產(chǎn)率和選煤數(shù)量效率，實現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化[1-3]。

1 煤質(zhì)特征及工藝流程

1.1 原煤粒度組成

取高莊選煤廠入選原煤煤樣進(jìn)行粒度組成分析，結(jié)果見表1。

由表1可知：原煤灰分為24%，為中灰煤；主導(dǎo)粒級為13～6 mm粒級，產(chǎn)率為26.02%，灰分為23.85%；各粒級灰分隨著粒度的減小而降低，表明煤質(zhì)脆易碎；<0.5 mm煤泥產(chǎn)率為12.69%，灰分為19.45%。

1.2 原煤可選性

取高莊選煤廠原煤中50～1 mm粒級和1～0.25 mm粒級原煤分別進(jìn)行篩分浮沉試驗，并進(jìn)行可選性分析，結(jié)果見表2、表3。

表1 原煤篩分組成Table 1 Raw coal screening analysis %

表2 50～1 mm粒級原煤浮沉組成Table 2 Float-and-sink data of the 50-1 mm raw coal %

表3 1～0.25 mm粒級原煤浮沉組成Table 3 Float-and-sink data of the 1-0.25 mm raw coal %

根據(jù)表2、表3數(shù)據(jù)繪制原煤可選性曲線，如圖1、圖2所示。

由表2和圖1可知：當(dāng)要求精煤灰分為8%時，理論分選密度為1.58 g/cm3，理論產(chǎn)率為73.92%，δ±0.1含量為8.71%，扣除沉矸后為11.07%，可選性等級為中等可選。

由表3和圖2可知：當(dāng)要求精煤灰分為8%時，理論分選密度為1.69 g/cm3，理論產(chǎn)率為83.33%，δ±0.1含量為1.48%，扣除沉矸后為1.77%，可選性等級為易選。

圖1 50～1 mm原煤可選性曲線

圖2 1～0.25 mm原煤可選性曲線

1.3 工藝流程

目前無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器最大直徑可達(dá)1 500 mm，但應(yīng)用較少，直徑1 400 mm無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器應(yīng)用較為廣泛，且處理效果較好。針對該廠情況，選用1臺WTMC1400/1000型無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，處理能力可達(dá)2.40 Mt/a。由于大直徑重介質(zhì)旋流器對煤泥分選效果較差，因此高莊選煤廠采用原煤預(yù)先脫泥(1mm)+無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器(50～1 mm)+干擾床分選機(1～0.25 mm)+浮選(0.25～0 mm)聯(lián)合分選工藝。其原則流程如圖3所示。

圖3 選煤原則流程

50～0 mm粒級原煤采用篩孔尺寸為1 mm的香蕉篩進(jìn)行濕法脫泥；50～1 mm粒級采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選；1～0 mm粒級經(jīng)0.25 mm水力旋流器組濃縮分級后，>0.25 mm粒級底流進(jìn)入干擾床分選機進(jìn)行分選，精煤進(jìn)入振動弧形篩初步脫水，再通過煤泥離心機脫水后最終成為精煤。水力旋流器的溢流和干擾床分選后精煤弧形篩的篩下水作為浮選入料，粒級為0.25～0 mm的浮選精煤采用快開式隔膜壓濾機進(jìn)行脫水，脫水后的產(chǎn)品摻入精煤。

通過重介主選、粗煤泥分選、細(xì)煤泥浮選的聯(lián)合工藝對原煤進(jìn)行分級分選，解決了單一大直徑重介質(zhì)旋流器不能對煤泥進(jìn)行高效分選的問題，實現(xiàn)了粗煤泥和細(xì)煤泥的高效回收，有效地保證了選煤數(shù)量效率，實現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化。

2 管理思路及措施

2.1 管理思路

由于選煤管理是一項系統(tǒng)性工作，單純從一個點或面上做工作，很難實現(xiàn)選煤管理工作的全面提升，要樹立全局觀念和“一盤棋”思想，發(fā)揮好各環(huán)節(jié)的協(xié)同作用，形成有效合力。

通過實行精細(xì)化管理樹枝圖(圖4)分析，認(rèn)真地排查各個環(huán)節(jié)中影響煤質(zhì)的主要因素，找出環(huán)節(jié)中存在的十大要因，通過強化硬件分選設(shè)備運行效果管理(淺槽排矸系統(tǒng)管控、改善重介質(zhì)旋流器的分選效果、提高水力旋流器的分級要求、保證干擾床分選機分選效果、控制浮選機分選效果)、以及配套軟件管理體系的完善(科學(xué)制定生產(chǎn)指標(biāo)、強化快速檢測管理、嚴(yán)格煤質(zhì)考核、加強設(shè)備管理、加強職工培訓(xùn))，對造成煤質(zhì)降低的顯性和隱性影響點分別制定有針對性的防控措施，使每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都處于可控狀態(tài)，保證了選煤三率，實現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化，創(chuàng)造較好的社會效益和經(jīng)濟效益[4-7]。

圖4 精細(xì)化管理樹枝分析圖

2.2 強化硬件運行效果管控

2.2.1 強化淺槽排矸系統(tǒng)管控[8]

(1)排雜、排矸提質(zhì)。通過手選環(huán)節(jié)及時揀出大塊矸石、鐵器及木料等，防止雜物進(jìn)入淺槽重介分選機，從而影響其排矸分選效果。為保證手選崗位高效運行，要求崗位人員配置保證在兩人以上。手選后原煤進(jìn)入淺槽重介分選機進(jìn)行分選，為了發(fā)揮重介淺槽系統(tǒng)自動排矸的優(yōu)勢，要求其分選密度不得低于1.65 g/cm3，進(jìn)而保證原煤的排矸效果，切實降低入選原煤灰分，提高原煤質(zhì)量。

(2)控制原煤粒度。定期巡查原煤分級篩和原煤破碎機，確保其破碎粒度，保證入倉原煤粒度控制在<50 mm粒級范圍內(nèi)，為后續(xù)重介分選系統(tǒng)提供粒度合格的原煤。

(3)分倉分儲。針對井下采面煤質(zhì)硫分的變化，選煤廠通過倉上閘板將混煤分別儲存在高硫倉、低硫倉內(nèi)，并根據(jù)原煤提升能力、精煤銷售計劃，及時調(diào)整倉儲和洗選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)產(chǎn)銷協(xié)同，滿足用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。

2.2.2 改善重介質(zhì)旋流器的分選效果[9]

高莊選煤廠三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器處理能力在500～550 t/h之間，分選密度在1.5～1.6 g/cm3之間，合格介質(zhì)中煤泥含量在20%左右，介質(zhì)循環(huán)量在1 800～2 200 m3/h之間。

為保證重介質(zhì)旋流器的分選效果，采用原煤脫泥工藝，一是可有效減少高灰細(xì)泥對精煤的污染；二是脫泥后入選原煤粒級變窄，重介分選精度更高；三是避免大量煤泥進(jìn)入介質(zhì)系統(tǒng)，導(dǎo)致合介分流量增大，造成介質(zhì)密度系統(tǒng)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響重介質(zhì)旋流器的分選精度。

另外，在生產(chǎn)中盡量保證介質(zhì)密度、旋流器入料壓力的穩(wěn)定，控制介質(zhì)桶液位。

2.2.3 提高水力旋流器的分級要求

通過從入料濃度、壓力、底流口尺寸等一些影響旋流器分選效果的因素入手，選煤廠進(jìn)行了有效的檢查和管控，確保了煤泥分級旋流器的高效運轉(zhuǎn)[10]。

(1)煤泥水力旋流器正常工作狀態(tài)下，底流濃度應(yīng)保證在50%左右，才能滿足干擾床分選機入料濃度在40%～60%范圍內(nèi)的要求，但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)其底流濃度時高時低，于是高莊選煤廠將煤泥水力旋流器入料泵增加了變頻，通過調(diào)整入料泵的頻率來調(diào)整入料壓力，進(jìn)而穩(wěn)定旋流器的入料濃度。

(2)正常工作狀態(tài)下，煤泥旋流器底流呈20°～30°的傘狀噴角噴出，空氣從傘中心處進(jìn)入，從而形成低壓空氣柱，因此每小時須檢測一次底流的噴射狀態(tài)，以此判斷旋流器是否正常運行。

(3)入料壓力是影響水力旋流器分選效果的重要因素，為保證水力旋流器能夠高效分選，要求入料壓力在0.1～0.15 MPa之間,崗位司機須每小時檢查一次，并做好記錄，若壓力低于0.1 MPa，及時檢查管路及泵是否正常工作。

(4)煤泥旋流器的底流口在設(shè)備運行中會不斷地增加磨損，導(dǎo)致底流量變大，底流細(xì)粒煤泥含量增加，影響干擾床分選機的分選效果。因此每月須檢查一次底流口，若發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重，必須立即更換。

2.2.4 保證干擾床分選機的分選效果

通過干擾床分選機在不同煤質(zhì)條件下的適用性研究，建立了不同煤質(zhì)洗選條件下的隨動性考核、指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)?？己艘詢?nèi)灰為首要判定要素，劃分為<6%、6%～6.3%、>6.3%三級，然后依次確定各區(qū)間的精礦(尾礦)考核標(biāo)準(zhǔn)，解決了固定單一考核的區(qū)間與干擾床分選機本身洗選精度的矛盾關(guān)系，間接提高了干擾床分選機的適應(yīng)性。

通過改變脫泥篩縫控制入料粒度、縮小旋流器底流口減少夾帶細(xì)泥量、增加弧形篩高壓噴水用以除灰脫泥等技術(shù)改造，有效消除了干擾床分選機適應(yīng)性的制約性因素，保證了其最佳分選效果。在管理上定期清理洗水分配室內(nèi)的煤泥和堵塞的紊流塞孔，保證分選機頂水的正常與穩(wěn)定，確保形成分選室內(nèi)均勻穩(wěn)定的干擾床層，保證干擾分選機的分選效果。

2.2.5 控制浮選機分選效果

針對在技術(shù)管理上只有部分煤泥水進(jìn)入浮選，精煤產(chǎn)率低的問題，實施了二次浮選系統(tǒng)升級改造，從而保證煤泥水全部進(jìn)入浮選，實現(xiàn)效益的最大化。同時，結(jié)合選煤廠實際，在生產(chǎn)運行中總結(jié)出提高浮選運行效率的途徑，主要包括調(diào)節(jié)入浮煤泥水濃度、煤泥水入料量、充氣量、煤漿液面高低及藥劑制度等，來控制浮選機的分選效果[11]。

(1)強化入浮煤泥水濃度控制。為有效解決當(dāng)浮選入料濃度>80 g/L時，浮選精度不理想的問題，選煤廠通過在浮選入料桶添加調(diào)漿水對浮選入料濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體方案為：將浮選廠房外循環(huán)水管道引入一路DN50管道進(jìn)入廠房一層浮選入料桶，增加氣動閥門控制。當(dāng)檢測到浮選入料濃度>80 g/L時，開啟閘門進(jìn)行補水。

(2)強化充氣量控制。高莊選煤廠浮選機的空氣一般由套筒進(jìn)入，可通過套筒上的進(jìn)氣孔蓋板調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，當(dāng)減少進(jìn)氣孔的面積時，充氣量急劇降低，吸漿量稍有增大，因此在保證充氣量的同時，還應(yīng)考慮吸漿量等其他因素。充氣量太大，容易造成液面翻花，使充氣分布不均勻，惡化浮選效果；反之，充氣量不足，不能形成足夠數(shù)量的氣泡，則降低精煤產(chǎn)率。

(3)強化浮選維護(hù)管理。一是開車前手動檢查攪拌機構(gòu)大傳動輪、刮板機構(gòu)等，查看各部件是否運轉(zhuǎn)靈活；二是檢查各加藥點，根據(jù)要求注入各種潤滑油；三是在系統(tǒng)檢修期間(每兩個月一次)檢查假底、葉輪磨損情況，及時更換磨損部件。

2.3 完善軟件管理體系

2.3.1 科學(xué)制定生產(chǎn)指標(biāo)

高莊選煤廠產(chǎn)品構(gòu)成中浮選精煤灰分偏高，因其占精煤總量比例較高，嚴(yán)重影響了精煤質(zhì)量。為了最大程度地提高精煤產(chǎn)率，在操作上確定“重介?；曳?，浮選?；厥铡钡脑瓌t，合理優(yōu)化選煤參數(shù)，強化過程管控。生產(chǎn)中將工藝系統(tǒng)中每個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)指標(biāo)、工藝運行參數(shù)等規(guī)定清楚，按照原煤性質(zhì)的差異及產(chǎn)品種類的不同，密切關(guān)注各環(huán)節(jié)的配合，合理調(diào)整重介主選、粗煤泥分選、細(xì)煤泥浮選等工藝運行參數(shù)。同時優(yōu)化主副產(chǎn)品的配合，按照各自灰分區(qū)間進(jìn)行分選，使各工藝環(huán)節(jié)在合理、有效配合的條件下完成各自的數(shù)量、質(zhì)量指標(biāo)任務(wù)，使產(chǎn)品產(chǎn)率、經(jīng)濟效益最大化。該選煤廠洗選環(huán)節(jié)指標(biāo)見表4。

表4 洗選環(huán)節(jié)指標(biāo)

2.3.2 強化快速檢測管理

煤質(zhì)化驗在煤炭洗選過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，用于指導(dǎo)選煤生產(chǎn)。因此，選煤廠建立工作質(zhì)量檢驗管理體系，嚴(yán)格按照規(guī)定的時間、地點進(jìn)行取樣，操作嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)，保證檢測頻率，縮短檢測周期，及時提供真實可靠的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)選煤操作，全方位地把控好質(zhì)量過程。完善網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)快報傳輸系統(tǒng)，將各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)及各線性回歸方程輸入計算機，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)日報傳輸、統(tǒng)計、預(yù)報及數(shù)據(jù)共享。

在確定精煤浮物產(chǎn)率與灰分關(guān)系的基礎(chǔ)上，將各個線性回歸方程輸入計算機，如在日常技術(shù)檢查中，將原煤快速浮沉的浮物灰分和精煤快速浮沉的浮物產(chǎn)率輸入計算機，即可得知精煤快灰，充分發(fā)揮了精煤浮沉的預(yù)測、預(yù)報作用。其浮沉預(yù)測快灰界面如圖5所示。

2.3.3 嚴(yán)格煤質(zhì)考核

選煤廠定期對原煤可選性、產(chǎn)品粒度浮沉組成、設(shè)備工作效果等方面進(jìn)行專項檢查。細(xì)化外運精煤灰分考核區(qū)間，不斷修訂完善重介和浮選兩個關(guān)鍵崗位的考核辦法，以科學(xué)的數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)，不斷提高精煤產(chǎn)率，保證煤炭質(zhì)量指標(biāo)。為加強精煤質(zhì)量管理，每2 h抽查化驗一次精煤質(zhì)量指標(biāo)，當(dāng)指標(biāo)不合格時，立即調(diào)整選煤參數(shù)，并做好記錄、建好臺帳、及時調(diào)度，從而確保精煤各項指標(biāo)合格。

圖5 浮沉預(yù)測快灰界面Fig.5 The interface for rapid determination of clean coal ash based on float-and-sink data

為強化副產(chǎn)品指標(biāo)的考核，選煤廠建立了完善的尾煤泥灰分、中矸帶煤指標(biāo)考核體系，設(shè)立專項獎勵資金，通過經(jīng)濟杠桿的調(diào)節(jié)作用，獎優(yōu)罰劣，實現(xiàn)指標(biāo)與工資收入掛鉤的良性循環(huán)機制，引導(dǎo)職工的工作積極性，提高其操作水平，切實做好副產(chǎn)品指標(biāo)管控工作，避免跑煤問題，實現(xiàn)精煤產(chǎn)率最大化。其日常浮沉化驗標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表5 日常浮沉化驗標(biāo)準(zhǔn)

2.3.4 加強設(shè)備管理

加強設(shè)備全生命周期管理，做好機電設(shè)備的日常維護(hù)和維修工作，重新制定并細(xì)化了設(shè)備的巡檢標(biāo)準(zhǔn)，包括選煤廠每月三次設(shè)備健康查體、每月兩次篩縫檢查的機制，車間每月旬檢、班組每日巡檢制度，以及規(guī)定設(shè)備巡查人、包機人，充分利用好現(xiàn)場停車時間，做好設(shè)備維修維護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋，并妥善處理，初期就將設(shè)備隱患消滅掉，保障系統(tǒng)穩(wěn)定高效地運行。生產(chǎn)中組織協(xié)調(diào)各崗位工負(fù)責(zé)、配合的進(jìn)行工作，減少啟車、停車次數(shù)，保證生產(chǎn)的正常連續(xù)運行[12]。以淺槽重介分選機的設(shè)備點檢內(nèi)容為例進(jìn)行說明(表6)。

2.3.5 加強職工培訓(xùn)

高莊選煤廠職工技能培訓(xùn)注重理論聯(lián)系實際，主要采用動態(tài)+靜態(tài)的培訓(xùn)方式，加強人才培訓(xùn)，提高職工的各方面素質(zhì)。

(1)創(chuàng)新培訓(xùn)方式。采取現(xiàn)場實景培訓(xùn)、班前班后會教育培訓(xùn)、技師大講堂、勞模工作室、巾幗工作室等多種方式，使每一個崗位工掌握工藝系統(tǒng)控制的操作要領(lǐng)，保證對生產(chǎn)的波動進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的判斷和調(diào)整。

(2)開展“以師帶徒”的模式。簽訂師徒合同，建立學(xué)習(xí)型組織，規(guī)范師帶徒的考核內(nèi)容，選煤廠每季度對徒弟進(jìn)行一次理論、實踐考核，對考核通過的徒弟及其師傅給予獎勵，否則予以處罰。

(3)開展“技術(shù)比武”活動，全面考察崗位司機的業(yè)務(wù)技術(shù)。選煤廠規(guī)定每三個月進(jìn)行一次車間比武，每年進(jìn)行一次廠級比武，采用理論、實踐、日常工作按比例進(jìn)行考核的模式，優(yōu)獎劣罰，激發(fā)了業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)的積極性。

(4)積極采取“引進(jìn)來走出去”戰(zhàn)略。邀請浮選藥劑廠家、煤質(zhì)處專家現(xiàn)場指導(dǎo)，并組織人員赴柴里、付村選煤廠取經(jīng)學(xué)習(xí)，使職工在較短的時間內(nèi)具備獨立工作的技能。

3 效果分析

通過加強選煤廠工藝環(huán)節(jié)控制、技術(shù)革新和強化生產(chǎn)管理，充分挖掘了現(xiàn)有的生產(chǎn)潛力，保證了工藝系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。管控項目于2017年第四季度開始實施，實施前后三個季度數(shù)量效率對比見表7。

由表7可知，在保證精煤產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，項目實施后中矸帶煤率降低至1%以下，實際精煤產(chǎn)率提高了4.5個百分點左右，選煤數(shù)量效率明顯提高，為企業(yè)創(chuàng)造了數(shù)千萬元的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

高莊選煤廠通過系統(tǒng)化梳理，確定了對選煤系統(tǒng)運行效果有重大影響的十大環(huán)節(jié)，并針對性地進(jìn)行精細(xì)化管控，確保了各環(huán)節(jié)處于在控狀態(tài)，切實地降低了中矸帶煤率，提高了浮選精煤產(chǎn)率及數(shù)量效率。高莊選煤的管理實踐創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益，可為其他選煤廠的系統(tǒng)管理提供參考和借鑒。

表6 淺槽重介分選機的設(shè)備點檢內(nèi)容

表7 項目實施前后三個季度數(shù)量效率對比Table 7 Comparison of organic efficiencies recorded during the 3 quarters before and after upgrading of management %