蘇懷東，趙 偉，朱守其，徐 欣，王 濤

（棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東 棗莊 277605）

1 概述

高莊洗煤廠是一座原設(shè)計(jì)入選能力為0.9 Mt/a的礦井型煉焦洗煤廠，始建于1997年，由原煤炭工業(yè)部南京煤礦設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，該廠入選煤種屬低灰、低硫、高發(fā)熱量、強(qiáng)結(jié)焦性和成焦率較高的1/3焦煤，選煤方法采用混合跳汰分選、末精煤重介分選和煤泥浮洗聯(lián)合工藝。

該廠于2001年2月投產(chǎn)，期間經(jīng)過(guò)多次改擴(kuò)建，至2014年底，形成了年入選能力為0.9 Mt原煤不脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器選煤系統(tǒng)和年入選能力為2.4 Mt/a的原煤預(yù)先脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器選煤系統(tǒng)。

2 入選原煤煤質(zhì)分析

表1、表2分別為高莊洗煤廠50～1 mm和1～0.25 mm粒級(jí)原煤浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)表1、表2繪制原煤可選性曲線，見(jiàn)圖1、圖2。由表1、圖1可知:當(dāng)精煤灰分要求為8%時(shí)，理論分選密度為1.58 kg/L，理論產(chǎn)率為73.92%，分選密度±0.1含量為8.71%，扣除沉矸后為11.07%，因此50～1 mm粒級(jí)原煤可選性為中等可選。由表2、圖2可知:當(dāng)精煤灰分要求為8%時(shí)，理論分選密度為1.69 kg/L，理論產(chǎn)率為83.33%，分選密度±0.1含量為1.48%，扣除沉矸后為1.77%，因此1～0.25 mm粒級(jí)原煤可選性為易選［1］，采用TBS分選應(yīng)能取得理想的分選效果［2-5］。

表1 50～1 mm粒級(jí)原煤浮沉組成表Table 1 Float-and-sink analysis of raw coal 50-1 mm %

表2 1～0.25 mm粒級(jí)原煤浮沉組成表Table 2 Float-and-sink analysis of raw coal 1-0.25 mm%

圖1 50～1 mm粒級(jí)原煤可選性曲線Fig.1 Washability curves of raw coal 50-1 mm

圖2 1～0.25 mm粒級(jí)原煤可選性曲線Fig.2 Washability curves of raw coal 1-0.25 mm

此外，根據(jù)高莊洗煤廠日常生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，該廠煤質(zhì)無(wú)泥化現(xiàn)象。

3 工藝流程介紹

高莊洗煤廠現(xiàn)有兩種洗選工藝:一種為原煤不脫泥無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器主選+粗煤泥截粗回收+細(xì)煤泥浮選工藝;一種為原煤預(yù)先脫泥無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器主選+TBS粗煤泥分選+細(xì)煤泥浮選工藝。

3.1 原煤不脫泥重介工藝流程

圖3所示為原煤不脫泥重介工藝流程:原煤經(jīng)轉(zhuǎn)載膠帶進(jìn)入無(wú)壓三產(chǎn)品重介流器，分選出精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品。精煤由精煤分級(jí)篩脫水脫介后，＞13 mm粒級(jí)精煤由膠帶直接運(yùn)輸至精煤倉(cāng)成為最終產(chǎn)品;13～0.5 mm粒級(jí)精煤經(jīng)過(guò)刮板機(jī)，由離心機(jī)脫水回收后進(jìn)入精煤倉(cāng) ;部分＜0.5 mm粒級(jí)精煤進(jìn)入精煤磁選機(jī)進(jìn)行磁選脫介;磁選尾礦經(jīng)旋流器分級(jí)濃縮后，粗精煤由離心機(jī)回收入倉(cāng)，細(xì)煤泥直接進(jìn)入浮選。

3.2 原煤預(yù)先脫泥重介系統(tǒng)工藝流程

圖4所示為原煤預(yù)先脫泥重介工藝流程:首先，原煤經(jīng)過(guò)篩縫為1 mm香蕉篩進(jìn)行脫泥，篩上50～1 mm粒級(jí)進(jìn)入無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器，分選出精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品;精煤磁選機(jī)尾礦與香蕉篩下＜1 mm粒級(jí)煤泥經(jīng)煤泥旋流器濃縮分級(jí)后，溢流 (＜0.25 mm粒級(jí))進(jìn)入細(xì)煤泥浮選環(huán)節(jié)，底流 (0.25～1 mm粒級(jí))進(jìn)入TBS;TBS分選出的精礦經(jīng)精煤濃縮分級(jí)旋流器-弧形篩-離心機(jī)脫水回收，由精煤膠帶直接運(yùn)至精煤倉(cāng)，成為最終產(chǎn)品;精煤濃縮分級(jí)旋流器溢流、弧形篩篩下水進(jìn)入細(xì)煤泥浮洗環(huán)節(jié);TBS尾礦經(jīng)濃縮旋流器-弧形篩-離心機(jī)脫水回收，成為中煤產(chǎn)品;細(xì)煤泥浮選采用直接浮洗工藝，浮洗精礦進(jìn)入沉降過(guò)濾式離心機(jī)脫水回收，尾礦進(jìn)入耙式濃縮機(jī)［6］。

圖3 不脫泥重介系統(tǒng)工藝流程圖Fig.3 The flowsheet of non-desliming dense medium separation system

圖4 預(yù)先脫泥重介工藝流程圖Fig.4 The flowsheet of pre-desliming dense medium separation process

4 生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

4.1 重介主選效果對(duì)比

為了更好地對(duì)比兩系統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器的工藝性能，選取入選原煤性質(zhì)比較穩(wěn)定的2015年4月生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比。

對(duì)比數(shù)據(jù)如表3所示。從表3可知，在入選原煤基本相同的條件下，原煤不脫泥工藝的精煤灰分為8.55%，分選密度±0.1含量15.67%，精煤實(shí)際產(chǎn)率為60.75%，Ep1=0.0490，Ep2=0.0871，數(shù)量效率為95.05%;原煤預(yù)先脫泥工藝的精煤灰分為8.33%，分選密度 ±0.1含量為15.90%，精煤實(shí)際產(chǎn)率為61.65%，Ep1=0.0370，Ep2=0.0239，數(shù)量效率為96.21%。

表3 兩種分選工藝三產(chǎn)品重介旋流器工藝性能對(duì)比Table 3 The comparative analysis of performance of three product dense medium cyclone in two separation processes

通過(guò)以上生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，原煤預(yù)先脫泥帶來(lái)的直接效果是產(chǎn)品質(zhì)量的提高，在同等分選條件下，灰分降低了0.22個(gè)百分點(diǎn)，精煤實(shí)際產(chǎn)率提高了0.9個(gè)百分點(diǎn)。

4.2 粗煤泥分選效果對(duì)比

原煤預(yù)先脫泥重介分選工藝系統(tǒng)粗煤泥采用TBS分選機(jī)分選回收，精礦灰分為8.38%，精礦產(chǎn)率為80.08%，其精礦脫水后摻入精煤產(chǎn)品，灰分完全符合精煤產(chǎn)品要求。而不脫泥重介分選工藝系統(tǒng)對(duì)粗煤泥的回收只是簡(jiǎn)單地分級(jí)脫水回收，粗精煤泥的灰分高達(dá)10.80%，其灰分遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)精煤灰分要求，將其摻入精煤產(chǎn)品必須主洗精煤為之背灰。兩種分選工藝的粗煤泥分選效果對(duì)比如表4所示。

表4 兩種分選工藝粗煤泥分選效果對(duì)比Table 4 The comparative analysis of coarse coal slime separation effect in two separation processes %

4.3 中矸帶煤損失指標(biāo)對(duì)比

高莊選煤廠原煤預(yù)先脫泥和不脫泥重介系統(tǒng)2015年前5個(gè)月中煤帶煤和矸石帶煤指標(biāo)對(duì)比分別如圖5、圖6所示。

從前五個(gè)月的中矸帶煤指標(biāo)來(lái)看，原煤預(yù)先脫泥重介工藝中煤中＜1.45 g/cm3密度級(jí)含量均值為1.61%，明顯低于原煤不脫泥重介工藝的均值2.79%。原煤預(yù)先脫泥與不脫泥重介工藝矸石中＜1.80 g/cm3密度級(jí)含量均值分別為 0.95%和1.13%。以上數(shù)據(jù)充分說(shuō)明，采用原煤預(yù)先脫泥工藝無(wú)論在重介分選效果還是在分選精度上都要優(yōu)于不脫泥工藝。

圖5 中煤中＜1.45 g/cm3密度級(jí)含量對(duì)比Fig.5 The analysis of the content of minus 1.45 g/cm3 middlings in two separation systems

圖6 矸石中＜1.80 g/cm3密度級(jí)含量對(duì)比Fig.6 The analysis of the content of minus 1.80 g/cm3 reject in two separation systems

4.4 脫介效果和介耗對(duì)比分析

原煤不脫泥入選意味著全部煤泥進(jìn)入重介旋流器，系統(tǒng)循環(huán)懸浮液和循環(huán)水都將大量增加，這必然增加介耗，同時(shí)介質(zhì)中的煤泥需要通過(guò)分流不間斷排出，以確保合格介質(zhì)中的固體體積濃度不超標(biāo)，煤泥含量越多，分流就越大，介質(zhì)回收系統(tǒng)負(fù)荷就越大，介質(zhì)損失也就越大。在原煤預(yù)先脫泥重介工藝中，介質(zhì)回收系統(tǒng)只需少量分流，因而懸浮液密度的調(diào)節(jié)十分簡(jiǎn)捷，懸浮液性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，而且減少了介質(zhì)回收系統(tǒng)的負(fù)荷，有利于介質(zhì)回收，從而降低介耗［7-8］。

4.4.1 產(chǎn)品帶介對(duì)比

表5所示為原煤預(yù)先脫泥重介工藝系統(tǒng)和原煤不脫泥重介工藝系統(tǒng)中脫介篩篩上產(chǎn)品帶介及磁選尾礦帶介檢查結(jié)果。由表5數(shù)據(jù)可以看出，原煤預(yù)先脫泥重介工藝系統(tǒng)脫介篩篩上產(chǎn)品帶介及磁選尾礦帶介量明顯低于不脫泥重介工藝系統(tǒng)，產(chǎn)品帶走的介質(zhì)量相對(duì)于不脫泥重介工藝系統(tǒng)明顯降低，不僅降低了系統(tǒng)介耗，也避免了介質(zhì)污染精煤，影響精煤質(zhì)量［9-10］。

4.4.2 介耗對(duì)比

兩種工藝2015年前5個(gè)月介耗消耗如圖7所示。由圖7可以看出，原煤預(yù)先脫泥重介工藝系統(tǒng)的介耗比原煤不脫泥重介工藝系統(tǒng)下降了一半。

表5 脫介篩篩上產(chǎn)品帶介及磁選尾礦帶介檢查結(jié)果Table 5 The inspection results of medium consumption on oversize of medium draining screen and on tailings of magnetic separators %

圖7 脫泥與不脫泥系統(tǒng)介耗對(duì)比Fig.7 The comparative analysis of medium consumption in two systems

5 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

原煤預(yù)先脫泥重介工藝系統(tǒng)的平均介耗為0.43 kg/t，相比不脫泥重介工藝系統(tǒng)平均介耗0.97 kg/t降低了0.54 kg/t。預(yù)先脫泥重介工藝系統(tǒng)年入選原煤量以240萬(wàn)t計(jì)算，則采用預(yù)先脫泥工藝相對(duì)于采用不脫泥工藝每年可節(jié)省介質(zhì)消耗(0.54×240)/1000=1296 t，介質(zhì)價(jià)格按照1200元/t計(jì)算，每年可節(jié)省介質(zhì)消耗費(fèi)用155.52萬(wàn)元。

原煤預(yù)先脫泥重介工藝系統(tǒng)精煤產(chǎn)率為61.55%，比不脫泥重介工藝系統(tǒng)精煤產(chǎn)率60.50%提高了1.05個(gè)百分點(diǎn)，即采用原煤預(yù)先脫泥工藝比原煤不脫泥工藝系統(tǒng)每年多產(chǎn)精煤240萬(wàn)t×1.05%=2.52萬(wàn)t，精煤價(jià)格按500元/t計(jì)算，則每年可創(chuàng)造效益1260萬(wàn)元。

綜上各項(xiàng)，重介系統(tǒng)采用原煤預(yù)先脫泥工藝相比于不脫泥工藝每年可多創(chuàng)效益為1415.52萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

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