謝登峰
(中煤科工集團唐山研究院有限公司,河北 唐山 063012)
山西神州煤業(yè)選煤廠屬于礦井型煉焦煤選煤廠,生產規(guī)模為0.6 Mt/a[1]。礦井擴能改造完成后,需要在現(xiàn)有工業(yè)場地內進行擴能改造,改造后選煤廠生產規(guī)模與礦井生產規(guī)模一致,為1.2 Mt/a。
原有選煤廠的工藝流程為:原煤50 mm 分級,+50 mm 塊原煤破碎至-50 mm;-50 mm 級原煤預先0.5 mm 脫泥后進入有壓三產品重介旋流器分選,分選出精煤、中煤和矸石三種產品,經脫介脫水后成為最終產品;精煤和中矸系統(tǒng)稀介質合并磁選;粗煤泥經濃縮旋流器+高頻篩回收后摻入精煤,細粒煤泥浮選回收,浮選精礦經加壓過濾機回收摻入精煤,浮選尾礦經濃縮、壓濾回收。
山西神州煤業(yè)礦井改擴建完成后,其主采工作面由4 號煤層調整至8 號煤層和10 號煤層,原煤性質發(fā)生較大變化。因此,選煤廠擴能改造需要針對煤質變化進行重新設計。
1.1.1 篩分資料分析
從表1 中發(fā)現(xiàn):(1)原煤灰分為18.28%,屬中灰煤。(2)原煤中+50 mm 大塊含量7.13%,灰分40.83%;大塊中可見矸含量為2.15%,屬中含矸煤;大塊中含有部分夾矸煤,大塊需破碎解離煤與矸石。(3)主導粒度級為3~0.5 mm,其含量為27.49%;原煤-13 mm 物料含量超過70%,末煤含量大。(4)各粒級原煤灰分隨著粒級的逐漸減小,灰分逐漸降低,而各粒級原煤產率呈逐漸增加趨勢,說明本礦煤質較軟、易碎。(5)-0.5 mm 煤泥含量較高,為14.16%,且其灰分較3~0.5 mm 粒級原煤灰分稍高,但遠低于原煤總灰分,說明原生煤泥中含有一定量的高灰細泥。
表1 原煤大篩分試驗結果表
1.1.2 浮沉及可選性分析
山西神州煤業(yè)選煤廠擴能改造后,原煤經篩分破碎后,50~0.75 mm 原煤綜合級浮沉組成見表2。
由表2 可知:(1)主導密度級為1.3~1.4 g/cm3,其占本級含量為30.62%。(2)-1.5 g/cm3密度級的浮物累積產率為71.39%,灰分為8.76%,+2.0 g/cm3密度級的產率為11.51%, 灰分為63.49%。原煤通過洗選,能排出純矸,生產優(yōu)質精煤。(3)當洗選灰分為10%的煉焦煤產品時,理論分選密度為1.55 g/cm3,以扣除+2.0 g/cm3沉矸為100%計算,δ±0.1 含量為20.4%,原煤可選性等級為較難選;排矸時,以扣除-1.5 g/cm3浮煤為100%計算,原煤可選性等級為中等可選[2]。
表2 50~0.75 mm 原煤綜合級浮沉試驗表
綜上所述,原煤洗選可以有效降低產品灰分,使其滿足產品質量需求。
1.2.1 選煤廠擴能改造選煤工藝確定
(1)原煤洗選原則工藝的確定
該廠洗選的煉焦煤產品主要供集團公司內部自用,精煤產品質量要求為:粒度<50 mm,Ad≤10%,Mt≤12%。
生產煉焦煤產品時,原煤可選性等級為中等可選,因此重選工藝宜選擇重介選。另因本次擴能改造工業(yè)場地有限,已無場地新建工業(yè)廠房,擴能所用設備要求布置在現(xiàn)有廠房內,故確定采用有壓三產品重介旋流器洗選工藝,簡化工藝流程。
(2)分選粒級的確定
使用大直徑重介旋流器時細粒末煤的分選精度相對較差[3],由于末煤含量大,故引入TBS 粗煤泥分選系統(tǒng),入料粒度上限為0.75 mm,入料粒度下限為0.25 mm。-0.25 mm 細煤泥采用浮選。
(3)浮選精煤回收方案比選
選煤廠現(xiàn)有一臺60 m2的加壓過濾機,用于浮選精煤回收。根據目前國內外的技術發(fā)展現(xiàn)狀,結合項目本身的實際應用情況,本次擴能改造在浮選精煤回收環(huán)節(jié),可采用以下兩種技術方案:
方案一:利用現(xiàn)有的一臺60 m2加壓過濾機[3],新增一臺500 m2快開隔膜壓濾機[4],即一臺60 m2加壓過濾機+一臺500 m2快開隔膜壓濾機。
方案二:拆除現(xiàn)有的一臺60 m2加壓過濾機,新增兩臺500 m2快開隔膜壓濾機,即兩臺500 m2快開隔膜壓濾機。
針對上述兩種不同浮精回收方案,從設備工藝性能(見表3)和技術經濟(見表4)兩個方面進行比較。
表3 浮精回收設備工藝性能比較表
表4 浮精回收技術經濟比較表
由于該廠煤泥中粗粒含量較多,根據表3 分析結果,用加壓過濾機回收浮選精煤更有利于發(fā)揮其設備性能優(yōu)勢。
根據表4 計算結果,采用方案二時,最終精煤產品水分難以達到≤12%;方案一采用加壓+壓濾的聯(lián)合回收方式,可根據現(xiàn)場生產的實際情況,靈活調整加壓和快開壓濾機的入料量,實現(xiàn)兩種設備的優(yōu)勢互補,系統(tǒng)靈活性更高,更能保證產品指標的穩(wěn)定[5]。另外,在建設投資上,方案一充分利用原有設備,對原有結構破壞少,方案一比方案二節(jié)省100.51 萬元。
綜上所述,本浮精脫水環(huán)節(jié)采用方案一,即利用現(xiàn)有的一臺60 m2加壓過濾機+新增一臺500 m2快開壓濾機。
因此,選煤廠擴能改造最終的選煤方法為:脫泥有壓三產品重介旋流器+粗煤泥TBS 分選+煤泥浮選,浮精用加壓過濾機+快開隔膜壓濾機聯(lián)合回收,浮尾濃縮壓濾回收。
1.2.2 選煤廠工藝流程
選煤廠擴能改造后的工藝流程為:原煤50 mm分級,+50 mm 塊原煤破碎至-50 mm;-50 mm 級原煤預先0.75(1.0)mm 脫泥,50~0.75(1.0)mm 原煤經有壓三產品重介旋流器分選,分選出精煤、中煤和矸石三種產品,經脫介脫水后成為最終產品;稀介質合并磁選;0.75(1.0)~0.25 mm 粗煤泥TBS干擾床分選,TBS 精煤粗煤泥振動弧形篩+煤泥離心機回收摻入精煤,TBS 尾煤經高頻篩脫水摻入中煤進中煤離心機脫水,細煤泥采用浮選,浮選精礦采用加壓過濾機+快開隔膜壓濾機回收,浮選尾礦經濃縮、壓濾回收。
選煤廠擴能改造后原則工藝流程圖如圖1。
圖1 山西神州煤業(yè)選煤廠擴能改造原則工藝流程圖
根據煤質計算結果,選煤廠主要設備規(guī)格型號見表5。
表5 山西神州煤業(yè)選煤廠主要設備型號表
山西神州煤業(yè)選煤廠進行擴能改造,針對該廠末煤含量較大的實際需要,增設粗煤泥TBS 分選系統(tǒng),完善了煉焦煤洗選工藝,同時利用現(xiàn)有設備及生產車間,降低了選煤廠基建投資。