吳金保，趙 煒

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 選配煤中心，寧夏 銀川751010)

金能洗煤廠設(shè)計(jì)入選能力為4.0 Mt/a，主導(dǎo)產(chǎn)品為1/3煉焦精煤，分選工藝為：原煤以1 mm預(yù)先脫泥，50～1 mm粒級(jí)煤采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1～0.2 mm粒級(jí)煤采用TBS分選，<0.2 mm煤泥進(jìn)行浮選，尾煤濃縮壓濾回收。金能洗煤廠建成投產(chǎn)后，粗煤泥分選效果較差，具體表現(xiàn)為：TBS精煤產(chǎn)品合格時(shí)，其尾礦灰分低，精煤損失大，嚴(yán)重浪費(fèi)了煉焦煤資源，影響經(jīng)濟(jì)效益。為改善粗煤泥分選效果，進(jìn)行了工藝優(yōu)化的改造實(shí)踐。

1 粗精煤分選效果差的原因分析

1.1 粗煤泥分選工藝

煤泥水桶的大部分物料來(lái)自原煤脫泥篩篩下水和精中磁選機(jī)尾礦；煤泥經(jīng)水力旋流器分級(jí)后，底流進(jìn)入TBS分選，TBS分選后的精礦和尾礦經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩和離心機(jī)脫水后分別作為粗精煤產(chǎn)品、中煤產(chǎn)品；TBS精礦振動(dòng)篩篩下水和精煤離心機(jī)離心液返回了煤泥水桶，TBS尾礦振動(dòng)篩篩下水直接打入濃縮機(jī)，中煤離心機(jī)離心液返回了中煤脫介篩[1]。粗煤泥分選工藝如圖1所示。

1.2 生產(chǎn)指標(biāo)分析

以月度生產(chǎn)指標(biāo)為例。按月綜合數(shù)據(jù)計(jì)算，當(dāng)月金能洗煤廠的總數(shù)量效率僅為88.70%，其中50～1 mm物料分選數(shù)量效率93.00%，1～0.2 mm物料分選數(shù)量效率74.00%,<0.2 mm物料分選數(shù)量效率98.00%。即使考慮到分級(jí)旋流器溢流的粗粒錯(cuò)配物也計(jì)算到浮精中[2]，以及計(jì)量誤差等因素，<0.2 mm粒級(jí)分選的計(jì)算數(shù)量效率偏高，但也客觀的反映出：金能洗煤廠1～0.2 mm粒級(jí)的粗煤泥分選效率確實(shí)偏低。同時(shí)TBS尾礦振動(dòng)篩上物料的浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)也表明，TBS尾礦中仍有大量的低灰產(chǎn)品[3-4]。

圖1 粗煤泥分選原則流程圖

化驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)值重介精煤灰分10.56 中煤帶煤損失,<1.40 g/cm3含量4.20 矸石帶煤損失,>1.80 g/cm3含量 1.80 TBS入料灰分29.26 TBS精礦灰分18.41 TBS精礦振動(dòng)篩上精煤灰分11.07 TBS尾礦灰分51.69 TBS尾礦振動(dòng)篩上尾煤灰分47.68 TBS尾礦振動(dòng)篩上<1.45 /cm3產(chǎn)率 23.00TBS尾礦振動(dòng)篩上<1.45 g/cm3灰分 11.07 浮選入料灰分24.37 浮選精礦灰分 12.40 浮選尾礦灰分 50.85

1.3 檢查性煤質(zhì)試驗(yàn)分析

(1)TBS入料和產(chǎn)品的篩分、浮沉試驗(yàn)。對(duì)TBS的入料、精礦、尾礦分別做篩分、浮沉試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 TBS入料和產(chǎn)品的篩分試驗(yàn)Table 2 Screen analysis of feed and product of Teetered-bed separator (TBS) %

按精煤灰分16.29%計(jì)算，TBS精礦理論產(chǎn)率80.08%。按二產(chǎn)品灰分平衡式計(jì)算，TBS精礦實(shí)際產(chǎn)率為62.58%，精煤數(shù)量效率僅為78.00%。TBS尾礦中<1.4 g/cm3浮煤累計(jì)產(chǎn)率為19.03%，灰分僅為10.17%，說(shuō)明尾礦中有大量可燃體未被有效回收。TBS尾礦中0.45～0.125 mm各粒級(jí)的灰分分布相對(duì)平均，表明極有可能是此粒級(jí)物料未得到有效分選[5-6]。

表3 TBS入料和產(chǎn)品的浮沉試驗(yàn)Table 3 Float-and-sink data of TBS feed and products %

(2)水力分級(jí)旋流器入料和溢流產(chǎn)品的篩分試驗(yàn)。為進(jìn)一步探明原因，對(duì)水力分級(jí)旋流器入料和溢流分別做篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 水力分級(jí)旋流器入料和溢流篩分試驗(yàn)Table 4 Screen analysis of feed and overflow of classifying hydrocyclone %

根據(jù)表4可知，水力分級(jí)旋流器溢流中>0.2 mm粒級(jí)物料的累計(jì)產(chǎn)率為3.71%，說(shuō)明水力旋流器溢流粒度控制較好，與水力分級(jí)旋流器入料和TBS入料中1～0.2 mm粒級(jí)物料粒度組成分別進(jìn)行對(duì)比，TBS入料中0.45～0.20 mm物料所占比例有明顯的上升[7]。

對(duì)工藝進(jìn)行分析后，認(rèn)為是現(xiàn)有工藝中TBS精礦脫泥篩篩下水、精煤離心液又返回到煤泥水桶，而TBS精礦脫泥篩篩縫為0.5 mm，離心機(jī)篩籃篩縫為0.35 mm，而水力分級(jí)旋流器的分級(jí)粒度為0.2 mm，則有一部分0.5～0.2 mm粒級(jí)物料形成了工藝小循環(huán)，生產(chǎn)過(guò)程中，此部分物料在系統(tǒng)中逐漸積聚，影響分選效果[8]。

(3)精煤脫介篩篩下去磁物料篩分試驗(yàn)。對(duì)煉焦煤重介質(zhì)分選工藝來(lái)講，輕、重懸浮液采用分開(kāi)處理的方式具有明顯的優(yōu)越性，輕、重產(chǎn)物的磁選尾礦單獨(dú)回收后可分別摻入輕、重產(chǎn)物[9]。而金能洗煤廠現(xiàn)有工藝，精煤脫介篩稀介和中煤脫介篩稀介混合后進(jìn)入了一臺(tái)共用的磁選機(jī)進(jìn)行介質(zhì)回收，精中磁選機(jī)的磁選尾礦也進(jìn)入了煤泥水桶。為判斷此工藝流程的合理性，對(duì)精煤脫介篩稀介用磁選管去磁后進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，從篩上物累計(jì)灰分可大致判斷，無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選下限已接近0.3 mm，但精煤脫介篩篩縫為1 mm，則精煤磁選尾礦中大部分>0.3 mm的低灰物料又進(jìn)入到TBS。>0.3 mm物料占精煤脫介篩稀介中煤泥含量的30.10%，重復(fù)分選將增加TBS的分選負(fù)擔(dān)，影響分選效果[10-11]。

表5 精煤脫介篩篩下去磁物料篩分試驗(yàn)表Table 5 Screen analysis of demagnetized underflow of clean coal medium draining screen %

2 改進(jìn)方案

2.1 改進(jìn)思路

TBS是目前國(guó)內(nèi)常用的粗煤泥分選設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行能耗低，維護(hù)量小，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、自動(dòng)操作，可有效降低重介分選的介質(zhì)消耗并改善浮選效果。但TBS因其分選機(jī)理的局限，顆粒的干擾沉降同時(shí)受到粒度和密度的影響，不同粒度、不同密度的顆粒在分選過(guò)程中可能具有同樣的沉降末速，這就要求TBS的入料粒度要盡量限制在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)，入料的構(gòu)成要保持相對(duì)穩(wěn)定[12-13]。

為獲得理想的TBS入料組成，依據(jù)煤質(zhì)試驗(yàn)分析結(jié)果，一是要避免已經(jīng)分選物料的重復(fù)分選，即將精、中脫介篩篩下稀介分開(kāi)處理，對(duì)精煤磁選尾礦選取合適的截粗設(shè)備以直接獲得精煤產(chǎn)品，避免重復(fù)分選；二是要避免TBS分選下限以下物料的重復(fù)分選。即要將進(jìn)入煤泥桶的物料盡量簡(jiǎn)化為只有脫泥篩篩下水[14-15]，合理安排精中磁選尾礦、TBS精礦脫泥篩篩下水、精煤離心液的去向。

2.2 改進(jìn)措施

按照改進(jìn)思路，實(shí)施了以下改進(jìn)措施：

(1)精、中脫介篩篩下稀介分開(kāi)處理。將共用的稀介桶用鋼板分隔為兩部分，單獨(dú)設(shè)泵，將原工藝改為精、中脫介篩篩下稀介分別進(jìn)入稀介桶，各自打入單獨(dú)的磁選機(jī)處理。精煤磁選尾礦與TBS精礦混合進(jìn)入脫泥、脫水環(huán)節(jié)；中煤磁選尾礦進(jìn)入煤泥水桶。

(2)將TBS精礦脫泥篩篩下水直接打入浮選，將精煤離心機(jī)離心液打入精煤稀介桶返回精煤磁選機(jī)，將進(jìn)入煤泥桶的物料簡(jiǎn)化為脫泥篩篩下水和中煤磁選尾礦。

優(yōu)化改造后的粗煤泥分選工藝如圖2所示。

圖2 優(yōu)化改造后粗煤泥分選原則流程圖

3 改進(jìn)后的效果

為對(duì)技術(shù)改造的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)改造后TBS的入料、精礦、尾礦做篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 改造后TBS相關(guān)產(chǎn)品篩分試驗(yàn)Table 5 Screen analysis of products of TBS after renovation %

經(jīng)改造前后對(duì)比，TBS入料中0.5～0.2 mm物料所占比例有所下降，尾礦中0.45～0.125 mm各粒級(jí)的灰分呈現(xiàn)梯級(jí)漸變，尾礦灰分顯著上升。技改后當(dāng)月月度生產(chǎn)指標(biāo)顯示：TBS尾礦振動(dòng)篩上尾煤<1.45 g/cm3產(chǎn)率從技改前的23.00%降低到13.00%。表明通過(guò)技術(shù)改造，TBS的分選效果得到了有效提升。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)金能洗煤廠用TBS對(duì)1～0.2 mm粒級(jí)的粗煤泥進(jìn)行分選，由于TBS入料構(gòu)成的不合理以及TBS自身分選機(jī)理的局限，TBS分選的精煤數(shù)量效率僅為75.00%～78.00%。對(duì)TBS的入料構(gòu)成進(jìn)行優(yōu)化，消除部分物料的工藝小循環(huán)后，TBS的分選效果得到了有效改善。

(2)考慮到重介質(zhì)旋流器的分選下限以及TBS對(duì)入料粒度范圍的要求，可研究將原煤脫泥篩篩縫從1 mm更換到0.5 mm，在保證重介質(zhì)旋流器分選效果和脫介效果的前提下，收窄TBS的入料粒級(jí)，應(yīng)可進(jìn)一步改善分選效果。

(3)技改后TBS尾礦振動(dòng)篩上尾煤<1.45 g/cm3產(chǎn)率仍有13.00%左右，可考慮研究應(yīng)用更優(yōu)的粗煤泥分選設(shè)備，或者應(yīng)用合適的尾礦再選工藝。