王晨燕

(太原煤氣化 選煤分公司，山西 太原 030024)

1 概 述

太原煤氣化選煤分公司東河選煤廠是一座設(shè)計入選能力0.9 Mt/a的礦井型選煤廠，入洗原煤屬易選煤，但煤質(zhì)特殊，低密度輕產(chǎn)物和高密度重產(chǎn)物占絕大部分，中間密度物含量很少，加之原煤內(nèi)灰低，使得精煤產(chǎn)品灰分始終偏低(8%～8.5%)，灰分低于市場主流銷售產(chǎn)品灰分，導(dǎo)致精煤產(chǎn)品產(chǎn)率及洗選經(jīng)濟效益未能最大化。為此，需要進一步展開工業(yè)試驗研究，通過優(yōu)化改進洗選工藝來提高精煤產(chǎn)品灰分，實現(xiàn)產(chǎn)率及經(jīng)濟效益的提升。

2 東河選煤廠洗選工藝流程

東河選煤廠分選工藝流程如圖1所示，原煤經(jīng)跳汰全級入洗后，跳汰精煤脫水篩篩下水經(jīng)過濃縮旋流器組分級后，底流經(jīng)過煤泥弧形篩和煤泥離心機脫水，完成末精煤回收；溢流進入浮選，浮選精煤經(jīng)過壓濾脫水后摻入精煤，浮選尾煤通過濃縮機濃縮后，經(jīng)壓濾脫水完成尾煤泥回收；循環(huán)水進行復(fù)用。東河選煤廠精煤產(chǎn)品由跳汰塊精煤(50～0.5 mm)、末精煤(0.5～0.3 mm)及浮選精煤(小于0.3 mm)三部分組成。

圖1 東河選煤廠工藝流程示意

3 工藝優(yōu)化方案探究

3.1 主洗跳汰精煤提灰的可行性

東河原煤屬易選煤，內(nèi)灰低且可選性好(δ±0.1含量10%以下)，特點是兩頭產(chǎn)品含量高，即：除了低灰精煤和高灰矸石外，中間密度產(chǎn)物很少。最近對東河煤礦原煤進行的全級浮沉試驗數(shù)據(jù)列于表1。

從表1可見，原煤中小于1.4 g/cm3密度級灰分為6.01%，1.4～1.8 g/cm3中密度級產(chǎn)率僅有3.21%，小于1.8 g/cm3密度級灰分7.36%。顯然，洗精煤灰分的實際分選密度需要高于1.8 g/cm3，而當(dāng)前實際精煤分選密度為1.8 g/cm3左右。但在選煤廠生產(chǎn)實踐中，不能過分提高跳汰分選密度(大于1.8 g/cm3)，試驗證明，精煤含矸指標(biāo)最高能控制在2.5%～2.8%，灰分在8.0%～8.5%。若再提高精煤含矸指標(biāo)，精煤灰分增加迅速，且難以控制生產(chǎn)穩(wěn)定的產(chǎn)品，可見主洗跳汰已無提灰空間[1]。如何進一步提高精煤產(chǎn)品灰分，還需開展試驗分析與研究。

表1 東河煤礦原煤全級浮沉試驗數(shù)據(jù)

3.2 原煤直接篩選優(yōu)化探究

2004年東河選煤廠投產(chǎn)初期，因原煤中粒度小于8 mm的末煤灰分為9.52%，所以對于這部分粒級原煤采用不洗選直接篩分回收。近幾年，因原煤煤質(zhì)變化較大，對選煤廠進行了技改，采用原煤不分級入洗。2018年原煤煤質(zhì)較好，對原煤重新進行了篩分試驗，結(jié)果見表2。

表2 東河煤礦原煤篩分試驗分析

從表2可以看出，每個粒度級灰分均較高，未發(fā)現(xiàn)有較低灰分的粒度級存在。因此，借鑒初設(shè)的思路，設(shè)想從原煤中直接篩選出某個較低灰分粒度級，使其不洗選而直接成為產(chǎn)品，以提高精煤產(chǎn)品灰分和產(chǎn)率的思路可以被排除[2-3]。

3.3 粗煤泥系統(tǒng)分級粒度優(yōu)化探究

通過表2可知，原煤中每個粒度級質(zhì)量均較差，因此必須進行洗選。目前主洗跳汰雖無提灰空間，還可通過嘗試提高末精煤回收率來提高精煤產(chǎn)品灰分。依據(jù)分級旋流器分選效率與底流口直徑成正比的關(guān)系[4]，可以通過增大分級旋流器組的底流口直徑，以增加底流口排放量，減少溢流去浮選的入料量，從而回收損失于浮選環(huán)節(jié)的粗顆粒煤泥，進而提升末精煤灰分和產(chǎn)率[5]。

選煤廠分級旋流器組為海王FX300-PUX14型，生產(chǎn)中使用8個小旋流器，6個停用，底流口直徑均為φ35 mm。通過對一個小旋流器底流口不斷更換為φ40 mm、φ45 mm、φ50 mm等工藝尺寸，觀察底流傘型情況及離心機是否有串水情況[6]。通過對比試驗，底流口選取φ50 mm的參數(shù)尺寸為最佳，可以滿足目前生產(chǎn)工藝需求。旋流器底流口工藝參數(shù)調(diào)整前后篩分試驗分別見表3至表6。

從表3可知：旋流器分級底流中存在夾帶的高灰細(xì)泥，特別是小于0.075 mm的灰分高達56.56%，產(chǎn)率11.69%；0.075～0.125 mm的灰分為28.56%，產(chǎn)率14.71%；因此，脫除0.125 mm以下高灰細(xì)泥，是保證末精煤回收系統(tǒng)灰分穩(wěn)定的關(guān)鍵[7]。通過對比試驗數(shù)據(jù)可知，增大分級旋流器組底流口直徑后(見圖2)，底流中夾帶的(小于0.125 mm)高灰細(xì)泥含量降至20.90%，相比增大前降低了5.5%；同時底流中細(xì)粒級物料產(chǎn)率降低顯著，小于0.25 mm級降至37.75%，末精煤離心機產(chǎn)品中小于0.25 mm級降至20.21%。說明增大底流口直徑后，分選效率提高，底流中粗粒度含量增加，細(xì)粒級和極細(xì)粒級含量減少[8-9]。與此同時，離心機出料末精煤灰分有所增加，由原來的8.75%增大為10.12%，從而提高了末精煤產(chǎn)率。

表3 分級旋流器(底流口直徑φ35 mm)底流篩分試驗數(shù)據(jù)

表4 末精煤離心機出料篩分試驗數(shù)據(jù)(分級旋流器底流口直徑φ35 mm)

表5 分級旋流器(底流口直徑φ50 mm)底流篩分試驗數(shù)據(jù)

表6 末精煤離心機出料篩分試驗數(shù)據(jù)(分級旋流器底流口直徑φ50 mm)

圖2 分級旋流器組底流口直徑(左：35mm，右：50mm)

4 工藝優(yōu)化改造效果及經(jīng)濟效益測算

4.1 改造效果

分級旋流器組共有14個φ300 mm的小旋流器，選取其中的8個拆除φ35 mm底流口，更換為φ50 mm底流口，對比分析前后兩種末精煤產(chǎn)品篩分試驗結(jié)果。試驗數(shù)據(jù)表明：增大底流口直徑后，末精煤產(chǎn)品中粗粒級產(chǎn)率顯著增加，底流夾帶的小于0.125 mm高灰細(xì)泥所占比例降低。這說明增大底流口直徑，提高了分級粒度值，也減少了去浮選的溢流量。同時，浮選入料平均粒度降低，也有益于浮選尾礦煤泥灰分的提升[10]。經(jīng)過3個月工業(yè)化實踐，總精煤灰分提高且穩(wěn)定在8.5%～9.5%，取得了較好的改造效果。

4.2 經(jīng)濟效益

經(jīng)測算：末精煤灰分由8.75%提高到10.12%后，末精煤產(chǎn)率由5.80%提高到6.82%，提升了1.02個百分點；浮選入料量相應(yīng)減少1.02個百分點，按浮選精煤產(chǎn)率占本級50%計算，總精煤產(chǎn)率增加0.51%，取得了較好的經(jīng)濟效益。按照東河選煤廠年入洗量70萬t計算，總精煤產(chǎn)率增加0.51%，按精煤產(chǎn)品價格1 300元/t計算，工藝優(yōu)化后可增加收益464萬余元。

5 結(jié) 語

東河選煤廠的原煤篩分和浮沉試驗表明，通過提升跳汰分選密度實現(xiàn)提灰增產(chǎn)方法不可取，通過入洗前直接篩出某個粒度級成為產(chǎn)品來提灰增產(chǎn)的方法也不可行。而依據(jù)分級旋流器分選效率與底流口直徑成正比的關(guān)系，通過增大分級旋流器組底流口直徑，減少浮選入浮量，從而提升末精煤的灰分及產(chǎn)率。3個月的工業(yè)應(yīng)用實踐表明，總精煤灰分有所提高且穩(wěn)定在8.5%～9.5%，總精煤產(chǎn)率提高0.51%，取得了良好的綜合效益。