王小楠，張光偉，蔣鋼正，葛家君，王治帥，張 星，馬軍飛

(1.濟(jì)寧礦業(yè)集團(tuán)有限公司 安居煤礦選煤廠(chǎng)，山東 濟(jì)寧 272000；2.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264203)

1 概 述

隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展和開(kāi)采條件的日益惡化，造成了選煤廠(chǎng)面臨的洗選對(duì)象呈現(xiàn)“細(xì)、泥、粘”上升的趨勢(shì)，為后續(xù)煤泥水處理帶來(lái)了極大困難，尤其是浮選精煤和尾煤的脫水問(wèn)題最為突出[1-5]。

我國(guó)目前選煤廠(chǎng)浮選入料總量約占煉焦煤入洗原煤總量的20%左右，浮選精煤產(chǎn)率約為浮選入料量的50%左右，而浮選精煤的含水量約占全部產(chǎn)品水分的 60%左右。根據(jù)有關(guān)資料，大部分選煤廠(chǎng)的入洗原煤中，小于0.5 mm粒級(jí)煤泥的含量為25%～30%。全國(guó)煉焦精煤水分平均為11.31%，其中水分大于13%的占3.3%，水分在10%～13%的占68.9%，而水分小于10%的僅為 17.8%。同時(shí)煤炭用戶(hù)對(duì)煤炭產(chǎn)品質(zhì)量要求也在逐步提高，其中精煤水分是最關(guān)鍵的指標(biāo)之一。精煤產(chǎn)品水分偏高不僅提高了運(yùn)輸成本，同時(shí)也浪費(fèi)運(yùn)輸資源，尤其是對(duì)煉焦配煤而言，水分增高，熱能消耗會(huì)增加，影響煉焦成本，延長(zhǎng)焦化時(shí)間，降低焦?fàn)t產(chǎn)率，甚至縮短了煉焦?fàn)t壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤的水分每增加一個(gè)百分點(diǎn)，煉焦時(shí)間將延長(zhǎng) 10 min，焦炭產(chǎn)量將降低 3%～4%。精煤水分的增加對(duì)選煤廠(chǎng)的生產(chǎn)同樣不利，煤中水分過(guò)高會(huì)使運(yùn)輸膠帶打滑，在北方冬季寒冷地區(qū)，還會(huì)發(fā)生設(shè)備或車(chē)皮凍結(jié)事故，影響連續(xù)生產(chǎn)和產(chǎn)品運(yùn)輸[6-8]。

1.1 選煤廠(chǎng)存在的問(wèn)題

安居煤礦選煤廠(chǎng)隸屬于濟(jì)寧礦業(yè)集團(tuán)有限公司，是一座設(shè)計(jì)處理能力為1.2 Mt/a的礦井型選煤廠(chǎng)，于2014年底正式投入生產(chǎn)，入選原煤以氣煤為主。選煤廠(chǎng)主要入洗本礦自采原煤，自投產(chǎn)以來(lái)，總體運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但在浮選精煤水分控制方面尚存在一些問(wèn)題，有必要進(jìn)行技術(shù)改造，以便實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益的最大化。安居煤礦選煤廠(chǎng)原設(shè)計(jì)中，浮選精煤采用快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，壓濾機(jī)濾餅經(jīng)破碎機(jī)破碎處理后，摻入精煤產(chǎn)品。但因壓濾機(jī)的濾餅產(chǎn)品水分較高(最高可達(dá)25%～30%)，致使濾餅經(jīng)破碎機(jī)破碎后又快速地粘在了一起，這些浮選精煤泥呈“坨狀”摻入精煤后，造成精煤產(chǎn)品質(zhì)量極不均勻，灰分、水分等指標(biāo)不穩(wěn)定，時(shí)常出現(xiàn)超標(biāo)問(wèn)題，增加了精煤產(chǎn)品銷(xiāo)售的難度。為了解決這一問(wèn)題，安居煤礦選煤廠(chǎng)不得不采用停開(kāi)浮選系統(tǒng)，將所有本應(yīng)進(jìn)入浮選系統(tǒng)的細(xì)煤泥引入濃縮機(jī)，最終作為尾煤泥銷(xiāo)售。由于尾煤泥價(jià)格與精煤產(chǎn)品價(jià)格相差懸殊，造成了經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重?fù)p失，大幅度降低了選煤廠(chǎng)利潤(rùn)。

為提高選煤廠(chǎng)的精煤產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，必須對(duì)浮選精煤脫水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，最大程度降低浮選精煤泥的水分，使其可以均勻地?fù)饺氲骄寒a(chǎn)品中，保證綜合精煤產(chǎn)品指標(biāo)穩(wěn)定。

1.2 解決措施

采用臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)對(duì)浮選精煤脫水系統(tǒng)進(jìn)行技改，解決浮選精煤泥向精煤產(chǎn)品中均勻摻入的問(wèn)題。臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)回收的浮選精煤產(chǎn)品(水分16%～18%，松散物料)，能夠均勻地?fù)饺刖寒a(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)浮選精煤泥與塊精煤、末精煤均勻混合銷(xiāo)售[9]。

2 試驗(yàn)分析

安居煤礦選煤廠(chǎng)浮選入料粒度組成見(jiàn)表1，浮選機(jī)入料的可浮性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表1可知，浮選入料的主導(dǎo)粒級(jí)為小于0.045 mm和0.074～0.045 mm，其含量分別可達(dá)36.83%和14.67%；各粒級(jí)灰分均不高，其中小于0.045 mm粒級(jí)的灰分為42.49%；隨著粒度增大，灰分呈降低趨勢(shì)，其中0.25～0.125 mm粒級(jí)的灰分僅為8.79%；若不經(jīng)浮選處理，這部分粗粒直接進(jìn)入濃縮機(jī)，最終成為尾煤泥產(chǎn)品，將造成精煤產(chǎn)率的下降和經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重?fù)p失。

表1 安居煤礦選煤廠(chǎng)浮選入料的粒度組成

表2 安居煤礦選煤廠(chǎng)浮選入料可浮性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2可知，當(dāng)浮選精煤灰分為9.90%時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率為55.60%，浮選尾煤灰分為46.10%；當(dāng)浮選精煤灰分為10.80%時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率為63.40%，浮選尾煤灰分為52.24%；當(dāng)浮選精煤灰分為12.0%時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率為73.50%，浮選尾煤灰分可達(dá)64.72%。

由此可知，浮選入料中存在產(chǎn)率為55.60%～73.50%的精煤產(chǎn)品，具有極高的分選價(jià)值，若直接作為尾煤泥產(chǎn)品出售，將造成經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重?fù)p失。綜上分析可知，對(duì)浮選精煤回收工藝進(jìn)行技改是十分必要的。

3 細(xì)粒級(jí)浮選精煤回收工藝技術(shù)改造

安居煤礦選煤廠(chǎng)針對(duì)浮選精煤水分難以控制的問(wèn)題，在原煤泥分選工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技改，將原有快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)更換為脫水效率更高的臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)，以最大程度降低浮選精煤水分，使其可以均勻地?fù)饺氲骄C合精煤產(chǎn)品中，達(dá)到提高精煤產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的目的。

技改前和技改后的工藝流程分別如圖1、圖2所示。

從圖1看出，技改前的工藝流程：選前脫泥篩下煤泥水經(jīng)煤泥水旋流器分級(jí)處理后，底流進(jìn)入TBS粗煤泥分選機(jī)分選，TBS溢流與精煤磁選尾礦煤泥水混合后，進(jìn)入另一臺(tái)煤泥水旋流器進(jìn)行分級(jí)、濃縮處理，煤泥水旋流器底流經(jīng)弧形篩和煤泥離心機(jī)進(jìn)行脫水、脫泥處理后，成為粗精煤泥產(chǎn)品；2臺(tái)煤泥水旋流器溢流、弧形篩篩下物料和煤泥離心機(jī)濾液進(jìn)入浮選機(jī)，浮選精煤經(jīng)快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理后，成為精煤泥產(chǎn)品，壓濾機(jī)濾液作為循環(huán)水，浮選尾礦進(jìn)入濃縮機(jī)，最終成為尾煤泥產(chǎn)品。

該工藝的主要問(wèn)題是難以降低精煤泥產(chǎn)品的水分，造成最終精煤產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)，銷(xiāo)售困難，最后只得停用浮選系統(tǒng)，將全部煤泥水引入濃縮機(jī)，最終成為尾煤泥產(chǎn)品，導(dǎo)致精煤產(chǎn)率降低，經(jīng)濟(jì)效益損失嚴(yán)重。

從圖2看出，技改后的工藝流程：選前脫泥篩下煤泥水經(jīng)煤泥水旋流器分級(jí)處理后，煤泥水旋流器溢流進(jìn)入浮選機(jī)分選，旋流器底流進(jìn)入TBS粗煤泥分選機(jī)分選，TBS溢流與精煤磁選尾礦煤泥水混合后，進(jìn)入另一臺(tái)煤泥水旋流器進(jìn)行分級(jí)、濃縮處理，煤泥水旋流器溢流進(jìn)入浮選機(jī)，煤泥水旋流器底流與浮選精煤合并后，進(jìn)入弧形篩進(jìn)行截粗處理，弧形篩篩上粗顆粒物料進(jìn)入煤泥離心機(jī)脫水后成為粗精煤泥產(chǎn)品；截粗弧形篩的篩下物料進(jìn)入新增臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水、脫泥處理后，成為最終精煤泥產(chǎn)品，臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)的濾液經(jīng)快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)進(jìn)一步處理后，濾餅可根據(jù)實(shí)際情況摻入精煤泥或尾煤泥產(chǎn)品，壓濾機(jī)濾液作為循環(huán)水，浮選尾礦進(jìn)入濃縮機(jī)，最終成為尾煤泥產(chǎn)品。

改造后的工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)將TBS粗煤泥分選機(jī)精礦與浮選精礦混合后，利用臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)進(jìn)行固液分離，可有效提高脫水效率，最大程度降低精煤泥水分，使其粗精煤能均勻地?fù)饺氲骄寒a(chǎn)品中。

(2)臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)上游設(shè)置1臺(tái)截粗弧形篩，將入料中大于1 mm的粗煤泥提前脫除，避免其進(jìn)入臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)造成磨損、堵塞等問(wèn)題。

(3)臥式沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)濾液經(jīng)快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水處理，濾餅可根據(jù)實(shí)際情況作為精煤泥或尾煤泥產(chǎn)品，更加方便靈活地控制精煤灰分、水分及尾煤發(fā)熱量。

4 技改效果

選煤廠(chǎng)通過(guò)浮選精煤回收工藝技改，重新啟動(dòng)了浮選系統(tǒng)，有效提高了浮選精煤的脫水效率，使精煤泥產(chǎn)品的水分由25%～30%降低至16%～18%，可均勻地?fù)饺氲骄C合精煤產(chǎn)品中，提高了全廠(chǎng)的綜合效益。技改前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 技改前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

由表3可知，經(jīng)技改后，精煤產(chǎn)率由35.89%提高至41.31%，提升幅度較大，安居煤礦選煤廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益獲得顯著提高。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)研究和分析浮選入料的煤泥性質(zhì)，在原有工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)浮選精煤回收工藝進(jìn)行技術(shù)改造，解決了技改前浮選精煤難以均勻摻入綜合精煤產(chǎn)品的問(wèn)題，綜合精煤產(chǎn)率有了較大提升，為選煤廠(chǎng)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。