優化選煤工藝 適應煤質變化

俞海鷹

(皖北煤電恒源股份銷售公司，安徽 宿州 234000)

優化選煤工藝適應煤質變化

俞海鷹

(皖北煤電恒源股份銷售公司，安徽 宿州 234000)

為了適應原煤煤質變化的需要，五溝煤礦選煤廠在對生產狀況進行分析的基礎上，確定了生產系統改擴建方案，并根據實際情況逐步推進工藝系統改造工作。在采取一系列改造措施后，生產系統的適應能力提高，選煤工藝更加靈活，經濟效益、社會效益、環境效益均得到提升，改造成效顯著。

煤質變化；選煤工藝；動篩排矸；粗煤泥分選系統；煤泥重介系統

五溝煤礦選煤廠是一座設計能力為0.60 Mt/a(主要設備按0.90 Mt/a選型)的礦井型煉焦煤選煤廠，2008年10月正式投產運行，主選采用三產品重介質旋流器分選、煤泥浮選的聯合工藝。隨著礦井產能的提升和開采深度的延伸及工作面的變化，原煤煤質大幅波動(其灰分在25%～60%之間變化)，尤其是原煤的粒度組成細化(<3 mm粒級產率高達70%)，給選煤生產帶來了很大的困難和挑戰。

為了應對產品市場的變化和滿足合理利用稀有資源的需要，2009年初集團公司投資2 200萬元對該選煤廠進行改擴建，使選煤廠實際處理能力由0.60 Mt/a提升至1.50 Mt/a。截止目前，該廠入選原煤實現了“四級”分選，即>50 mm粒級采用動篩跳汰機分選、50～0.7 mm粒級采用無壓三產品重介質旋流器分選、0.7～0.125 mm粒級粗煤泥采用干擾床分選機分選、<0.125 mm粒級細煤泥浮選，并實現了與礦井同步生產。經過一系列改擴建后，該選煤廠的選煤工藝更加靈活、完善，基本能夠適應礦井產能提升的需要和原煤煤質大幅波動的需求。

1 生產狀況

(1)原煤準備系統。由于煤礦井下工作面斷層多且煤層薄，毛煤中大塊物料含量高(在20%左右)，尤其是大量掘進煤進入其中或毛煤水分高時(在7%～9%之間)，工人撿矸勞動強度大，矸石帶塊煤嚴重(在3%左右)，選煤效率偏低，這對后續重介選煤產生了很大影響。此外，超粒級的存在也易使正常生產中斷，設備能耗增高，生產成本增加，產品質量不穩定。

(2)煤泥重介分選系統。初步設計時根據原煤煤質特點選用了重介選煤工藝，即兩臺精煤分流箱分流的合格懸浮液和精煤直線振動篩一段收集槽收集的合格懸浮液自流至煤泥重介桶，再由泵以一定的壓力給入煤泥重介旋流器，旋流器溢流進入精煤磁選機，底流進入中煤磁選機，脫介后的物料經處理后成為最終精煤或中煤產品。通過投產后的技術檢查資料可知：進入重介系統的煤泥灰分為13.45%，經煤泥重介旋流器分選后，進入中煤磁選機的底流灰分僅為15.85%。由于低灰煤泥進入中煤系統，致使精煤產率降低，介耗量增大[1]；當弧形篩脫介效果差時，合介桶的液位控制困難，商品煤灰分波動大。

(3)粗煤泥回收系統。2012年入選原煤灰分和細粒級物料含量不斷提高，原煤灰分由30%增加到40%，甚至在50%以上，<3 mm粒級物料產率在60%～80%之間，致使重介質旋流器的分選粒度下限明顯提高(高達0.75 mm)，進而使精煤泥灰分偏高(高達30%)[2]。由于這部分煤泥灰分高，只能摻入中煤產品，造成大量稀有資源浪費。

(4)尾礦處理系統。原設計尾礦處理系統采用兩段濃縮工藝，即中矸磁選尾礦經一段濃縮處理后，其底流采用水力分級旋流器、弧形篩、離心機聯合脫水，水力分級旋流器溢流被再次濃縮，二段濃縮底流采用壓濾機脫水。在一段濃縮處理過程中，由于尾礦粒度粗，矸石粉末密度大，加之動篩煤泥水中存在大量超粒物料，導致DN500入料管路磨損嚴重，濃縮機的上方入料緩沖桶、中間基礎被沖刷嚴重，且這部分物料極易沉淀，容易引發停耙、入料管路堵塞事故[3]。此外，濃縮機底流(分級旋流器入料)的濃度高、粒度粗、密度高、流量大，要求底流泵的揚程高，當底流泵揚程下降時，易使水力分級旋流器分級效果變差，出料管路和壓濾車間隔膜泵被堵塞，在采取一系列措施后，效果并不明顯。

(5)在浮選生產中發現，<0.045 mm粒級物料是浮選精礦的主導粒級，加壓過濾機的濾液濃度高(100～180 g/L)，導致設備工作效率低；濾液在系統內形成小循環后，影響浮選系統的正常運轉和浮選效果[4]。

2 改擴建方案與實施

2.1 采用動篩跳汰排矸代替人工揀矸

2010年初，該選煤廠在原煤準備車間南側新建了一座動篩跳汰車間，采用動篩跳汰排矸代替人工揀矸，改造后的原煤處理原則流程如圖1所示。原煤經分級篩50 mm分級，>50 mm粒級物料通過人工撿雜后進入動篩跳汰機，動篩精煤被破碎到50 mm以下，再由帶式輸送機轉載至緩沖倉，動篩矸石直接進入矸石倉，動篩跳汰機的透篩物料經斗式提升機脫水后，采用帶式輸送機轉載至緩沖倉。

圖1 改造前后的原煤處理原則流程

經過工藝改造后，原煤處理能力得到提高，能夠滿足礦井產能提升的要求，選矸效率顯著提高，工人勞動強度降低；后續重選作業壓力得以緩解，且生產連續性增強，產品質量明顯穩定，生產成本降低[5]。

2.2 取消煤泥重介系統

考慮到原煤煤質波動幅度大，煤泥重介系統不能滿足生產需要，將進入煤泥重介桶的入料管引入合格介質桶，并將進入煤泥重介桶的弧形篩分流管引至兩臺精煤磁選機。脫介后的磁選尾礦采用振動弧形篩分級、脫水，粗顆粒經離心脫水后成為精煤產品，細顆粒直接浮選。在煤泥重介系統改造后(圖2)，精煤產率明顯提高，精煤泥被全部回收后摻入精煤，混精煤質量合格且穩定，且集控操作簡單、方便、靈活。

2.3 增設粗煤泥分選系統

經過大量論證與考察，該選煤廠確定采用大直徑水力分級旋流器、TBS干擾床分選機、脫泥篩形成的聯合工藝代替原工藝，改造前后的煤泥處理原則流程如圖3所示。

圖2 改造前后的煤泥重介系統原則流程

圖3 改造前后的煤泥處理原則流程

改造后，大直徑水力分級旋流器的底流“夾細”現象明顯改善(表1、表2)[6]，這為TBS干擾床分選機的有效分選創造了良好條件。通過專用脫泥篩的把關處理，在洗滌水的作用下，<0.125 mm粒級物料的含量進一步降低。改造后的工藝流程更加簡單，運行成本低，自動化程度高，易于管理[7]。

表1 小直徑水力分級旋流器底流的粒度組成

表2 精煤泥(FX710水力分級旋流器底流)粒度組成

TBS干擾床分選機的分選粒級寬(0.125～0.7 mm)，能夠有效解決因原煤煤質、工藝、設備影響精煤產率的問題，且分選效果良好(表3)，使產品合格率和穩定率穩步提高，而這有利于脫介、重選等其他環節的改造。

表3 TBS干擾床分選機各物料的粒度組成

2.4 中矸尾礦處理系統改造

在實際生產過程中，當入選原煤煤質較好時，煤和矸石泥化現象不突出，其中存在大量低灰細泥，中矸磁選尾礦灰分低，一般在27%～30%之間。研究分析發現，<0.125 mm粒級物料的灰分≤20%，由于其經水力分級旋流器處理后再次被濃縮，故煤泥灰分偏低。如果能夠有效分選出其中的精煤，不但可以提高精煤產率，而且能夠減少煤泥產量，并提高煤泥灰分。

為此，在主廠房三樓+10 m標高處(中煤離心機上方)安裝了兩臺φ380 mm的水力分級旋流器，中矸磁選尾礦以一定壓力進入其中，旋流器底流直接自流至二樓的中煤離心機，溢流自流至浮選入料池(圖4)。原中煤泥離心機、一段濃縮系統及轉載帶式輸送機作為備用系統，以增加生產系統的靈活性[8]。

圖4 中矸尾礦處理系統原則流程

改造后，中矸磁選尾礦預先分級效果明顯，溢流中>0.125 mm粒級物料很少(表4)，壓濾車間煤泥量降低，管路堵塞等現象基本被杜絕[9]。一段濃縮處理難度降低，生產事故減少，生產連續且穩定，有效解決了沒有備用濃縮池的問題；長距離的高空管路、濃縮機入料緩沖桶基礎、壓濾機的濾板與濾布磨損程度均降低，維護量減少，使用壽命得到延長；在部分設備停用后，能耗明顯降低，維護費用減少。

2.5 浮選精礦脫水系統改造

原設計浮選精礦采用加壓過濾機脫水，加壓過濾機的濾液進入浮選系統，從而形成局部小循環。研究分析發現，浮選入料中<0.045 mm粒級物料的產率高達60%～70%，浮選過程中有大量極細顆粒的存在，導致精礦泡沫發虛，且泡沫量大，加壓過濾機工作效率降低。在實際生產中，新增浮選機的入料為精煤磁選尾礦的細粒部分，原浮選機的入料為中矸磁選尾礦的細粒部分和加壓過濾機的濾液，浮選機單機檢查結果見表5。

表4 水力分級旋流器溢流的粒度組成Table 4 Size composition of underflow of classifying hydrocyclone %

表5 浮選機單機檢查結果

改造前，為有效回收浮選精煤，將TBS溢流部分分流至加壓過濾機的入料池，目的是合理摻粗；在浮選精礦槽中添加助濾劑(聚丙烯酰胺)，選用選擇性好、捕收能力強、泡沫易碎的浮選藥劑[10]；調整加壓過濾機的反吹風倉與加壓倉的壓差，并適當增大其下濾液閥的開度。雖采取多項措施，但加壓過濾機的處理能力仍不能滿足實際生產需要，一直維持在25～30 t/h之間。

基于對大量試驗數據的分析發現，加壓過濾機的濾液濃度有時高達180 g/L，導致其中物料不能被及時、有效回收，這對浮選作業、脫水作業及后續的濃縮、澄清作業均產生了很大的負面影響。為此，增加一臺隔膜壓濾機，用于處理<0.125 mm粒級浮選精礦；通過其與加壓過濾機配合使用，解決了加壓過濾機濾液小循環問題，可以提高浮選精煤脫水的處理量，提高精煤產量。

3 效益分析

通過工藝系統改造，該選煤廠洗選工藝趨于完善，洗選效果明顯提高。壓濾煤泥平均灰分由36%提高至40%以上，使精煤產率提高了1個百分點左右；增設干擾床分選機分選系統后，使精煤質量穩定，產率提高4.50個百分點，中煤產率降低。據統計，實際精煤產率提高5.50個百分點。目前，主焦煤價格為790元/t，該廠實際入選能力為1.50 Mt/a，故精煤產量提高8.25萬t/a，每年可創造2 400萬元的經濟效益。

在工藝系統改造完成后，不但企業經濟效益得到提高，而且杜絕了洗水外排，使工人勞動強度降低；同時也使稀有資源的綜合利用率得以提高，社會效益和環境效益明顯。

4 結語

隨著礦井開采深度的延伸，地質條件不斷發生變化，煤層或工作面不斷改變，加之礦井產能不斷提高，商品煤指標和市場持續變化，這給選煤廠生產系統的適應性帶來很大困難和挑戰，容易引發生產波動和中斷等問題，導致生產系統能力不足，工藝系統不靈活，商品煤質量下降 。

為了適應原煤煤質變化的需要，五溝煤礦選煤廠不斷優化工藝系統，積極引進先進、適用裝備，并科學創新、大膽實踐，取得了一定成效，為新廠設計、老廠改造以及選煤生產管理的改進提供了有益借鑒。

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Optimization of coal cleaning process for better adaption
to variation of raw coal property

YU Hai-ying

(Wanbei Coal & Electricity Hengyuan Shareholding Marketing Co., Suzhou 234000, Anhui, China)

In order to cater to the need for better adaption to variation of raw coal property, Wugou Coal Mines existing coal cleaning system remoulding and extension scheme is determined following an analysis of the current operating status, and ongoing transformation work is gradually pushing ahead according to specific conditions. After the adoption of a series of remoulding measures, the coal cleaning system now works with a much higher adaptability and more flexibility of technological process. The technical reform has met with remarkable result, bring about much improved economical, social and environmental benefits.

variation of raw coal property; coal cleaning process, de-shaling movable-bed jig; coarse slime separation system; slime heavy-medium separation system

1001-3571(2016)04-0036-05

TD94

B

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.010

俞海鷹(1968—)，男，江西省上饒市人，工程師，碩士，從事煤炭銷售管理工作。

E-mail:182394240@qq.com Tel:13956876667

俞海鷹. 優化選煤工藝 適應煤質變化[J]. 選煤技術，2016(4)：36-40.