呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造實踐

劉立文

(霍州煤電集團 呂梁山煤電公司洗煤廠，山西 呂梁 033102)

呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造實踐

劉立文

(霍州煤電集團 呂梁山煤電公司洗煤廠，山西 呂梁 033102)

為解決呂梁山洗煤廠粗精煤灰分偏高的問題，在對生產問題與產生原因分析的基礎上，結合國內外粗煤泥分選技術應用現狀，采用三錐水介旋流器構建了粗煤泥單獨分選系統，以實現對其有效處理。與原分級旋流器相比，三錐水介旋流器的溢流產率高13.06個百分點，灰分低2.60個百分點，底流灰分高12.03個百分點，可使更多精煤得到回收。該旋流器在現場投入應用后，經過兩年多的調整與運行，各項工藝指標均達到或超過預期設計，取得了良好的經濟效益和社會效益。

粗煤泥；粗精煤；單獨分選；三錐水介旋流器

呂梁山煤電有限公司洗煤廠(以下簡稱“呂梁山洗煤廠”)屬于礦區型洗煤廠，設計能力為3.00 Mt/a，實際生產能力核定為3.75 Mt/a。該廠于2006年元月7日竣工投產，工程總投資2.6億元。該廠入選原煤來源于呂梁山煤電公司所屬的木瓜礦和店坪礦，原煤的可選性介于較難選與極難選之間，具有中高灰、中硫的特點，主要產品為十一級焦精煤(Ad≤10.50%、St，d≤1.00%、Vdaf≤24.00%)和混煤。精煤主要作為煉焦配煤使用，混煤主要作為園區中煤電廠的發電燃料，部分銷往山東、江蘇等地電廠。

該洗煤廠生產系統選用雙系統，工藝設計合理、完善，主要分選環節實現了分級分選。目前，原煤以選前脫泥方式入選，生產工藝為50～0.75 mm粒級由有壓三產品重介質旋流器分選、0.75～0.25 mm粒級由三錐水介旋流器分選、<0.25 mm粒級直接浮選、浮選尾煤濃縮壓濾的聯合工藝，矸石經索道外排，全廠實現洗水閉路循環。該廠主要設備有180多臺，核心設備由國外進口，其余設備選用國內知名廠家產品，且主要設備實現了大型化。

1 存在問題與分析

呂梁山洗煤廠原設計未考慮粗煤泥單獨分選環節，精煤磁選尾礦經濃縮分級后，采用振動弧形篩和粗煤泥離心機脫泥、脫水。在實際生產過程中，大量細煤泥進入主選系統，對旋流器分選過程造成干擾，影響設備分選精度，且重介系統介耗高[1]，分選效果不穩定；此外，粗精煤灰分在11.00%～13.00%之間，達不到要求灰分(10.01%～10.50%)，導致其他精煤“背灰”問題突出，精煤產品損失嚴重。近年來，隨著井下新煤層的開采和機械化采煤技術的應用，原煤煤質發生顯著改變，主要表現為末煤含量增大，原生產工藝明顯不能適應生產要求，粗煤泥分選系統改造迫在眉睫。

結合當前國內外粗煤泥分選技術狀況，經過考察與論證，該洗煤廠確定選用SMC400×4煤泥重介旋流器對精煤系統分流出來的粗煤泥進行分選。但由于該系統沒有單獨的分選介質，而以分流出來的合格介質作為分選介質，導致實際運行效果不佳[2]，未能有效解決粗精煤灰分偏高的問題[3]，進而使粗煤泥長期在系統中處于錯配狀態。

2 改造方案與實施

根據實際生產需要，該洗煤廠需要選擇合適的設備來構建粗煤泥單獨分選系統，以實現0.75(1)～0.25 mm粒級粗煤泥的預先分級與分選，徹底解決粗煤泥分選中存在的問題。為了實現粗煤泥有效分選的目的，結合國內外粗煤泥分選技術應用狀況[4]，初步考慮三個改造方案，即分別以三產品煤泥重介旋流器、干擾床分選機、三錐水介旋流器作為核心設備來構建粗煤泥單獨分選系統。

(1)三產品煤泥重介旋流器的分選精度和分選效率均較高[5]，但需要額外設置重介系統和介質回收系統，系統配置復雜，對廠房的空間要求較嚴格；采用該設備分選細煤泥時對介質的粒度組成要求高[6]，煤泥量大時介耗較大，系統運行成本較高。根據項目改造預算，三產品煤泥重介旋流器分選系統的改造投資不少于650萬元，所需費用較高。

(2)干擾床分選機僅以水作為分選介質，可以節約很多成本，但其占地面積較大，分選粒級較窄，為實現較好的分選效果，需要設置預先脫泥環節[7]。此外，該設備分選效果不穩定，嚴重影響精煤產品質量的穩定率。就該洗煤廠的廠房實際和工藝系統來說，TBS干擾床分選機的最佳用途為處理分級旋流器的底流[8]，但廠房空間難以滿足布置要求，設備無法有效配置，工藝系統難以實現。根據初步預算，TBS干擾床分選系統的改造投資約為280萬元。

(3)與干擾床分選機相比，三錐水介旋流器也以水作為分選介質，但其分選粒度范圍較寬，無需設置預先脫泥環節，設備占地面積小，便于工藝布置[9]。根據實驗室和現場試驗結果來看，煤泥分選效果較好，不但可以得到灰分合格的產品，而且產品產率較高。此外，該分選系統所需費用較低，預計總投資為189萬元。并且在實際生產中，針對不同洗煤廠的實際情況，三錐水介旋流器可以通過改變自身結構參數和分選條件，實現設備與工藝的最佳組合，從而保證精煤產品質量穩定，實現產品產率最大化。粗煤泥分選系統改造后的生產系統原則流程如圖1所示。

圖1 生產系統原則流程Fig.1 Basic process flowsheet of the renovated washing wystem

3 運行效果與效益分析

3.1 運行效果

3.1.1 設備運行效果

在生產系統運行正常后，對相關實驗數據進行整理，選擇系統改造前后入選原煤煤質相似時的分選效果數據(表1)來分析三錐水介旋流器應用后對選煤工藝優化程度和經濟效益提升程度的影響。由表1可知：與原分級旋流器相比，三錐水介旋流器溢流灰分下降2.60個百分點，溢流產率提高13.06個百分點，底流灰分提高12.03個百分點。這說明三錐水介旋流器分選效果良好，能夠有效回收更多精煤，且其質量較好。

由于旋流器的溢流出低灰產物，為此重點考察了改造前后旋流器溢流的粒度組成和灰分變化，以對比分析改造前后原分級旋流器和三錐水介旋流器對粗煤泥的分級和分選作用，檢測結果如表2所示。

表1 原分級旋流器和三錐水介旋流器分選效果對比

表2 原分級旋流器和三錐水介旋流器的溢流粒度組成

由表2可知：

(1)就原分級旋流器溢流的各粒級產率來說，>0.5 mm粒級產率非常低，僅為0.76%，>0.25 mm粒級的累積產率僅為12.43%，而其他粒度較細粒級的產率均較高，說明原分級旋流器的分級效果較好。對于三錐水介旋流器溢流的各粒級產率，>0.5 mm粒級產率為19.60%，>0.25 mm粒級的累積產率為46.90%，而其他較細粒級的產率明顯低于原分級旋流器，說明三錐水介旋流器的分級效果被大大弱化。

(2)分析>0.5、0.5～0.25 mm兩個粒級的灰分，三錐水介旋流器的明顯較低，其中>0.25 mm粒級的累積灰分為8.70%，較工藝改造前下降1.19個百分點，對應的產率為46.90%，較工藝改造前提高34.47個百分點，說明三錐水介旋流器的分選作用得到加強。三錐水介旋流器溢流中0.25～0.125 mm粒級灰分為10.87%，說明該旋流器的分選粒度下限接近但略高于0.125 mm。

3.1.2 工藝系統運行效果

此次粗煤泥分選工藝改造以三錐水介旋流器作為分選設備，工藝布置簡單，僅需新增兩臺弧形篩和分選旋流器組，所需費用低，而分選效果顯著。以三錐水介旋流器為核心的粗煤泥分選系統的應用，實現了粗煤泥的預先脫除與分選，有助于降低重介系統介質消耗和提升洗選系統處理能力；同時，減少了進入主選旋流器的煤泥量，從而杜絕了過量煤泥對重介分選過程的干擾作用，提高了系統分選效果，減少了錯配物含量。

由表3可知：改造前后主選旋流器的Ep值明顯發生變化，一段、二段的Ep值均降低，說明粗煤泥分選系統改造，使旋流器的分選效果得到改善，分選精度提高，系統運行效果得以提升。

表3 重介旋流器分選精度對比結果

3.2 效益分析

呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造的成功，解決了長期困擾選煤生產的現實問題，使粗煤泥灰分高、精煤污染嚴重、處理量低的問題得到徹底解決。三錐水介旋流器的成功運行說明，對于難選煤和極難選煤，采用先進的分選設備單獨分選，能夠有效回收寶貴的煤炭資源[10]，這對各選煤廠有效解決粗煤泥分選問題具有積極的借鑒意義。

粗煤泥分選工藝改造后，預計原煤入選量提高30～50 t/h，噸原煤平均利潤約為100元，因此每年可增加利潤1 584萬元。此外，重介系統介質消耗量減少，噸選煤介耗量從3.50 kg降至1.50 kg，每年可節約生產成本1 053萬元。由此來看，粗煤泥分選系統改造后每年可創收2 637萬元。

4 結語

在呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造過程中，采用三錐水介旋流器作為粗煤泥分選設備，將原來的“重介分選+浮選”兩段分選工藝升級成“重介分選+粗煤泥分選+浮選”三段分級分選工藝，有效解決了處理量低、介耗高等問題，使粗精煤占綜合精煤的比例由5%以下提高到20%。該工藝的成功改造與應用，提高了工藝系統整體分選效果，實現了粗煤泥的高效洗選。經過兩年多的運行，各項生產指標均達到或超過了預期設計，取得了良好的改造效果。

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Practice of renovation of coarse slime separation process at Lvliangshan Coal Washery

LIU Li-wen

(Lvliangshan Coal Washery under Lvliangshan Coal & Electricity Co., Ltd., Huozhou Coal & Electricity Group, Lvliang 033102, Shanxi, China)

The cleaned coarse slime is found to be a bit too high in ash. For solving this problem, an analysis is made of the causes and existing processing conditions together with a general survey of the state-of-the-art of the technologies currently available for the separation of coarse slime both at home and abroad. Based on the result of investigation, it is decided to treat the coarse slime with a separate 3-cone water-only cyclone washing system. Compared with the classifier cyclone originally used, the use of the 3-cone cyclone has led to an increase of the yield of overflow by 13.06 percentage points, a drop of overflow ash by 2.60 percentage points and an increase of underflow ash by 12.03 percentage points, enabling, as a result, more clean coal to be recovered. As evidenced by field operation over the past 2 more years, the performance of the renovated washing system has reached or surpassed the designed expectations in various technical aspects, this bringing about a favorable economic and social result.

coarse slime; cleaned coarse slime; separate washing; 3-cone water-only cyclone

1001-3571(2016)04-0045-03

TD942

B

2016-08-06

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.012

劉立文(1965—)，男，山西省霍州市人，高級工程師，從事選煤生產管理與經營工作。

E-mail:zhaoygang@126.com Tel：13753897756

劉立文. 呂梁山洗煤廠粗煤泥分選工藝改造實踐[J]. 選煤技術，2016(4):45-47,87.