劉文輝，高祿江

(延安市禾草溝煤業(yè)有限公司，陜西 延安 717300)

禾草溝煤業(yè)選煤廠位于陜西省延安市子長(zhǎng)市境內(nèi)，于2012年投產(chǎn)運(yùn)行，期間經(jīng)多次技術(shù)改造目前產(chǎn)能提高到5.0 Mt/a，入選原煤為本礦5#氣煤，精煤產(chǎn)品灰分為8.5%～9.2%、硫分為0.6%、黏結(jié)指數(shù)為85，為優(yōu)質(zhì)的煉焦配煤。選煤工藝為：塊煤淺槽重介分選機(jī)預(yù)排矸+無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選+干擾床分選機(jī)分選+一段浮選+尾煤泥壓濾的聯(lián)合工藝。

1 煤泥水系統(tǒng)原則流程

2017年粗煤泥干擾床分選機(jī)分選改造完成后的煤泥水系統(tǒng)原則流程如圖1所示。

圖1 煤泥水系統(tǒng)原則流程

改造完成后，干擾床分選機(jī)溢流精煤采用振動(dòng)弧形篩進(jìn)行脫水脫泥效果不理想，粗精煤泥產(chǎn)品高灰細(xì)泥夾帶明顯，為降低主選重選產(chǎn)品“背灰”[1]，生產(chǎn)中干擾床分選機(jī)頂水和密度設(shè)置偏低，導(dǎo)致干擾床分選機(jī)底流尾礦跑粗明顯，尾礦灰分偏低。同時(shí)入選原煤矸石易泥化的特點(diǎn)使得洗選過(guò)程中次生煤泥量大，浮選入料粒度細(xì)、灰分高，一段浮選精煤高灰細(xì)泥夾帶明顯[2-3]，生產(chǎn)中為保證浮選精煤灰分不致太高導(dǎo)致尾礦灰分偏低。為減少寶貴的煉焦煤資源浪費(fèi)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，在對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀分析和實(shí)驗(yàn)室采樣試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，計(jì)劃采用電磁篩改善干擾床分選機(jī)溢流精礦脫泥，采用螺旋分選機(jī)對(duì)干擾床分選機(jī)尾礦進(jìn)行掃選[4]，采用兩段浮選代替目前一段浮選工藝[5-7]，以穩(wěn)定精煤產(chǎn)品指標(biāo)，精煤產(chǎn)率最大化。

2 生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)檢查

2.1 煤泥水來(lái)料

為掌握選煤廠煤泥水系統(tǒng)現(xiàn)狀，找準(zhǔn)煤泥水系統(tǒng)提質(zhì)增效切入點(diǎn)，對(duì)煤泥水系統(tǒng)來(lái)料進(jìn)行采樣，塊煤系統(tǒng)、末煤系統(tǒng)磁選尾礦的篩分、浮沉結(jié)果見表1、表2。

表1 磁選尾礦粒度組成Table 1 Size analysis of magnetic tailings %

表2 >0.125 mm粒級(jí)中煤磁尾浮沉組成Table 2 Float-and-sink analysis data of >0.125 mm middlings magnetic tailings %

由表1、表2可知：塊煤排矸系統(tǒng)磁尾>0.125 mm粒級(jí)粗煤泥產(chǎn)率為39.85%，灰分為12.30%，<0.125 mm粒級(jí)細(xì)煤泥產(chǎn)率為60.15%，灰分為59.86%，塊煤磁尾進(jìn)入后續(xù)分級(jí)、分選環(huán)節(jié)處理是必要的。重介質(zhì)旋流器矸石磁尾各粒級(jí)灰分均在65%以上，總灰分達(dá)73.02%，進(jìn)一步分選回收價(jià)值不大，該部分物料經(jīng)分級(jí)濃縮，粗粒脫水后摻入矸石，細(xì)粒濃縮壓濾進(jìn)入尾煤泥是合理的。重介質(zhì)旋流器中煤磁尾中>0.125 mm粒級(jí)粗煤泥產(chǎn)率為49.90%，灰分為35.28%，其中<1.4 g/cm3精煤產(chǎn)率為32.27%，灰分為6.47%，<0.125 mm粒級(jí)細(xì)煤泥產(chǎn)率為50.10%，灰分為65.75%，中煤磁尾進(jìn)入后續(xù)分級(jí)、分選環(huán)節(jié)處理是必要的。

2.2 粗煤泥分級(jí)、分選

干擾床分選機(jī)入料分級(jí)濃縮及分選效果見表3。

表3 干擾床分選機(jī)入料分級(jí)濃縮及分選效果Table 3 Teetered-bed separator feed classification, thickening and separation result %

由表3可知：水力旋流器溢流綜合灰分為50.50%，濃度為75.52 g/L，作為浮選入料灰分較高、濃度適中；>0.25mm粗粒級(jí)物料占6.56%溢流跑粗不明顯，<0.045 mm細(xì)粒級(jí)物料含量高達(dá)67.20%，灰分為68.06%，溢流以高灰細(xì)泥為主，該部分物料進(jìn)入浮選后選擇性差，易通過(guò)夾帶進(jìn)入浮選精煤[8-11]。底流中<0.125 mm細(xì)粒級(jí)物料占15.37%，灰分為69.24%，底流夾細(xì)不多，旋流器分級(jí)效果良好。現(xiàn)行干擾床分選機(jī)操作制度下(頂水小、分選密度偏低)，干擾床分選機(jī)溢流>0.25 mm粒級(jí)產(chǎn)率為39.77%，灰分為5.01%，<0.125 mm細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率為38.83%，灰分為65%，高灰細(xì)泥含量高，溢流脫泥效果對(duì)粗精煤泥灰分影響顯著，對(duì)脫泥設(shè)備要求較高。干擾床分選機(jī)尾礦灰分為46.70%，尾礦中>0.5 mm粗粒級(jí)物料產(chǎn)率為46.94%，灰分為25.07%，底流跑粗嚴(yán)重。

增大干擾床分選機(jī)頂水、提高分選密度后重新采樣，此時(shí)干擾床分選機(jī)尾礦灰分由46.70%提高到54.17%，干擾床分選機(jī)底流浮沉試驗(yàn)結(jié)果見表4，精煤泥離心機(jī)產(chǎn)品粒度組成見表5。

表4 >0.125 mm粒級(jí)干擾床分選機(jī)底流浮沉試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Float-and-sink analysis data of the>0.125 mm size underflow of teetered-bed separator %

由表4和表5可以看出：干擾床分選機(jī)尾礦灰分提高后，>0.125 mm粒級(jí)物料綜合灰分為52.40%，其中<1.8 g/cm3密度級(jí)物料產(chǎn)率為44.33%，綜合灰分為25.20%，具有進(jìn)一步分選回收價(jià)值；粗精煤泥產(chǎn)品中>0.25 mm粒級(jí)灰分僅為6.15%，<0.25 mm粒級(jí)產(chǎn)率為32.99%，灰分為40.77%，總粗精煤泥灰分高達(dá)17.57%，干擾床分選機(jī)分選充分下溢流精煤振動(dòng)弧形篩脫泥效果差的問題凸顯。

表5 精煤泥離心機(jī)產(chǎn)品粒度組成

2.3 浮選

子長(zhǎng)地區(qū)原煤矸石易泥化的特點(diǎn)使得浮選入料粒度細(xì)、灰分高，浮選過(guò)程選擇性差、浮選精煤高灰細(xì)泥夾帶嚴(yán)重。該廠一段浮選工藝采用4臺(tái)XJM-S16(四室)浮選機(jī)，生產(chǎn)中浮選精煤灰分控制在10%～10.5%，較銷售精煤灰分高1.5%左右，尾煤泥灰分平均60%，繼續(xù)提高浮選尾煤灰分時(shí)浮選精煤灰分將進(jìn)一步提高，加劇重選產(chǎn)品的“背灰”問題。

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)小浮選試驗(yàn)對(duì)該廠浮選入料進(jìn)行了兩段浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為：礦漿濃度為76.45 g/L，藥劑用量為1 000 g/t，充氣量為0.25 m3/(min·m2)，攪拌轉(zhuǎn)速為1 800 r/min，浮選藥劑選擇該廠生產(chǎn)用復(fù)合藥劑，結(jié)果見表6。

表6 浮選入料兩段浮選試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Laboratory 2-stage flotation test result %

由表6可知：?jiǎn)未纬浞指∵x下，浮選尾煤灰分為83.31%，浮選精煤產(chǎn)率為48.20%；受高灰細(xì)泥夾帶影響，浮選精煤灰分高達(dá)15.60%；一段浮選精煤經(jīng)二段浮選，灰分降低到8.38%，產(chǎn)率為38.39%，此時(shí)綜合尾礦灰分為77.04%，優(yōu)于目前生產(chǎn)中一次浮選控制指標(biāo)。通過(guò)一段粗選、二段精選兼顧浮選精煤、浮選尾礦灰分是可行的。

番茄的生長(zhǎng)對(duì)于土壤要求低，土質(zhì)疏松、排水性良好的砂質(zhì)土最佳，在很多地區(qū)均可以生長(zhǎng)。土壤通透性是否良好，將直接影響到番茄種植成果，而土壤的通透性將在很大程度上影響到番茄是否可以茁壯成長(zhǎng)。如果缺少充分的氧氣支持，土壤空氣含氧量在2%以下，將影響到番茄植株生長(zhǎng)。所以，應(yīng)該保證生產(chǎn)基地地勢(shì)平坦、土層深厚以及排水良好，pH值在6-7。

3 改造方案及預(yù)期效果

3.1 改造方案

在改善煤泥水脫水脫泥方面，電磁振動(dòng)高頻篩(以下簡(jiǎn)稱電磁篩)以及疊篩在行業(yè)內(nèi)均有成熟應(yīng)用，結(jié)合該廠改造在空間上對(duì)疊篩的限制，計(jì)劃采用電磁篩代替現(xiàn)有振動(dòng)弧形篩對(duì)干擾床分選機(jī)溢流精礦進(jìn)行脫泥降灰。電磁篩通常與浮選機(jī)、壓濾機(jī)配合使用用于隔粗和粗煤泥回收，該設(shè)備整體屬于雙質(zhì)體振動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)電磁激振器驅(qū)動(dòng)，使得篩網(wǎng)產(chǎn)生高頻振動(dòng)，而篩箱基本不動(dòng)，具有振動(dòng)頻率高、振動(dòng)強(qiáng)度大、篩網(wǎng)自清理能力強(qiáng)、篩面振幅分段可調(diào)、具有一定的弱分選降灰作用等優(yōu)點(diǎn)[12]。

在提高干擾床分選機(jī)溢流脫泥效率的基礎(chǔ)上，加大干擾床分選機(jī)頂水和分選密度，提高干擾床分選機(jī)精煤回收率及干擾床分選機(jī)尾礦灰分，同時(shí)為進(jìn)一步回收尾礦有用成分，計(jì)劃采用螺旋分選機(jī)對(duì)干擾床分選機(jī)尾礦進(jìn)行掃選。螺旋分選機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，同時(shí)適宜高密度分選契合該廠干擾床分選機(jī)尾礦排矸需要[13]。

降低浮選精煤高灰細(xì)泥夾帶可從降低機(jī)械夾帶和泡沫水夾帶兩方面入手，常用方法包括：降低浮選入料濃度、控制調(diào)漿或浮選過(guò)程機(jī)械攪拌強(qiáng)度、浮選機(jī)內(nèi)部增設(shè)穩(wěn)流裝置或振蕩分離裝置、增加噴淋水強(qiáng)化泡沫層的二次富集等[14-17]。降低浮選入料濃度在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，其他方法多處于研究探索階段。該廠浮選入料濃度在70～80 g/L濃度適宜，采用降低濃度的方法會(huì)顯著增加系統(tǒng)循環(huán)水量并不可取。此改造計(jì)劃增加二段浮選機(jī)對(duì)一段浮選機(jī)掃選浮選精煤進(jìn)行精選，在二段浮選機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)攪拌調(diào)漿，浮選精煤表面罩蓋夾帶高灰細(xì)泥的情況得以改善，通過(guò)藥劑競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)現(xiàn)浮選精煤與高灰細(xì)泥的分離從而降低浮選精煤灰分，兩段浮選工藝在子長(zhǎng)礦區(qū)已有成熟應(yīng)用。

3.2 預(yù)期效果

采用電磁篩改善干擾床分選機(jī)溢流精煤脫泥效果，增加螺旋分選機(jī)對(duì)干擾床分選機(jī)底流尾礦進(jìn)行再選的產(chǎn)品預(yù)測(cè)見表7。

表7 >0.125 mm粒級(jí)干擾床分選機(jī)入料和三產(chǎn)品分選結(jié)果預(yù)測(cè)Table 7 Teetered-bed separator′s>0.125 mm feed and predicted indices of 3 products %

由表7可知：粗精煤泥灰分要求9.20%時(shí)，干擾床分選機(jī)入料經(jīng)有效分選的精煤回收率為70.20%；采用螺旋分選機(jī)對(duì)干擾床分選機(jī)尾礦進(jìn)一步分選，掃選密度取1.800 g/cm3時(shí)，中煤產(chǎn)率為11.79%，最終粗矸灰分為69.73%。結(jié)合小浮選試驗(yàn)結(jié)果以及周邊可比選煤廠浮選工藝指標(biāo)，兩段浮選改造完成后，通過(guò)調(diào)整浮選操作、藥劑制度，可使浮選精煤灰分控制在9%左右，綜合尾煤泥灰分控制在66%以上。

上述改造全部實(shí)施后，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)合5#原煤大樣結(jié)果，對(duì)選煤廠改造前后各產(chǎn)品的數(shù)質(zhì)量預(yù)測(cè)見表8。

表8 改造前后選煤廠產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量平衡表Table 8 Quantity and quality balance before and after renovation %

改造后產(chǎn)品銷售收入增加，精煤取820元/t，中煤取280元/t，增值稅率13%，選煤廠年入選5.0 Mt原煤，改造后年增加精煤98 896 t，增加精煤收入7 177萬(wàn)元，年減少中煤11 980 t，減少中煤收入297萬(wàn)元。綜合考慮改造新增和停用設(shè)備，預(yù)計(jì)系統(tǒng)凈增加裝機(jī)功率65 kW，加上新增備件、設(shè)備維修及浮選藥劑等運(yùn)行成本，每年新增成本約52萬(wàn)元。綜合年增加效益6 828萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

粗煤泥直接隔粗或分選提質(zhì)回收工藝中，分級(jí)設(shè)備脫水、脫泥效果對(duì)粗精煤泥產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量指標(biāo)影響顯著，采用電磁篩或疊篩可提高脫泥效率、降低細(xì)泥污染，充分發(fā)揮粗煤泥分選設(shè)備潛力。

一段粗選、二段精選的兩段浮選工藝在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用日趨成熟，該工藝能夠兼顧浮選精煤和尾礦灰分改善整體浮選指標(biāo)，在煤炭開采深度提高、原煤中細(xì)粒物料含量增加、浮選工藝越來(lái)越普及的背景下，該工藝兼具靈活性和適用性。

隨著煤炭精細(xì)化分選的深入，選煤廠實(shí)際生產(chǎn)中需要權(quán)衡不同工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)品的灰分，從最大精煤產(chǎn)率原則出發(fā)，盡可能降低不同分選環(huán)節(jié)的“背灰”問題。