煤泥對選煤工藝的影響

楊 坤

(西山煤電股份有限公司 馬蘭礦選煤廠,山西 古交 030205)

隨著礦井綜采技術的不斷進步，采煤機械設備大型化、智能化已成為發展趨勢，回采率越來越高，對煤層、矸石層的破碎力度也越來越大，造成毛煤采出過程中再生煤泥含量增多，煤泥總量在原煤中占比過高，大型重介設備洗選精度降低，浮選工藝回收分選粒度范圍過寬，高灰煤泥夾帶污染精煤，分選效果下降，造成煤炭洗選加工難度增大[1-2]. 西山煤電集團馬蘭礦選煤廠所洗煤種屬于優質肥煤，有特殊的黏結性和結焦性，2003年采用傳統的無壓三產品重選和煤泥浮選回收聯合工藝，通過工藝升級，改進為預先脫泥、無壓三產品重介旋流器主選、水力旋流器分選煤泥、TBS分選浮選回收的聯合工藝。傳統工藝原煤全部通過重介旋流器處理，要使+0.5 mm的原煤以及-0.5 mm的煤泥同時獲得高效分選，必須具備高強度合理的入料壓力、適當的原煤入洗量、精確的重選密度、低濃度的洗水等，必然導致設備磨損嚴重、介質損耗加大等問題，而現實生產中，很難做到高效分選同時兼顧經濟效益。1200/850大型重介旋流器的分選下限決定了粒度介于0.3～3 mm的煤泥無法有效分選[3]，傳統的高頻篩回收粗精煤泥灰分偏高，污染肥精煤指標。預先脫泥工藝，本質上是迫使入洗原煤粒度分離，兩級分選，重介分選下限與煤泥分選達到完全銜接，減少進入馬蘭礦選煤廠介質回收系統的煤泥量同時提高整體分選效果和介質回收效率，創收經濟效益。本文以馬蘭礦選煤廠生產過程中的煤泥為研究對象，分析煤泥粒度在洗煤工藝中的變化。

1 預先脫泥

通過入洗原煤粒度篩分試驗，得出脫泥工藝原煤粒度對比表，見表1. 由表1可知，入洗原煤中-1.5 mm煤泥大約占32%，脫泥后篩上原煤中-1.5 mm煤泥占8.15%，脫泥后篩下原煤中-1.5 mm煤泥占97.68%，以1.5 mm為分級粒度，脫泥效率按下式計算：

η=(a-c)(b-a)100/a(b-c)(100-a)

式中：

η—脫泥效率，有效數字取到小數點后第一位，%；

a—入料中小于1.5 mm含量，%，取31.99；

b—篩下物中小于1.5 mm含量，%，取97.68；

c—篩上物中小于1.5 mm含量，%，取8.15.

代入公式可得，η=80.4%

經計算可知，預先脫泥后，有效脫離入洗原煤中25.7%的煤泥進入煤泥分選系統，未脫除6.3%的-1.5 mm粒度級煤泥進入重介系統，原煤煤泥的大量脫離，使重介旋流器分選下限精度提高，提高了分選效率，同時減少了進入重介系統的煤泥量，凈化了洗水。

表1 脫泥工藝原煤粒度對比表

2 煤泥對工藝的影響

2.1 重介分選磁選分析

重介分選過程中重介質回收效率是評價洗選性能的重要指標。一般情況下磁鐵礦粉中-0.045 mm粒度級礦粉占比達到90%左右，而煤泥中的-0.045 mm粒度級煤泥屬于高灰細煤泥，比較難分選，大量煤泥脫離，降低了進入重介系統的煤泥量，減少了-0.045 mm粒級煤泥與重介質的混合，有利于重介質的回收。傳統工藝與脫泥工藝磁選機參數見表2，所得試驗數據均為入洗原煤經重介質旋流器分選，通過振動篩脫介，由篩下水進入磁選機所得。通過入料、精礦、尾礦成分分析可知，經過脫泥后重介分選，磁選機入料中的固體含量、磁性物含量明顯要高于傳統工藝，說明介質回收過程中的煤泥量減少，脫介篩在脫介過程中重介質回收比重加大；精礦中磁性物含量明顯增加，尾礦中磁性物含量變化小，說明磁選機重介質回收占比明顯提高，煤泥比重相對降低；磁選效率相比，脫泥后的重介質回收效率明顯提升；磁性物回收率普遍提高，3臺脫泥工藝磁選機磁性物回收率超過99.8%，說明預先脫泥使得重介系統中煤泥含量降低，提高了磁選效率以及磁性物回收率，降低了介質損耗。

表2 脫泥工藝前后磁選機參數變化表

2.2 水力旋流器分級

入洗原煤預先脫泥分級，篩上原煤全部進入重介系統，篩下-1.5 mm粒度級煤泥進入煤泥收集池，由渣漿泵打入水力小旋流器，通過水和煤泥自身的重力進行兩級分選，旋流器溢流進入浮選系統，底流進入TBS分選系統。TBS入料主要粒度級在0.25 mm以上，浮選入料主要粒度級在0.5 mm以下，說明實際生產過程中分選煤泥時，由于粗粒煤泥表面積大，自身粘附細粒煤泥以及煤泥在旋轉分級過程中的無序碰撞等原因，煤泥各粒級不能依靠自身重力完全分離，大部分粗煤泥和少量細煤泥進入TBS系統，極少量粗煤泥和大量細煤泥進入浮選系統。煤泥的兩級分離，一定程度上TBS系統為浮選系統分擔了部分細煤泥含量，浮選細煤泥含量相對減少，有利于提高浮選分選效果。

2.3 TBS分選

不脫泥與脫泥工藝煤泥粒度小篩分表見表3. 由表3可知，傳統重介分選高頻篩回收粗精煤泥工藝與TBS相比，+0.25 mm粒級灰分偏低，分選效果明顯；-0.25 mm粒度級灰分偏高，分選效果不明顯；0.5～0.125 mm粒級煤泥含量偏高，說明傳統重選工藝一定程度上無法有效分選-0.5 mm粒級煤泥，-0.25 mm粒級高灰細泥含量高，容易污染肥精煤指標。TBS溢流中+0.5 mm粒度級產率達到29.62%，高于傳統工藝的14.88%，說明傳統重介分選煤泥效果不佳；+0.25 mm粒級占比達到84%，屬于主導粒度級，灰分低于肥精指標，-0.25 mm粒度級灰分高，分選效果不明顯，說明TBS的分選下限為0.25 mm粒級。TBS溢流灰分10.97%，底流灰分55.93%，說明煤泥在TBS系統中得到了有效分選，分選指標符合生產要求。

表3 不脫泥與脫泥工藝煤泥粒度小篩分表

2.4 浮選分選

傳統工藝上浮選入料主要來源于高頻篩篩下煤泥水，而脫泥工藝浮選入料來源于原煤脫泥后經過水力旋流器分選所得溢流。不同工藝浮選入料粒度小篩分表見表4. 由表4可知，脫泥后浮選入料0.5 mm粒度級以上產率明顯要低于傳統工藝，粗粒度級煤泥的減少，減輕了浮選精煤在回收過程中對快開壓濾機濾板及濾布的損害；0.25 mm粒度級以下煤泥灰分產率明顯高于前者，說明TBS分選了部分高灰細粒煤，減少了浮選系統中細煤泥含量，提高了浮選分選效果。經分選，精礦灰分為10.19%，尾礦灰分為49.65%，1～0.045 mm粒度級煤泥灰分差異大，說明浮選系統分選效果明顯，低灰煤泥與高灰細煤泥得到了有效分離，整體上提高了精煤泥回收產率。

表4 不同工藝浮選入料粒度小篩分表

3 結 論

原煤中煤泥的預先脫離分級：1) 提高了重介旋流器分選下限精度，分選效果得到了提升，減少了進入重介系統的煤泥量，提高了磁選效率，降低了介質損耗。2) 煤泥系統中0.25 mm粒度級以上粗煤泥經TBS有效分選，降低了浮選系統中部分細煤泥含量，使0.5 mm粒度級以下高灰細泥在浮選系統得到了有效分選；整個洗煤工藝分選效率的提升，一定程度上增加了精煤回收產率，降低了介質損耗。