選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)的優(yōu)化設計

包小燕

(中煤科工集團 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山 467002)

1 項目概況

朝川選煤廠現(xiàn)有分選工藝為：原煤(-50 mm)先經(jīng)過0.5 mm脫泥后進入無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，煤泥采用浮選+加壓過濾機回收，浮選尾煤采用濃縮+壓濾聯(lián)合回收。

脫泥篩下的煤泥水經(jīng)過濃縮分級以及弧形篩、高頻篩脫水回收后和脫泥篩上的物料一起進入三產(chǎn)品旋流器進行分選，選后產(chǎn)品經(jīng)脫介、脫水出精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品。分級旋流器溢流、弧形篩篩下水、高頻篩篩下水進入浮選系統(tǒng)。浮選精煤通過加壓過濾機(2臺)和隔膜壓濾機(1臺)回收，浮選尾煤通過濃縮機沉淀后采用快開壓濾機回收。

2 朝川選煤廠存在的問題

(1)原生煤泥量大，影響介質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，朝川選煤廠脫泥篩的篩孔為0.5 mm，由于入選原煤具有粒度細、煤泥含量大的特點(原生煤泥含量占比達40%～50%)，造成脫泥篩篩分效率低，過多的煤泥進入重介質(zhì)分選系統(tǒng)，影響介質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(2)重介質(zhì)精煤“背灰”嚴重。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，精煤磁選尾礦通過分級濃縮、弧形篩以及高頻篩回收后，其灰分比重介質(zhì)精煤高出至少4～5個百分點，摻入精煤產(chǎn)品后，導致重介質(zhì)精煤“背灰”嚴重。

(3)浮選系統(tǒng)煤泥量大，生產(chǎn)成本高。脫泥系統(tǒng)產(chǎn)生的大量煤泥水與精煤粗煤泥回收系統(tǒng)的煤泥水一起進入浮選系統(tǒng)，造成進入浮選系統(tǒng)的煤泥量大，生產(chǎn)成本高。

因此，加大脫泥篩的篩孔，提高脫泥效率，并對篩下煤泥進行有效分選，可以減少主選為粗煤泥分選“背灰”的現(xiàn)象，提高重介質(zhì)分選系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善重介質(zhì)旋流器的分選效率，同時，入浮煤泥量的減少也會使浮選成本有所降低[1]。

3 粗煤泥分選工藝分析

3.1 分選上、下限的確定

朝川選煤廠現(xiàn)有脫泥工藝為0.5 mm脫泥，本次設計推薦0.75 mm脫泥工藝，增大脫泥篩的篩孔，減小進入重介質(zhì)系統(tǒng)的煤泥量，可顯著降低介耗，同時可滿足目前粗煤泥分選機的入料粒度要求。

該礦煤泥中高灰細泥含量較大，浮選機分選及浮選精煤脫水困難，粗煤泥分選下限不易過低。因此，本次設計分選下限定為0.3 mm，以滿足浮選入料要求，同時浮選精煤脫水時0.3～0.1 mm的較大顆粒可以作為“骨架”，防止大量細泥堵塞濾網(wǎng)的情況出現(xiàn)。

綜上所述，朝川選煤廠粗煤泥分選工藝的分選粒度級為0.75～0.3 mm。

3.2 煤質(zhì)特征

設計所參考的煤質(zhì)資料以選煤廠老車間303篩下0.5～0 mm煤泥的篩分資料為基準，參考臨近粒度級含量，并根據(jù)生產(chǎn)大樣增加0.75 mm粒度，對篩分資料進行校正，見表1。浮沉資料參考生產(chǎn)大樣中1.0～0.25 mm粒度級作為0.75～0.3 mm粒度級的浮沉資料并進行校正，見表2。

表1 煤泥粒度組成表

表2 0.75～0.3 mm粗煤泥浮沉組成

由表1可知，隨著粒度級的不斷減小，煤泥灰分明顯升高，小于0.15 mm的產(chǎn)率為21%，灰分為44%，說明煤泥中存在大量的高灰細泥。對大于0.3 mm的粗煤泥進行分選時，如分級、脫泥效率較低，部分小于0.3 mm細煤泥進入粗煤泥產(chǎn)品，會污染精煤，提高精煤灰分。因此，設計時必須考慮除去這部分高灰細泥。

4 分選工藝分析

4.1 粗煤泥分選設備的選擇

目前，對于煉焦煤選煤廠，在粗煤泥分選方面分選精度較高、應用較廣的是TBS分選機。鑒于朝川選煤廠對產(chǎn)品指標的嚴格要求：中煤灰分大于60%，煤泥灰分大于70%，矸石灰分大于80%，精煤灰分不大于11%(生產(chǎn)中以上指標無法同時滿足)，在設計時需選擇三產(chǎn)品TBS或者兩產(chǎn)品TBS串聯(lián)，才能確保有兩種產(chǎn)品滿足指標要求。這兩種生產(chǎn)方式相比較，前者具有更廣泛的適應性與靈活性，工藝布置簡單，更適合在原有車間改造。

設計采用中國礦業(yè)大學研發(fā)的三產(chǎn)品TBS分選機，可滿足粗煤泥的一次入料兩次分選[2]。對粗煤泥預先分離出高密度粗顆粒物料，有效降低矸石帶煤量，改善粗煤泥入料的密度和粒度組成，弱化粒度對分選的影響[3]，同時可以出三種產(chǎn)品，符合煤炭精細化分選的要求。

4.2 粗煤泥回收環(huán)節(jié)工藝設計

目前，朝川選煤廠的粗精煤灰分為14%左右，主要是高灰細泥含量大。摻入精煤產(chǎn)品后，導致重介質(zhì)主選精煤“背灰”嚴重，因此，在經(jīng)過三產(chǎn)品TBS分選后的粗煤泥回收環(huán)節(jié)，同樣要以脫出高灰細泥為首要考慮因素。設計將分選后的TBS精煤經(jīng)過分級旋流器濃縮后，采用五層高頻疊篩進行進一步篩分，高頻疊篩通過其高開孔率的聚氨酯精細篩網(wǎng)，可將高灰細泥對粗精煤的影響降到最低。該設備的篩分原理為，篩上物流經(jīng)每段篩網(wǎng)之間襯有耐磨橡膠的造漿槽時，被噴水裝置充分翻轉(zhuǎn)和碎散而重新造漿，再進入下一段篩分；通過多次造漿和篩分，粗、細物料徹底分離，實現(xiàn)高效篩分[4]。目前正在使用高頻疊篩的多個選煤廠均認為，該設備特別適合于入料中篩下粒級含量高或粘度大的細粒物料的篩分。將高頻疊篩應用在粗煤泥回收環(huán)節(jié)后，因其對粗精煤截粗、脫水、脫泥以及降灰有顯著作用，最終使選煤廠的精煤產(chǎn)率提高了2%左右[5-8]。因此，本設計將分級濃縮后的粗精煤采用高頻疊篩和煤泥離心機聯(lián)合回收。

4.3 改造后的分選工藝

主要設備確定后，結(jié)合朝川選煤廠存在的問題、煤質(zhì)特征以及產(chǎn)品指標要求，設計確定的粗煤泥系統(tǒng)分選工藝見圖1。

脫泥篩下煤泥水由濃縮旋流器分級脫泥后，進入三產(chǎn)品TBS干擾床分選機分選，TBS的溢流由新增的粗煤泥精礦旋流器+高頻疊篩進行脫水、脫泥。TBS精礦自流至現(xiàn)有磁選精礦桶，然后通過新增的精礦泵給入分級旋流器組，濃縮后進入高頻疊振篩，脫水后進入新增加的煤泥離心機脫水回收。TBS尾礦自流進入中煤矸石磁選尾礦桶，與現(xiàn)有的中煤矸石磁選尾礦一同回收。TBS中礦經(jīng)濃縮斗和弧形篩脫水后進入合格介質(zhì)桶(這部分物料量很小，對介質(zhì)密度不造成影響，其他廠已有該工藝的應用)，經(jīng)重介質(zhì)旋流器再進一步分選。

5 改造成果及結(jié)論

在粗煤泥的分選及脫泥、脫水環(huán)節(jié)，結(jié)合朝川選煤廠高灰細泥含量高的特點，將三產(chǎn)品TBS的分選精度、疊篩的篩分效率及生產(chǎn)的穩(wěn)定性作為設計首要考慮的因素[9-10]，使其工藝合理先進、技術(shù)可靠。

朝川選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)改造項目于2018年9月投入使用。實際生產(chǎn)表明，精煤灰分由改造前的14%降至10.5%左右，噸原煤介耗由原來的1 kg降至0.5 kg左右。改造后的粗煤泥分選工藝，與成熟的脫泥重介分選工藝及煤泥浮選工藝完美結(jié)合，具有分選效率高、生產(chǎn)系統(tǒng)靈活可調(diào)、管理操作方便、質(zhì)量控制高效簡捷的優(yōu)點，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。