王晨燕

(太原煤氣化 選煤分公司，山西 太原 030024)

1 概 述

太原煤氣化選煤分公司東河選煤廠(chǎng)是一座設(shè)計(jì)入選能力0.9 Mt/a的礦井型選煤廠(chǎng)，入洗原煤屬易選煤，但煤質(zhì)特殊，低密度輕產(chǎn)物和高密度重產(chǎn)物占絕大部分，中間密度物含量很少，加之原煤內(nèi)灰低，使得精煤產(chǎn)品灰分始終偏低(8%～8.5%)，灰分低于市場(chǎng)主流銷(xiāo)售產(chǎn)品灰分，導(dǎo)致精煤產(chǎn)品產(chǎn)率及洗選經(jīng)濟(jì)效益未能最大化。為此，需要進(jìn)一步展開(kāi)工業(yè)試驗(yàn)研究，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)洗選工藝來(lái)提高精煤產(chǎn)品灰分，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效益的提升。

2 東河選煤廠(chǎng)洗選工藝流程

東河選煤廠(chǎng)分選工藝流程如圖1所示，原煤經(jīng)跳汰全級(jí)入洗后，跳汰精煤脫水篩篩下水經(jīng)過(guò)濃縮旋流器組分級(jí)后，底流經(jīng)過(guò)煤泥弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水，完成末精煤回收；溢流進(jìn)入浮選，浮選精煤經(jīng)過(guò)壓濾脫水后摻入精煤，浮選尾煤通過(guò)濃縮機(jī)濃縮后，經(jīng)壓濾脫水完成尾煤泥回收；循環(huán)水進(jìn)行復(fù)用。東河選煤廠(chǎng)精煤產(chǎn)品由跳汰塊精煤(50～0.5 mm)、末精煤(0.5～0.3 mm)及浮選精煤(小于0.3 mm)三部分組成。

圖1 東河選煤廠(chǎng)工藝流程示意

3 工藝優(yōu)化方案探究

3.1 主洗跳汰精煤提灰的可行性

東河原煤屬易選煤，內(nèi)灰低且可選性好(δ±0.1含量10%以下)，特點(diǎn)是兩頭產(chǎn)品含量高，即：除了低灰精煤和高灰矸石外，中間密度產(chǎn)物很少。最近對(duì)東河煤礦原煤進(jìn)行的全級(jí)浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1。

從表1可見(jiàn)，原煤中小于1.4 g/cm3密度級(jí)灰分為6.01%，1.4～1.8 g/cm3中密度級(jí)產(chǎn)率僅有3.21%，小于1.8 g/cm3密度級(jí)灰分7.36%。顯然，洗精煤灰分的實(shí)際分選密度需要高于1.8 g/cm3，而當(dāng)前實(shí)際精煤分選密度為1.8 g/cm3左右。但在選煤廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐中，不能過(guò)分提高跳汰分選密度(大于1.8 g/cm3)，試驗(yàn)證明，精煤含矸指標(biāo)最高能控制在2.5%～2.8%，灰分在8.0%～8.5%。若再提高精煤含矸指標(biāo)，精煤灰分增加迅速，且難以控制生產(chǎn)穩(wěn)定的產(chǎn)品，可見(jiàn)主洗跳汰已無(wú)提灰空間[1]。如何進(jìn)一步提高精煤產(chǎn)品灰分，還需開(kāi)展試驗(yàn)分析與研究。

表1 東河煤礦原煤全級(jí)浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 原煤直接篩選優(yōu)化探究

2004年?yáng)|河選煤廠(chǎng)投產(chǎn)初期，因原煤中粒度小于8 mm的末煤灰分為9.52%，所以對(duì)于這部分粒級(jí)原煤采用不洗選直接篩分回收。近幾年，因原煤煤質(zhì)變化較大，對(duì)選煤廠(chǎng)進(jìn)行了技改，采用原煤不分級(jí)入洗。2018年原煤煤質(zhì)較好，對(duì)原煤重新進(jìn)行了篩分試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 東河煤礦原煤篩分試驗(yàn)分析

從表2可以看出，每個(gè)粒度級(jí)灰分均較高，未發(fā)現(xiàn)有較低灰分的粒度級(jí)存在。因此，借鑒初設(shè)的思路，設(shè)想從原煤中直接篩選出某個(gè)較低灰分粒度級(jí)，使其不洗選而直接成為產(chǎn)品，以提高精煤產(chǎn)品灰分和產(chǎn)率的思路可以被排除[2-3]。

3.3 粗煤泥系統(tǒng)分級(jí)粒度優(yōu)化探究

通過(guò)表2可知，原煤中每個(gè)粒度級(jí)質(zhì)量均較差，因此必須進(jìn)行洗選。目前主洗跳汰雖無(wú)提灰空間，還可通過(guò)嘗試提高末精煤回收率來(lái)提高精煤產(chǎn)品灰分。依據(jù)分級(jí)旋流器分選效率與底流口直徑成正比的關(guān)系[4]，可以通過(guò)增大分級(jí)旋流器組的底流口直徑，以增加底流口排放量，減少溢流去浮選的入料量，從而回收損失于浮選環(huán)節(jié)的粗顆粒煤泥，進(jìn)而提升末精煤灰分和產(chǎn)率[5]。

選煤廠(chǎng)分級(jí)旋流器組為海王FX300-PUX14型，生產(chǎn)中使用8個(gè)小旋流器，6個(gè)停用，底流口直徑均為φ35 mm。通過(guò)對(duì)一個(gè)小旋流器底流口不斷更換為φ40 mm、φ45 mm、φ50 mm等工藝尺寸，觀察底流傘型情況及離心機(jī)是否有串水情況[6]。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，底流口選取φ50 mm的參數(shù)尺寸為最佳，可以滿(mǎn)足目前生產(chǎn)工藝需求。旋流器底流口工藝參數(shù)調(diào)整前后篩分試驗(yàn)分別見(jiàn)表3至表6。

從表3可知：旋流器分級(jí)底流中存在夾帶的高灰細(xì)泥，特別是小于0.075 mm的灰分高達(dá)56.56%，產(chǎn)率11.69%；0.075～0.125 mm的灰分為28.56%，產(chǎn)率14.71%；因此，脫除0.125 mm以下高灰細(xì)泥，是保證末精煤回收系統(tǒng)灰分穩(wěn)定的關(guān)鍵[7]。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，增大分級(jí)旋流器組底流口直徑后(見(jiàn)圖2)，底流中夾帶的(小于0.125 mm)高灰細(xì)泥含量降至20.90%，相比增大前降低了5.5%；同時(shí)底流中細(xì)粒級(jí)物料產(chǎn)率降低顯著，小于0.25 mm級(jí)降至37.75%，末精煤離心機(jī)產(chǎn)品中小于0.25 mm級(jí)降至20.21%。說(shuō)明增大底流口直徑后，分選效率提高，底流中粗粒度含量增加，細(xì)粒級(jí)和極細(xì)粒級(jí)含量減少[8-9]。與此同時(shí)，離心機(jī)出料末精煤灰分有所增加，由原來(lái)的8.75%增大為10.12%，從而提高了末精煤產(chǎn)率。

表3 分級(jí)旋流器(底流口直徑φ35 mm)底流篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 末精煤離心機(jī)出料篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)(分級(jí)旋流器底流口直徑φ35 mm)

表5 分級(jí)旋流器(底流口直徑φ50 mm)底流篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 末精煤離心機(jī)出料篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)(分級(jí)旋流器底流口直徑φ50 mm)

圖2 分級(jí)旋流器組底流口直徑(左：35mm，右：50mm)

4 工藝優(yōu)化改造效果及經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

4.1 改造效果

分級(jí)旋流器組共有14個(gè)φ300 mm的小旋流器，選取其中的8個(gè)拆除φ35 mm底流口，更換為φ50 mm底流口，對(duì)比分析前后兩種末精煤產(chǎn)品篩分試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：增大底流口直徑后，末精煤產(chǎn)品中粗粒級(jí)產(chǎn)率顯著增加，底流夾帶的小于0.125 mm高灰細(xì)泥所占比例降低。這說(shuō)明增大底流口直徑，提高了分級(jí)粒度值，也減少了去浮選的溢流量。同時(shí)，浮選入料平均粒度降低，也有益于浮選尾礦煤泥灰分的提升[10]。經(jīng)過(guò)3個(gè)月工業(yè)化實(shí)踐，總精煤灰分提高且穩(wěn)定在8.5%～9.5%，取得了較好的改造效果。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)測(cè)算：末精煤灰分由8.75%提高到10.12%后，末精煤產(chǎn)率由5.80%提高到6.82%，提升了1.02個(gè)百分點(diǎn)；浮選入料量相應(yīng)減少1.02個(gè)百分點(diǎn)，按浮選精煤產(chǎn)率占本級(jí)50%計(jì)算，總精煤產(chǎn)率增加0.51%，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。按照東河選煤廠(chǎng)年入洗量70萬(wàn)t計(jì)算，總精煤產(chǎn)率增加0.51%，按精煤產(chǎn)品價(jià)格1 300元/t計(jì)算，工藝優(yōu)化后可增加收益464萬(wàn)余元。

5 結(jié) 語(yǔ)

東河選煤廠(chǎng)的原煤篩分和浮沉試驗(yàn)表明，通過(guò)提升跳汰分選密度實(shí)現(xiàn)提灰增產(chǎn)方法不可取，通過(guò)入洗前直接篩出某個(gè)粒度級(jí)成為產(chǎn)品來(lái)提灰增產(chǎn)的方法也不可行。而依據(jù)分級(jí)旋流器分選效率與底流口直徑成正比的關(guān)系，通過(guò)增大分級(jí)旋流器組底流口直徑，減少浮選入浮量，從而提升末精煤的灰分及產(chǎn)率。3個(gè)月的工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐表明，總精煤灰分有所提高且穩(wěn)定在8.5%～9.5%，總精煤產(chǎn)率提高0.51%，取得了良好的綜合效益。