邯鄲洗選廠浮選精煤摻粗降水提效實踐

王志強，李紅軍

(冀中能源峰峰集團 邯鄲洗選廠，河北 邯鄲 056000)

1 概述

冀中能源峰峰集團邯鄲洗選廠是一座中央型煉焦煤選煤廠，于1959年12月投產，是新中國自行設計并施工的第一座選煤廠。2011年，邯鄲洗選廠進行了新一輪技術改造，改造后形成了50～1 mm粒級脫泥無壓三產品重介旋流器分選，1～0.4 mm粒級CSS粗煤泥分選機分選， 0.4～0.125 mm粒級浮選機分選、<0.125 mm粒級浮選柱分選的四粒級分段式選煤工藝，實現了選煤工藝精細化、技術裝備國際化、控制技術數字化、先進技術集成化、組織生產簡單化的技改目標[1]。

近年來，隨著市場經濟下行壓力加大，煤炭市場已經進入寒冬，煉焦精煤價格一降再降，市場形勢嚴峻，企業生存壓力巨大。為了增強精煤產品的競爭力，邯鄲洗選廠提出了精煤各項指標保穩定、再提高的要求。在精煤質量上，邯鄲洗選廠精煤水分合格率一直在87%左右，不能滿足用戶要求，主要原因在于浮選精煤壓濾成餅后水分高且不穩定，從而影響了最終精煤水分。為此，邯鄲洗選廠技術人員積極研究對策，并借鑒國內選煤廠成功案例，組織實施了向浮選精煤中摻入粗精煤的技術措施，以求降低浮選精煤水分，保證最終精煤水分。

2 存在問題與分析

2.1 原煤煤泥含量大，浮選精煤粒度偏細，壓濾機濾餅水分高

邯鄲洗選廠入選的原煤是峰峰集團內部梧桐莊、羊渠河、通二、牛兒莊四個礦別的煤種(表1)，通過不同比例配煤入選，產出焦煤、肥煤和瘦煤。由于這些礦的原煤中煤泥含量較高(普遍在30%左右)，導致選煤廠最終浮選精煤中<0.045mm粒級含量也高，由表2可以看出，浮選精煤中<0.045mm粒級含量高達50%左右，從而導致壓濾機濾餅水分大，進料時間長等一系列問題。

表1 各礦別原煤全級浮沉試驗綜合表Table 1 Composite float and sink data of the raw coal from different mines %

表2 浮選精煤粒度組成Table 2 Size composition of flotation concentrate

2.2 浮選精煤泡沫過多，使壓濾機處理能力降低，導致精礦箱冒料

從理論和實際來看，由于邯鄲洗選廠浮選精礦過細，泡沫量大，不利于壓濾機入料泵的上料，因此降低了壓濾機的處理能力，從而導致精礦外溢。同時,由于現有廠房限制，精煤壓濾機只能安裝5臺，因此當兩個選煤系統正常生產時(小時處理量為670 t)，5臺壓濾機無法有效處理產生的浮選精煤量，使精礦箱頻繁冒料，不僅造成精煤浪費，而且最終導致系統被迫減量。因此，精煤壓濾機的效率問題是影響邯鄲洗選廠產能提高的一個瓶頸。

3 工藝方案的研究與試驗

根據相關資料，粒度組成均勻的物料，顆粒間空隙較大，雖然容納比較多的水分，但其水分容易受重力作用排除；而粒度組成不均勻的物料，細粒將充填在粗顆粒孔隙中，使顆粒間空隙較小，其水分較難排除，特別是<0.045 mm粒級物料含量，對脫水效果影響很大:當<0.045 mm粒級含量<20%時，通常對產品水分的影響不顯著；當其含量超過20%時，就會給產品脫水造成困難[2-5]。

因此，對于粒度組成較細的浮選精煤，合理地向其中摻入粗顆粒，可有效改善浮選精煤粒度組成，不僅有利于脫水，并且還有利于浮選精煤消泡。浮選精煤泡沫是氣-液-固三相泡沫，在浮選精礦中，固體顆粒吸附在氣泡上，延緩了三相泡沫液膜層變薄，防止了氣泡兼并，還增加了氣泡的機械強度，這均不利于氣泡的破裂。細顆粒比表面積很大，表面能很高，因此能夠穩定地粘附在氣泡上，固體顆粒越小越有利于氣泡的穩定；當固體顆粒的粒度超過某個固定值時，它會降低泡沫的穩定性，原因是大顆粒受重力影響較大，很難穩定粘附在氣泡上，當顆粒從氣泡上脫落時，原來與顆粒接觸的液膜會被拉伸變薄，造成液體流失，加速泡沫破滅。因此，浮選精煤中摻入粗顆粒精煤有利于浮選泡沫消除[6-8]。

在借鑒同行業成功經驗[9-11]與結合本廠實際的基礎上，邯鄲洗選廠決定將現有的CSS粗煤泥分選機部分精煤摻配進入浮選精煤，以使浮選壓濾精煤粒度均勻，并減少浮選泡沫，實現降低水分，提高壓濾效率的目的。

3.1 工藝方案可行性分析與試驗

3.1.1 壓濾機精煤和CSS粗煤泥分選機溢流粒度組成分析

通過多次測定壓濾機濾餅粒度組成，發現浮選精煤濾餅中<0.045 mm粒級含量在50%左右，水分為24%～26%，細顆粒偏多(表2)。而CSS粗煤泥分選機精煤的溢流粒度較粗，>0.45 mm粒級顆粒含量在50%左右(表3)，經過篩縫0.5 mm弧形篩脫水降灰后，<0.074 mm粒級僅為0.6%(表4)。

表3 CSS粗煤泥分選機溢流粒度組成Table 3 Size composition of overflow of CSS %

表4 CSS粗煤泥分選機精煤弧形篩檢查結果Table 4 Analysis of the result of Testing on clean coalof CSS with sieve bend %

CSS粗煤泥分選機溢流經過弧形篩后,灰分基本在10%～11%之間，適宜摻入浮選精煤。基于國內已有成功案例，且CSS粗煤泥分選機溢流脫泥后灰分符合要求，因此選煤廠決定將部分CSS粗煤泥分選機溢流摻入浮選精煤，以改善壓濾機壓濾效果。

3.1.2 工藝方案的確定

通過試驗可知摻粗可行，故初步確定如下工藝方案：引部分CSS粗煤泥分選機溢流到新增設的弧形篩上進行脫水降灰，弧形篩篩上物直接摻入浮選精煤中，混合后的精煤再進入壓濾機進行壓榨脫水，篩下液再返回浮選入料。同時，結合廠房的地勢，從五層樓頂的CSS粗煤泥分選機溢流管處直接引管路到四層浮選精礦箱上設置的弧形篩，靠自流即可實現摻入，篩下水也是靠自流進入一層煤泥桶。摻粗工藝流程如圖1所示。

圖1 摻粗工藝流程Fig.1 Flotation concentrate and coarse slime blending flowsheet

3.2 工藝設備的安裝

結合廠房現有的空間條件，首先選定在四層浮選機的空余空間處(此處正好位于浮選機精礦槽箱上方)安裝1.5 m寬弧形篩，然后從廠房五層樓頂的CSS粗煤泥分選機溢流管處接 DN100(4寸)管路至四樓的弧形篩上。

由于CSS粗煤泥分選機溢流灰分高，不能直接摻入浮選精煤中，為了降低弧形篩篩上粗精煤顆粒灰分，又在弧形篩上增加了一道噴淋水，同時安裝了邯鄲洗選廠自主研制的擊打器(圖2)，以改善弧形篩脫泥降灰效果，確保脫泥后摻入浮選精煤中的CSS粗煤泥分選機溢流灰分穩定在10.00%～11.00%之間。

1—擊打臂；2—擊打塊；3—固定螺栓；4—限位；5—提升桿；6—滑道輪；7—固定基礎板；8—固定螺栓；9—固定螺母；10—固定桿；11—限位板；12—電機；13—偏心輪

3.3 摻粗后壓濾入料的粒度組成與產品水分

上述工藝改造完成后，邯鄲洗選廠又進行了一系列的調整采樣試驗，在摻粗的管道前端安裝了蝶閥閘門，在閘門不同開度條件下進行了試驗。試驗結果見表5、表6。

表5 436#、437#快開壓濾機產品水分對比Table 5 Comparison of moistures of cake products of quick-open filter presses 436# and 437# %

表6 摻粗前后壓濾入料粒度組成對比Table 6 Size compositions of cake product of each filter press before and after coarse slime is blended %

從表6數據可知，摻入CSS粗煤泥分選機精煤后，436#、437#壓濾機精煤水分整體降低，其中入料閘門開度為5%時水分降低的幅度比閘門開度為4%時要大。摻粗后，>0.074 mm以上粒級增加比較明顯。之后將摻粗比例逐漸增加又進行了一系列試驗，最終確定入料閘門開度為6%。通過連續進行綜合采樣，得到如表7、表8所示的試驗結果。從表7、表8中可以看出，浮選精煤經過摻粗后，>0.074 mm粒級含量增加了13個百分點左右，而綜合水分降低了2個百分點左右，可見摻粗降水效果十分明顯。

表7 浮選精煤摻粗前后產品粒度組成對比Table 7 Size compositions of flotation concentratebefore and after coarse slime is blended

表8 壓濾機單機水分和灰分試驗結果Table 8 Result of test on ash and moisture of cake product of individual filter press

3.4 壓濾機工作效率對比分析

通過摻粗，有效地避免了精礦箱的冒料情況，使原煤處理量不需要再因冒料而減量，壓濾機的工作效率也明顯提高(表9)，使壓濾機壓濾周期縮短，卸料速度加快。

表9 壓濾機壓濾效果對比Table 9 Comparison of performances of filter pressbefore and after coarse slime is blended

4 改造效果及效益分析

(1)壓濾精煤摻粗技改項目完成后，浮選壓濾精煤水分從25%降低到23%。按壓濾精煤占總精煤量30%計算，壓濾精煤水分降低2個百分點，總精煤銷售水分可降低0.6個百分點，精煤銷售合格率可提高到90%以上，全年減少因精煤水分不合格扣款43.2萬元。同時滿足了用戶需求，提升了產品的競爭力，達到了以產促銷的目的。

(2)壓濾精煤摻粗后，提高了壓濾機工作效率。使壓濾機壓濾周期變短，由原來的一個循環20 min左右縮短到15 min左右，并且卸料速度加快，由每小時卸料3次增加每小時卸4次，并實現了停開一臺壓濾機，每天節約用電2 112 kW·h，年節約電費46.25萬元。

(3)壓濾精煤摻粗后，壓濾機不再是制約原煤入選量提高的瓶頸，原煤小時處理量由原來的650 t/h提高到670 t/h。因原煤小時處理量的提高，每天全廠生產系統實現了提前半小時停止運行，全年可減少生產系統運行時間180 h。按全廠生產系統總裝機容量6 700 kW計算，則全年可以節約電費72.36萬元。

三項合計，壓濾精煤摻粗后可增效161.81萬元/a，經濟效益非常可觀。。

5 結語

邯鄲洗選廠壓濾精煤摻粗系統投入運行后，精煤水分合格率提高，產品質量穩定，滿足了用戶需求，企業信譽穩步提高，同時提高了壓濾機的效率，降低了能源消耗，經濟效益與社會效益均很顯著，為行業內其他選煤廠降低精煤水分提供了有益參考。

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