茍曉東

(中煤科工集團 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467099)

陜煤韓城礦業(yè)公司下峪口選煤廠1976年建成投產(chǎn)，是一座年處理能力為60萬t的跳汰+煤泥浮選工藝的選煤廠，1989年經(jīng)過改擴建，生產(chǎn)能力達到120萬t/年，主要生產(chǎn)冶煉瘦精煤。洗選原煤來自2#煤、3#煤，其中2#煤原煤灰分一般在15%～25%，屬低灰-中灰煤，煤質(zhì)牌號由淺至深為主焦煤、瘦焦煤、瘦煤2#、瘦煤1#及貧煤。3#煤灰分一般為20%左右，屬中灰煤，煤質(zhì)牌號為瘦煤2#、瘦煤1#及貧煤。選煤廠主導產(chǎn)品為高熱、高灰熔點的優(yōu)質(zhì)配焦煤和優(yōu)質(zhì)動力煤，產(chǎn)品用戶主要為萊鋼、馬鋼、湘鋼、武鋼、寶鋼等。近幾年，隨著開采煤質(zhì)的變化以及設(shè)備的老化，原有的設(shè)備和工藝已經(jīng)無法適應市場競爭的需要，因此為了提高經(jīng)濟效益，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，決定對下峪口煤礦選煤廠進行技術(shù)升級改造。

1 現(xiàn)存的問題

1) 煤質(zhì)變化。

下峪口選煤廠生產(chǎn)工藝為跳汰—浮選聯(lián)合流程。其設(shè)計原煤灰分18.25%，原煤中可見矸占全樣的1.22%. 主導粒級為13～6 mm，占全樣的23.01%，6～4 mm次之，占全樣的16.60%，而4～1 mm粒級占全樣的7.9%，說明原煤中細粒含量很高，原煤易碎。隨著粒度的減小，各粒度級對應的灰分也在降低，由50～25 mm級灰分23.92%降至4～1 mm級灰分的14.79%，表明細粒物中低灰分物含量較多，煤比矸石更易碎，而其原煤的可選性為易選煤。采用跳汰—浮選聯(lián)合流程能滿足當時的生產(chǎn)要求。隨著近幾年原煤煤質(zhì)的變化，該工藝已經(jīng)很難滿足生產(chǎn)的需要，其煤質(zhì)情況見表1.

由表1可以看出，主導粒級是4～1 mm，占全樣的31.72%，比設(shè)計原煤同樣粒級增加了23.82%，而且原煤灰分也由原來的18.25%增加到27.92%，其可選性也由易選煤變?yōu)殡y選煤。

2) 工藝落后。

下峪口礦選煤廠設(shè)計工藝是跳汰+浮選。跳汰工藝分選精度低，只適合易選或中等可選煤，由于煤質(zhì)變?yōu)殡y選煤，這種低分選精度的工藝已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要。與此同時，原煤中細粒含量大量增加，造成物料透篩嚴重，矸石帶煤穩(wěn)定在5.5%～6.0%，精煤損失嚴重。

眾所周知，浮選對0.5～0.25 mm粒級的分選效果并不好，所以現(xiàn)在新建選煤廠大多對+0.25 mm粗煤泥采用單獨的分選設(shè)備，而下峪口礦選煤廠只是單純的-0.5 mm粒級浮選，很多大顆粒由于無法跟隨浮選氣泡上升而損失在尾礦中，造成大量精煤損失。

對煤泥水系統(tǒng)而言，浮選尾礦經(jīng)過煤泥濃縮機濃縮后，溢流水做為生產(chǎn)循環(huán)水，濃縮機底流到廠外進行沉淀回收。廠外煤泥沉淀池和煤泥堆放場不僅占地面積大，而且沉淀時間長，水資源也浪費，返回生產(chǎn)系統(tǒng)量不足，容易引起生產(chǎn)中斷，環(huán)境污染嚴重。

3) 設(shè)備老化、能力不足。

由于原煤中矸石含量增加，大量可見矸的增加影響浮標閘門的自動排料，促使跳汰機還沒有形成床層就進行排料，矸石帶煤增加。而且由于矸石斗子運輸量的限制，跳汰機小時入洗量不能提高，二段床層變薄，二段風水難以控制，透篩損失加大。

機械攪拌式浮選機由于充氣量不足，氣泡不均勻，使得大量精煤損失在尾礦中，尾礦灰分偏低。而且由于入洗原煤細粒級含量的大幅增加，浮選來料處理不完，造成浮選機能力不足，引起生產(chǎn)中斷；或精礦循環(huán)量大，浮選精礦中含有浮選藥劑造成過濾機來料黏，過濾機吸料不好，脫水效果變差。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位

根據(jù)下峪口煤礦煤質(zhì)特點與市場調(diào)查分析，該選煤廠產(chǎn)品定位在煉焦配煤，亦可高爐噴吹煤。設(shè)計的下峪口選煤廠產(chǎn)品方案如下：1) 精煤：50～0 mm，Ad(%)≤10.00%，Mt(%)≤12.0%，St,d(%)<0.50%，為煉焦配煤或高爐噴吹用煤。2) 中煤：50～0 mm，Ad(%)≤50.0%，Mt(%)≤9.0%，為發(fā)點動力用煤。3) 煤泥：0.5～0 mm，Ad(%)≥50.0%，Mt(%)≤24.0%，為發(fā)點動力用煤。4) 矸石：50～0 mm，Ad(%)≥80.0%，Mt(%)≤14.0%，綜合利用。

3 新工藝的確定

下峪口選煤廠采用脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS粗煤泥分選+煤泥浮選的選煤工藝，最終產(chǎn)出精煤、中煤、煤泥和矸石4個產(chǎn)品。設(shè)計用原煤主要來自3#煤，隨著開采煤層的變化，有可能混合入洗2#煤，煤種主要為瘦煤，少量貧煤。

3.1 50～1 mm粒級分選工藝確定

從跳汰廠實際生產(chǎn)情況來看，跳汰分選精度低，無論是中煤還是矸石中都會帶煤。另外，精煤灰分有一定波動。重介工藝的突出優(yōu)點就是分選精度明顯高于跳汰，對中等可選、難選、極難選的原煤，適應性都很好[1]. 從煤質(zhì)分析可知，入選原煤中-13 mm末原煤含量大， -50 mm原煤在滿足產(chǎn)品要求分選密度內(nèi)，采用跳汰分選難免會存在末煤透篩量大的現(xiàn)象，影響精煤產(chǎn)率，在這種情況下，采用重介選更具有明顯的優(yōu)勢。而且跳汰分選工藝的循環(huán)水量遠大于重介工藝，當跳汰分選密度低于1.4 kg/L時，跳汰機很難保證正常分選[2]. 為保證得到較高質(zhì)量的精煤產(chǎn)品以及較好的經(jīng)濟效益，設(shè)計采用選前脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器，其理由如下：

三產(chǎn)品重介比兩產(chǎn)品更能保證排矸純度，若采用兩段二產(chǎn)品工藝，雖然能保證產(chǎn)出3個產(chǎn)品，但需要2套介質(zhì)系統(tǒng)，投資高，且二段高密度比重液難以配備，設(shè)備及管路磨損嚴重，介質(zhì)消耗較高。另外，采用三產(chǎn)品分選，在煤質(zhì)好的情況下，中煤可摻入精煤中，只產(chǎn)出兩種產(chǎn)品；煤質(zhì)差時，在產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)精煤的基礎(chǔ)上，可以多產(chǎn)出一個中煤副產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活性強。采用無壓入料是由于原料煤無需泵輸送，可以減輕對煤的破碎和泥化作用。對于1 mm選前脫泥主要是由于減少了主洗系統(tǒng)中的煤泥量，改善了洗選產(chǎn)品脫介篩的脫介效果，降低了介質(zhì)分流量。達到介耗低、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、生產(chǎn)管理較方便的目的，而且1 mm也能滿足后面粗煤泥分選的上限。通過計算機模擬計算，其工藝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)預測見表2.

3.2 1～0.25 mm粒級分選工藝確定

根據(jù)煤質(zhì)資料分析，1.0～0.25 mm的粗煤泥需要設(shè)置粗煤泥分選系統(tǒng)，以實現(xiàn)控灰降硫的目的，通常對粗煤泥分選有螺旋分選機、煤泥重介旋流器、TBS干擾床等工藝。

螺旋分選機最佳分選粒度是2～0.15 mm，分選密度一般在1.75 g/L以上，其分選精度較差，介于跳汰洗煤和搖床洗煤之間，I值一般為0.2左右，且入料對濃度和粒度要求較嚴，尤其對片狀物料分選效果較差，實際使用效果不好[3]. 一般用于動力煤洗煤廠的降硫，對煉焦煤洗煤廠的粗煤泥降灰效果不佳。

表2 三產(chǎn)品旋流器產(chǎn)品預測表

煤泥重介旋流器與選前不脫泥重介旋流器分選工藝配套使用，分選物料來自精煤脫介弧形篩下分流，物料在主選旋流器得到初步分選，但灰分較高，分選介質(zhì)利用主選旋流器對介質(zhì)的分級作用形成極細粒磁鐵礦粉，使灰分較高的粗煤泥在煤泥重介旋流器中進一步得到有效分選[4].通過前述分析，該選煤廠的合理主選工藝應采用選前脫泥重介分選工藝，即煤泥重介旋流器分選工藝不適合該廠。

TBS最佳分選粒級1.0～0.25 mm粗煤泥，入料粒度上下限之比以4∶1為宜。分選密度在1.4～1.9 kg/L范圍內(nèi)可調(diào)控[5]，而且TBS工藝與下峪口選煤廠脫泥無壓三產(chǎn)品相匹配。因此，設(shè)計采用TBS分選粗煤泥。通過計算機模擬計算，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)預測見表3.

表3 TBS產(chǎn)品預測表

3.3 -0.25 mm粒級分選工藝確定

該廠生產(chǎn)練焦配煤，為盡可能提高精煤產(chǎn)率及經(jīng)濟效益，細粒煤采用浮選工藝。浮選機適應性強，易于生產(chǎn)管理，而且下峪口原跳汰選煤廠使用浮選機多年，效果較好，所以本設(shè)計采用浮選機處理細粒煤泥。

3.4 最終產(chǎn)品平衡

按照確定的選煤工藝，經(jīng)過計算機模擬計算后，最后的洗選產(chǎn)品平衡表見表4.

表4 最終產(chǎn)品平衡表

4 技術(shù)經(jīng)濟分析比較

按照確定的工藝和現(xiàn)有的跳汰工藝進行比較，即可得出兩者的技術(shù)指標和經(jīng)濟效益指標的差異。兩種工藝的技術(shù)指標見表5.

表5 兩種工藝技術(shù)比較表

通過表5可以看出，脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS粗煤泥分選+煤泥浮選工藝比現(xiàn)有跳汰+浮選工藝精煤產(chǎn)率高1.43%. 參考當?shù)鼐?、中煤、矸石、煤泥價格，精煤1 200.00元/t，中煤300.00元/t，煤泥150.00元/t，其具體的經(jīng)濟效益分析見表6.

表6 兩種工藝經(jīng)濟效益分析表

從表6分析可以看出，脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS粗煤泥分選+煤泥浮選工藝比現(xiàn)有跳汰+浮選工藝銷售收入增加2 177萬元。

5 結(jié) 論

下峪口選煤廠現(xiàn)有的跳汰+浮選工藝由于煤質(zhì)的變化可選性由設(shè)計初期的易選變?yōu)楝F(xiàn)在的難選，而且設(shè)備老化，工藝落后已經(jīng)很難適應現(xiàn)有生產(chǎn)及市場要求。根據(jù)客戶及市場分析預測，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位為煉焦配煤或高爐噴吹煤以及電力用煤。通過對選煤方法的選擇，確定了脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS粗煤泥分選+煤泥浮選工藝，使得精煤產(chǎn)率比現(xiàn)有跳汰+浮選工藝提高1.43%，年利潤增加2 177萬元。

參 考 文 獻

[1] 劉國慶.陽泉一礦選煤廠主洗系統(tǒng)改造方案研究[J].選煤技術(shù),2016(06):90-94.

[2] 郭立志.淺析林西礦選煤廠新老工藝系統(tǒng)[J].水力采煤與管道運輸,2015(02):69-73+77.

[3] 葉貴川,馬力強,徐 鵬,等.螺旋分選機應用現(xiàn)狀研究[J].煤炭工程,2017,49(04):132-135.

[4] 邵燕祥.粗煤泥分選回收工藝的分析與應用[J].選煤技術(shù),2017(03):92-96

[5] 李 強,史帥星,張躍軍.流態(tài)化床分選設(shè)備發(fā)展與應用[J].礦產(chǎn)綜合利用,2017(03):29-32+37.