高 康
(山西焦煤西山煤電官地礦選煤廠, 山西 太原 030053)
官地選煤廠是西山煤電集團(tuán)官地礦配套建設(shè)的坑口型選煤廠,設(shè)計(jì)入洗能力為400 萬(wàn)t/a,入洗原煤來(lái)自官地礦開(kāi)采的2 號(hào)、8 號(hào)原煤,為優(yōu)質(zhì)肥煤。采用預(yù)先脫泥、50~1 mm 粗煤由有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1~0.25 mm 粗煤泥由干擾床分選機(jī)分選、<0.25 mm 細(xì)煤泥浮選的洗選工藝流程分選。在回收粗煤泥的工藝中,TBS 干擾床分選機(jī)表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì),如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分選密度低及分選效率高等[1]。官地礦選煤廠通過(guò)水力分級(jí)旋流器+TBS 干擾床分選機(jī),實(shí)現(xiàn)了較好的粗煤泥分選效果。2022 年2 月改洗8號(hào)原煤后,煤質(zhì)發(fā)生顯著變化,生產(chǎn)過(guò)程中TBS 分選機(jī)一直存在TBS 精礦灰分偏高、水力分級(jí)旋流器溢流跑粗等問(wèn)題。
從圖1 中可以看出,入洗原煤經(jīng)脫泥篩脫泥,篩下煤泥水經(jīng)水力分級(jí)旋流器分選后,溢流進(jìn)入浮選,底流進(jìn)入TBS 干擾床分選機(jī)進(jìn)行分選,TBS 精礦濃縮后經(jīng)弧形篩進(jìn)入離心機(jī)脫水,落入精煤皮帶;TBS 尾礦濃縮后經(jīng)高頻篩脫水,落入中煤皮帶。
圖1 煤泥水處理工藝流程
從表1 中可以看出,8 號(hào)原煤煤泥含量較高,-0.5mm粒級(jí)含量為19.22%;煤泥中極細(xì)粒多,-0.25 mm 占-0.5 mm 粒級(jí)含量的67.90%。
表1 8 號(hào)原煤篩分試驗(yàn)
試洗8 號(hào)原煤后,主要問(wèn)題表現(xiàn)在:
1)TBS 精礦灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,基本在13%~15%之間,洗選要求精煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10.5%以內(nèi),TBS 精煤超灰嚴(yán)重;
2)TBS 尾礦灰分較低,洗選考核要求灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)>60%以上,實(shí)際洗選灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅45%左右,在確保精煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.5%以內(nèi)的情況下,尾礦灰分更低,跑煤更嚴(yán)重;
3)精煤堆取樣時(shí)TBS 精礦容易被取到,容易造成采樣誤差,為滿足客戶對(duì)精煤產(chǎn)品指標(biāo)要求,必須降低重介精煤灰分,導(dǎo)致重介產(chǎn)率較低,影響洗選經(jīng)濟(jì)效益;
4)系統(tǒng)細(xì)粒級(jí)顆粒較多,煤泥水濃度大,煤泥水分級(jí)濃縮旋流器溢流、跑粗現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致浮選尾礦灰分較低,達(dá)不到考核要求。
為了找到TBS精礦灰分較高的原因,組織技術(shù)人員對(duì)TBS干擾床分選機(jī)進(jìn)行單機(jī)檢查,檢查結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 官地礦選煤廠TBS 入料、溢流、底流分析
1)TBS 精礦+0.25 mm 灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超9%,且產(chǎn)率為45.49%,-0.25 mm 灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.51%,此粒級(jí)夾雜大量高灰洗泥,灰分較高,同時(shí)TBS 對(duì)這部分粒級(jí)顆粒分選效果差(或不具備分選能力)是導(dǎo)致TBS 精礦灰分高的主要原因;
2)-0.25 mm 粒級(jí)+0.25 mm 粒級(jí)尾礦含量較高,且灰分偏低,主要TBS 分選密度不夠(或頂水量不足)導(dǎo)致分選不充分,跑煤較嚴(yán)重。
為解決TBS 精礦灰分偏高,尾礦灰分偏低的問(wèn)題,必須降低TBS 精礦中-0.25 mm 粒級(jí)含量,從而提高分選密度(或增加頂水開(kāi)度等),提高分選效果。
首先,降低入料中-0.25 mm 粒級(jí)的含量,控制住TBS 干擾床分選機(jī)的入料范圍。TBS 的入料來(lái)自分級(jí)旋流器的底流,因此需要對(duì)分級(jí)旋流器進(jìn)行改造。分級(jí)旋流器本質(zhì)是一種通過(guò)離心力來(lái)對(duì)具有密度差的物質(zhì)進(jìn)行分離的設(shè)備[2]。主要部件為進(jìn)口、溢流管、柱段(旋流腔)、圓錐段及底流管,來(lái)料由進(jìn)口切向進(jìn)入旋流器內(nèi)做螺旋運(yùn)動(dòng),液體在腔內(nèi)急劇旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流,并分為溢流和底流兩部分,分別由溢流管和底流管排出。在水力分級(jí)旋流器內(nèi)部,同時(shí)存在著向下運(yùn)動(dòng)的外螺旋和向上運(yùn)動(dòng)的內(nèi)螺旋流動(dòng)[3]。根據(jù)分級(jí)旋流器的工作原理,分級(jí)粒度隨直徑增大而增加,進(jìn)行粗分級(jí)時(shí)常選用較大直徑旋流器,細(xì)分級(jí)時(shí)則用小直徑旋流器。
結(jié)合海王產(chǎn)水力旋流器入料壓力為0.10~0.15MPa,處理能力為70~120 m3/h,直徑350 mm 的FX350 水力旋流器的分離粒度為60~160 μm,直徑500 mm的FX500 旋流器分離粒度為100~200 μm。因此,為降低TBS 入料中-0.25 mm 粒級(jí)的含量,將原有的FX350 型水力旋流器更換為FX500 型,可有效解決底流夾細(xì)、溢流跑粗的情況。改造完成后,對(duì)旋流器分級(jí)效果通過(guò)單機(jī)檢查進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如下:
FX350 水力旋流器底流粒度級(jí)為0.5~0.25 mm,入料產(chǎn)率為25.8%,溢流產(chǎn)率為15.6%,底流產(chǎn)率為29.6%;FX500 水力旋流器底流粒度級(jí)為0.5~0.25 mm,入料產(chǎn)率為26.2%,溢流產(chǎn)率為2.98%,底流產(chǎn)率為44.3%。對(duì)比分析FX500 水力旋流器底流中-0.25 mm粒級(jí)含量為22.40%,比選用FX350 時(shí)的45.67%,降低了51%,效果明顯。
另外,選用FX500 水力旋流器較FX350 型相比,溢流中+0.5 mm 粒級(jí)含量降低至0.41%,減少了5.35%,+0.25 mm 粒級(jí)的含量也降低至3.39%,有效降低了溢流跑粗,導(dǎo)致浮選尾礦灰分偏低的情況。
二是TBS 精礦進(jìn)入弧形篩前,加裝固定篩,增加TBS 精礦脫粉環(huán)節(jié);利用現(xiàn)場(chǎng)空間,在TBS 精礦水力分級(jí)旋流器下方,進(jìn)入弧形篩前,安裝一臺(tái)固定篩,篩上加裝噴水,處料口加裝溢流槽,這樣既增加了TBS精礦的脫泥面積,又通過(guò)增加溢流槽,可以實(shí)現(xiàn)入料均勻進(jìn)入三臺(tái)弧形篩,有利于精礦脫泥。
三是TBS 精礦弧形篩篩面更換為高效弧形篩面(低背寬篩條),提高透篩率,同時(shí)篩面上增加擊打器,進(jìn)一步提高透篩效率;
四是對(duì)原系統(tǒng)TBS 精礦弧形篩篩下水走向進(jìn)行改造,將原來(lái)進(jìn)入煤泥水桶,改為直接進(jìn)入浮選入料池,降低系統(tǒng)中-0.25 mm 以下高灰細(xì)泥在系統(tǒng)中的富集,有效降低TBS 精礦灰分。
官地礦選煤廠通過(guò)上述改造方案的實(shí)施,TBS 精礦灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至10%左右,解決了TBS 精礦灰分高、需降低重介精煤灰分的問(wèn)題,單臺(tái)處理能力從70~160 m3/h 增加至140~240 m3/h,濃度適應(yīng)范圍得到了提升,跑粗現(xiàn)象也被有效控制,總體精煤產(chǎn)率提升1%左右,為官地礦選煤廠每年增加約1 000 萬(wàn)元收益。TBS 精礦灰分變化見(jiàn)表3。
表3 TBS 精礦灰分變化表
當(dāng)入洗粗煤泥細(xì)粒增多后,通過(guò)技術(shù)改造選用大直徑分級(jí)旋流器,可有效解決TBS 因煤質(zhì)變化精煤灰分高的指標(biāo)問(wèn)題,保障TBS 干擾床分選機(jī)的有效分選,使TBS 精礦灰分在適宜的范圍內(nèi),并可減少浮選入料中粗顆粒的含量。同時(shí)將TBS 精煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在10.0%~10.5%區(qū)間,完全避免了重介、浮選精煤為T(mén)BS 精煤背灰的洗選問(wèn)題發(fā)生,為提高整體精煤產(chǎn)率創(chuàng)造了較為有利條件,為官地選煤廠帶來(lái)顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。