渦北選煤廠二次浮選工藝改造與實踐

郭崇濤

(淮北礦業集團渦北選煤廠，安徽 淮北 235000)

渦北選煤廠二次浮選工藝改造與實踐

郭崇濤

(淮北礦業集團渦北選煤廠，安徽 淮北 235000)

簡要闡述了二次浮選工藝產生的背景。分別從試驗數據和生產指標兩個角度，分析了渦北選煤廠進行二次浮選改造的必要性。改造前后浮選系統經濟技術指標對比表明，渦北選煤廠通過實施二次浮選工藝改造，取得了降低浮選精煤灰分，提高浮選精煤產率，穩定產品質量，提高選煤廠的經濟效益的良好效果。

浮選；二次浮選；二次浮選工藝；浮選精煤產率；浮選尾煤灰分

近年來，我國每年生產的原煤中含有2億t以上的<0.5 mm粒級細粒煤，而浮選是處理高灰細粒煤泥行之有效的洗選方法[1]。目前我國多數選煤廠采用的是依靠操作參數控制浮選效果的常規一次浮選工藝。常規浮選工藝系統簡單、高效，但隨著采煤機械化程度的提高以及原煤煤質變差，浮選入料中高灰細泥含量逐漸增大[2-3]，導致常規浮選工藝在處理高灰、高細泥含量煤泥時，普遍存在分選精度不高、精煤灰分偏高[4]、分選效果穩定性較差的缺點。另一方面，當前我國能源消費增速放緩，冶煉行業不斷壓縮生產成本，要求煉焦精煤的灰分越來越低，質量要求越來越苛刻。

在煤質變化和政策性降灰的雙重影響下，常規一次浮選工藝在煉焦煤選煤廠生產中的弊端凸顯，導致浮選精煤的質量和產率無法兼顧，嚴重制約了選煤廠的經濟效益和市場競爭力[5]。改造工藝、增加新設備、采用新型藥劑都是改善浮選效果的有效途徑，但新設備投資較大，經濟性差；新型藥劑試驗安全性不足，周期較長；相對而言，改造工藝對于已建成的選煤廠最符合安全、經濟一體化。基于此，目前一些選煤廠的浮選改造均是從工藝改造入手，將常規一次浮選工藝改造為二次浮選工藝[6]。所謂二次浮選工藝，即對一次浮選精礦再進行二次精選，兩次浮選尾礦作為最終浮選尾礦的浮選工藝系統。

1 概述

渦北選煤廠隸屬于淮北礦業集團，是一座設計處理能力為12.0 Mt/a的大型中央型煉焦煤選煤廠。該廠分兩期建設，其中一期處理能力為6.0 Mt/a，主要入選渦陽礦區的原煤，煤種為焦煤和肥煤，精煤產品由重選精煤、粗精煤泥和浮選精煤三部分構成。該廠目前有兩個獨立的分選工藝系統，均采用了不脫泥無壓給料三產品重介旋流器+煤泥浮選+尾煤壓濾的分選工藝(圖1)。

隨著國家對煤炭產能的控制，以及用戶對精煤產品質量要求的不斷提高，增加資源回收率，提高產品質量勢在必行。集團公司通過分析煤炭市場，結合自身煤質特點，及時調整產品結構，提出了降灰提質要求。由于渦北選煤廠入浮煤泥中高灰細泥含量高[7]，可浮性差，浮選精煤細泥夾帶嚴重，灰分偏高[8]，為保證總精煤質量，必須壓低重介精煤灰分，犧牲產率，即重介為浮選“背灰”。近年來，渦北選煤廠入選原煤中細粒含量逐年升高，浮選精煤占總精煤產品的比例越來越大，因此優化浮選工藝系統，提高浮選精煤產率和質量，是提高選煤廠生產效率，穩定產品質量的關鍵。

圖1 渦北選煤廠工藝流程圖

2 改造必要性

2.1 煤泥浮選特性

表1所示為渦北選煤廠入浮煤泥的分步釋放試驗結果。從表1可以看出，從理論上講，通過浮選可以得到要求灰分(11.0%)以下的精煤產品，且產率在60%以上。

按照與分步釋放等同的試驗條件進行煤泥單元浮選試驗，試驗結果見表2。由表2可以看出，在試驗條件下得到的浮選精煤灰分(13.84%)較高，而尾煤灰分偏低。單元浮選試驗的浮選精煤灰分不能滿足選煤廠生產要求，而且與分步釋放的預測結果差距較大。分析認為主要是因為入浮煤泥中高灰細泥含量高，且可浮性差。高灰細泥含量高，易使精煤受到細泥的污染，從而造成浮選精煤灰分偏高；選擇性變差，則會出現尾煤跑煤現象。因此，如何避免高灰細泥進入精煤(或者說如何脫除精煤中的高灰細泥)是工藝改造必須考慮的問題。

表1 渦北選煤廠煤泥分步釋放試驗結果

表2 渦北選煤廠煤泥單元浮選試驗結果

2.2 生產狀況分析

2.2.1 浮選精煤灰分高，重介“背灰”嚴重

渦北選煤廠浮選精煤量大，浮精量占總精煤量的近40%，其中洗選焦煤時，浮精比例達到45%以上。然而，浮選精煤灰分控制區間高出混精煤灰分2個級別，為保證混精煤質量，重介系統被迫降灰，犧牲產率，因此在實際生產中，重介為浮選“背灰”嚴重。

2.2.2 一次浮選分選精度不足，第三、四室精礦灰分偏高

表3所示為渦北選煤廠浮選機單機檢查試驗結果。從表3可以看出，浮選機一至四室灰分呈依次升高趨勢，且各室灰分差距較大，其中第三、四室的精礦灰分分別高達14.60%和17.56%，遠高于一二室精礦灰分，這也正是造成浮選精煤整體灰分居高不下的原因。出現這種現象的根本原因是：一次浮選機入料中<0.075 mm粒級含量較高，達到58.25%；并且一次浮選機的分選精度不足，造成各室精礦中高灰細泥含量不同，其中第三、四室精礦中<0.075 mm粒級含量均高于60%。

表3 渦北選煤廠浮選機單機檢查試驗結果

綜上所述，渦北選煤廠的煤泥中高灰細泥含量高、可浮性較差，浮選機第三、四室精煤中高灰細泥含量較高，導致浮選精煤整體灰分較高。結合實驗室對煤泥的分步釋放和單元試驗結果，需要對浮選機的三、四室精礦進行二次精選，以達到降灰提質效果。

3 浮選工藝改造

3.1 改造前浮選工藝

渦北選煤廠原有兩套浮選生產系統，每套系統由3臺礦漿準備器和3臺XJM-SA20四室浮選機組成，浮選工藝流程如圖2(a)所示。

圖2 渦北選煤廠浮選工藝流程圖

生產時，濃縮機底流經底流泵輸送至礦漿準備器，與浮選藥劑充分混合后，自流進入浮選機；浮選精礦由加壓過濾機脫水后作為浮精產品，濾液返回至浮選系統作為稀釋水。

3.2 改造后的工藝

二次浮選工藝改造重點在于改變一次浮選機第三、四室精礦和加壓過濾機濾液水的去向。具體做法是：將原來直接進入加壓過濾機脫水的一次浮選機的三、四室精礦，改為經加藥調漿后，進入二次浮選機進行精選，將一次浮選的第一、二室精礦和二次浮選精礦經加壓過濾機脫水后成為浮選精煤產品；將原進入一次浮選機的加壓過濾機的濾液改為二次浮選的稀釋水，在濾液池液位低時，用循環水作為補加水，以保證二次浮選的正常運行。改造后的工藝如圖2(b)所示。

4 改造效果分析

4.1 二次浮選降灰效果明顯

表4所示為二次浮選工藝單機檢查結果，表5所示為浮選系統改造前后浮選總精煤灰分對比情況。

表4 二次浮選工藝單機檢查結果

從表4可以看出，二次浮選尾礦中<0.074 mm粒級的含量達到91.86%，且該粒度級的灰分接近60%。這充分說明在二次浮選的精選作業中，大量的高灰細泥從尾礦排出，減少了對精煤的污染，二次浮選的脫泥效果十分顯著。通過二次浮選的精選脫泥，一次浮選機三、四室精礦灰分由14.84%降至10.85%，二次浮選降灰幅度達到3.99個百分點。由表5可知，與改造前相比，改造后浮選精煤的整體灰分也隨之降低了0.25個百分點。

表5 改造前后浮選總精煤灰分對比

4.2 浮精產量和質量同步提升

表6為改造前后生產指標的對比情況。由表6可以看出，改造前，一次浮選工藝存在多回收精煤則精煤灰分不達標，少回收精煤則精煤產率低的問題[9]。在精煤質量和產率的雙重壓力下，浮選系統的操作難度大，浮選精煤質量與產率難以兼顧。改造后，有了二次浮選的保障，浮選系統對入浮礦漿的適應性增強，同時也解放了一次浮選的操作，一次浮選可以全力回收，二次浮選再脫泥降灰，既穩定了質量，又保證了產率。

表6 改造前后生產指標對比

與改造前相比，改造后加壓過濾機噸煤排料板數平均提高了0.011板，浮精量占混精煤比例平均提高了3.34個百分點，尾礦灰分平均提高了2.89個百分點。二次浮選改造后，精煤產率約提高了0.7個百分點。

4.3 尾礦產率降低，灰分升高，發熱量降低

由表7所列改造前后壓濾煤泥指標可以看出，二次浮選改造后，壓濾煤泥的各項指標呈現良好的態勢。與改造前相比，煤泥灰分平均提升2.02個百分點(含中矸磁尾截粗后細泥部分)，煤泥產率平均下降0.75個百分點，發熱量平均降低2.09 MJ/kg。這從另一側面說明，隨著浮選效果的提升，煤泥中的精煤含量逐步降低，尾礦中帶煤量減少。

表7 改造前后壓濾煤泥指標對比情況

4.4 經濟效益與社會效益

按照年入選原煤350萬t，精煤產率提升0.7個百分點，煤泥平均價格100元/t，精煤綜合價格630元/t計算，二次浮選工藝改造后，年銷售收入將增加：350萬t×0.70%×(630元/t-100元/t)=1 299萬元。

二次浮選改造共花費205萬元，改造成本按5年時間均分。改造后，噸原煤油耗增加0.015 kg，用電設備增加7臺45 kW攪拌電機和4臺2.2 kW刮泡電機，油價按照7.0元/ kg、電價按照0.55元/(kW·h)，兩個系統的原煤處理量按照1 400 t/h計算，不考慮人工、管理等成本，則生產成本增加：205萬元/5+0.55元/(kW·h)×[(45 kW×7+2.2 kW×4)×350萬t/(1 400 t/h) ]+7.0元/ kg ×(0.015 kg/t ×350萬t )=122.27萬元。

綜上所述，二次浮選改造后每年可增加銷售收入：1 299萬元-122.27萬元=1 176.73萬元。并且二次浮選改造后，可緩解重介“背灰”的問題，為重介系統挖潛提供了一定的灰分空間。隨著浮選效果不斷提升，煤炭資源將得到更加充分的利用，對于環境保護也將起到積極的作用。

5 結語

渦北選煤廠二次浮選改造有效彌補了一次浮選能力的不足，降低了操作難度，增強了浮選的穩定性，提高了選煤廠的經濟效益。生產實踐表明，通過二次浮選的脫泥降灰，不僅浮選精煤質量得到保證，浮選精煤產率提高，煤泥產率降低，同時為重介系統挖潛提供了充分空間，為選煤廠提質增效提供了前提。

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Application of the innovated secondary flotation process at Guobei Coal Preparation Plant

GUO Chong-tao

(Guobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei 235000, Anhui, China)

A brief account is made in the paper of the background of the development of the secondary flotation process, as well as the necessity to apply the renovated secondary flotation process at Guobei Coal Preparation Plant as viewed from the angles of experimental data and flotation indices. As evidenced by the comparison of the techno-economic indices of the flotation circuit before and after the renovation, the application of the renovated secondary flotation process has led to reduced concentrate ash, increased concentrate yield, more consistent flotation products and much improved economic result.

flotation; secondary flotation; secondary flotation circuit; concentrate yield; ash of tailings

1001-3571(2016)04-0028-05

TD943

B

2016-06-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.008

郭崇濤(1965— )，男，安徽省淮北市人，高級工程師，從事選煤生產與管理工作。

E-mail：gct_lxc@hbcoal.com Tel：0561-4899152

郭崇濤. 渦北選煤廠二次浮選工藝改造與實踐[J]. 選煤技術，2016(4)：28-32.