選煤廠粗煤泥回收工藝中煤泥水開路與閉路工藝探討

孫華峰 牛福生 袁靜宜

(1.河北理工大學,河北省唐山市,063009;2.天地科技股份有限公司唐山分公司,河北省唐山市,063012)

根據國家標準GB/T7186-1998,粗煤泥的定義:粒度近于煤泥,通常在0.3～0.5 mm以上,不宜用浮選處理的顆粒。我國煤炭分選方法與技術從粒度上講主要包括粗粒(>0.5 mm)重選和細粒(<0.5 mm)浮選兩大類。分選粒度界限為0.5 mm,由于重選隨著粒度的減小,分選效果逐步變差,而浮選的最佳分選粒度范圍為0.25～0.074 mm,因此介于重選和浮選有效分選粒度界限附近的粗煤泥分選效率低,嚴重影響大多數選煤廠精煤產率和企業的經濟效益。所以,粗煤泥分選和回收成為國內外研究的熱點和重點。

粗煤泥由于粒度較細,分選、分級和回收都比較困難,且總體缺乏有效的分級回收設備,造成粗煤泥回收工藝比較復雜,由于單臺設備的分級效率不高,必須通過幾種分級設備的串聯來回收粗煤泥,減少浮選的跑粗現象。關于粗煤泥回收工藝中的開路和閉路流程存在著各種爭議,本文就粗煤泥回收工藝的開路和閉路問題做簡要探討。

1 粗煤泥的來源及其特點

粗煤泥與煤泥的來源相同,也是包括原生粗煤泥、次生粗煤泥和破碎粗煤泥,可以說粗煤泥與煤泥相伴而生,始終不離,通過一些措施強制將其徹底分開是比較困難的。粗煤泥的粒度介于重選和浮選之間,而其粒度特性也兼有粗顆粒的特性和煤泥的特性。粗煤泥的特性可概括為解離得比較充分,比較易選(可選性上講),選后精煤灰分低。表1為某選煤廠不同粒度煤炭的浮沉組成,由表1可看出:隨著粒度減小,低密度和高密度的含量在增加,解離度也在增加。但粗煤泥明顯含有大量的煤泥,即使采取多種分級脫泥設備串聯,總是含有部分高灰細泥,嚴重污染精煤。因此,粗煤泥的分級設備和回收工藝比較多,開路和閉路對工藝存在著較大的影響。

表1 某選煤廠不同粒度浮沉組成表

2 粗煤泥閉路回收工藝分析

典型的粗精煤閉路流程如圖1所示,這也是目前國內應用最早最普遍的工藝流程,這種流程最主要的目的是防止浮選跑粗,通過對弧形篩、高頻篩的篩下水和離心機的離心液返回到旋流器進行分級,可防止弧形篩、高頻篩和離心機的篩籃因磨損或入料中鐵器等帶棱角雜物造成的損壞,易導致篩下或離心液中粗顆粒含量增加。這種工藝尤其是粗煤泥分級采用如撈坑、沉淀槽和角錐池等工藝時應用更好。這種工藝是建立在弧形篩和離心機篩籃容易損壞而旋流器可保證溢流中基本沒有粗顆粒的條件下,這種工藝流程只能在高頻篩和離心機篩籃磨損到一定程度前起作用,而當磨損非常嚴重或高頻篩篩面和離心機篩籃出現窟窿等情況時就不能保證回收效果。這主要是因為高頻篩篩下水或離心液中粗顆粒太多,不斷循環,到一定程度時,旋流器溢液中會出現粗顆粒,甚至出現旋流器底流堵塞。這種工藝還存在的一個弊端是煤泥水中的一些高灰細泥不斷循環,污染粗煤泥。由于旋流器分級效率不高,底流中經常夾帶較多的高灰細泥,這些高灰細泥通過旋流器底流、弧形篩篩下或離心機離心液再到旋流器不斷進行閉路循環,循環到一定程度時,粗煤泥產品中的高灰細泥量達到穩定狀態,而這部分高灰細泥將會隨粗煤泥進入精煤產品,造成污染。

圖1 粗煤泥閉路回收工藝流程圖

3 粗煤泥開路回收工藝分析

為了解決粗煤泥閉路回收工藝中的高灰細泥在系統中不斷循環、污染精煤的問題,目前部分選煤廠采取了粗煤泥回收開路工藝流程,如圖2所示。這種工藝流程是將弧形篩的篩下水、高頻篩篩下水或離心機的離心液直接進入浮選,不再通過旋流器進行閉路循環,可較大幅度地減少粗煤泥精煤中高灰細泥污染問題,同時減少了旋流器、弧形篩和高頻篩或離心機的負荷,但這種工藝所存在的利弊與粗煤泥開路流程的利弊正好相反,浮選的跑粗將會比較嚴重,尤其是煤泥離心機的離心液中。煤泥離心機的篩籃縫隙較小、篩絲較細,即使采用較好的材料,磨損也會比較快,這樣就會造成一部分灰分已經合格的精煤又進到浮選,而由于浮選泡沫攜帶粗顆粒的能力有限,這部分本已合格的精煤又通過浮選損失到尾煤中,造成尾煤灰分偏低。

圖2 粗煤泥開路回收工藝流程圖

4 粗煤泥半開路回收工藝分析

圖3 粗煤泥半開路回收工藝流程圖

根據前述粗煤泥開路和閉路工藝流程所存在的優勢與不足,結合目前粗煤泥分級設備的特點和實際應用情況,提出以下粗煤泥半開路回收工藝流程,如圖3所示。隨著篩網質量的發展以及弧形篩和高頻篩與離心機工作方式的不同,弧形篩篩網的使用壽命要遠大于離心機篩籃,因此,從跑粗程度上分析,離心機濾液的跑粗要比弧形篩嚴重得多,并且弧形篩出現磨損嚴重或破洞更容易被發現,更換或處理也方便,所以將弧形篩的篩下水不再返回而直接進入浮選。而離心機的離心液返回再進行分級比較合理,同時兼顧了粗煤泥開路和閉路工藝流程的優缺點。

5 結語

粗煤泥與煤泥是相伴而生的,所以粗煤泥回收中將高灰細泥徹底分離出去是比較困難的。要徹底分離,需要采取多種分級脫泥設備進行串聯,以提高脫泥效果。粗煤泥閉路回收流程可防止跑粗,但一部分高灰細泥在粗煤泥回收工藝中循環,造成粗煤泥最終產品中含有較多的高灰細泥,污染精煤;而粗煤泥開路回收流程造成的跑粗現象比較嚴重,尤其是離心機的離心液。通過對這兩種工藝流程的對比分析提出,可兼顧粗煤泥開路和閉路回收工藝優點的粗煤泥半開路工藝流程是科學、經濟和合理的,可在選煤廠進行推廣應用。