東河選煤廠提高精煤產率的探究

王晨燕

(太原煤氣化 選煤分公司，山西 太原 030024)

1 概 述

太原煤氣化選煤分公司東河選煤廠是一座設計入選能力0.9 Mt/a的礦井型選煤廠，入洗原煤屬易選煤，但煤質特殊，低密度輕產物和高密度重產物占絕大部分，中間密度物含量很少，加之原煤內灰低，使得精煤產品灰分始終偏低(8%～8.5%)，灰分低于市場主流銷售產品灰分，導致精煤產品產率及洗選經濟效益未能最大化。為此，需要進一步展開工業試驗研究，通過優化改進洗選工藝來提高精煤產品灰分，實現產率及經濟效益的提升。

2 東河選煤廠洗選工藝流程

東河選煤廠分選工藝流程如圖1所示，原煤經跳汰全級入洗后，跳汰精煤脫水篩篩下水經過濃縮旋流器組分級后，底流經過煤泥弧形篩和煤泥離心機脫水，完成末精煤回收；溢流進入浮選，浮選精煤經過壓濾脫水后摻入精煤，浮選尾煤通過濃縮機濃縮后，經壓濾脫水完成尾煤泥回收；循環水進行復用。東河選煤廠精煤產品由跳汰塊精煤(50～0.5 mm)、末精煤(0.5～0.3 mm)及浮選精煤(小于0.3 mm)三部分組成。

圖1 東河選煤廠工藝流程示意

3 工藝優化方案探究

3.1 主洗跳汰精煤提灰的可行性

東河原煤屬易選煤，內灰低且可選性好(δ±0.1含量10%以下)，特點是兩頭產品含量高，即：除了低灰精煤和高灰矸石外，中間密度產物很少。最近對東河煤礦原煤進行的全級浮沉試驗數據列于表1。

從表1可見，原煤中小于1.4 g/cm3密度級灰分為6.01%，1.4～1.8 g/cm3中密度級產率僅有3.21%，小于1.8 g/cm3密度級灰分7.36%。顯然，洗精煤灰分的實際分選密度需要高于1.8 g/cm3，而當前實際精煤分選密度為1.8 g/cm3左右。但在選煤廠生產實踐中，不能過分提高跳汰分選密度(大于1.8 g/cm3)，試驗證明，精煤含矸指標最高能控制在2.5%～2.8%，灰分在8.0%～8.5%。若再提高精煤含矸指標，精煤灰分增加迅速，且難以控制生產穩定的產品，可見主洗跳汰已無提灰空間[1]。如何進一步提高精煤產品灰分，還需開展試驗分析與研究。

表1 東河煤礦原煤全級浮沉試驗數據

3.2 原煤直接篩選優化探究

2004年東河選煤廠投產初期，因原煤中粒度小于8 mm的末煤灰分為9.52%，所以對于這部分粒級原煤采用不洗選直接篩分回收。近幾年，因原煤煤質變化較大，對選煤廠進行了技改，采用原煤不分級入洗。2018年原煤煤質較好，對原煤重新進行了篩分試驗，結果見表2。

表2 東河煤礦原煤篩分試驗分析

從表2可以看出，每個粒度級灰分均較高，未發現有較低灰分的粒度級存在。因此，借鑒初設的思路，設想從原煤中直接篩選出某個較低灰分粒度級，使其不洗選而直接成為產品，以提高精煤產品灰分和產率的思路可以被排除[2-3]。

3.3 粗煤泥系統分級粒度優化探究

通過表2可知，原煤中每個粒度級質量均較差，因此必須進行洗選。目前主洗跳汰雖無提灰空間，還可通過嘗試提高末精煤回收率來提高精煤產品灰分。依據分級旋流器分選效率與底流口直徑成正比的關系[4]，可以通過增大分級旋流器組的底流口直徑，以增加底流口排放量，減少溢流去浮選的入料量，從而回收損失于浮選環節的粗顆粒煤泥，進而提升末精煤灰分和產率[5]。

選煤廠分級旋流器組為海王FX300-PUX14型，生產中使用8個小旋流器，6個停用，底流口直徑均為φ35 mm。通過對一個小旋流器底流口不斷更換為φ40 mm、φ45 mm、φ50 mm等工藝尺寸，觀察底流傘型情況及離心機是否有串水情況[6]。通過對比試驗，底流口選取φ50 mm的參數尺寸為最佳，可以滿足目前生產工藝需求。旋流器底流口工藝參數調整前后篩分試驗分別見表3至表6。

從表3可知：旋流器分級底流中存在夾帶的高灰細泥，特別是小于0.075 mm的灰分高達56.56%，產率11.69%；0.075～0.125 mm的灰分為28.56%，產率14.71%；因此，脫除0.125 mm以下高灰細泥，是保證末精煤回收系統灰分穩定的關鍵[7]。通過對比試驗數據可知，增大分級旋流器組底流口直徑后(見圖2)，底流中夾帶的(小于0.125 mm)高灰細泥含量降至20.90%，相比增大前降低了5.5%；同時底流中細粒級物料產率降低顯著，小于0.25 mm級降至37.75%，末精煤離心機產品中小于0.25 mm級降至20.21%。說明增大底流口直徑后，分選效率提高，底流中粗粒度含量增加，細粒級和極細粒級含量減少[8-9]。與此同時，離心機出料末精煤灰分有所增加，由原來的8.75%增大為10.12%，從而提高了末精煤產率。

表3 分級旋流器(底流口直徑φ35 mm)底流篩分試驗數據

表4 末精煤離心機出料篩分試驗數據(分級旋流器底流口直徑φ35 mm)

表5 分級旋流器(底流口直徑φ50 mm)底流篩分試驗數據

表6 末精煤離心機出料篩分試驗數據(分級旋流器底流口直徑φ50 mm)

圖2 分級旋流器組底流口直徑(左：35mm，右：50mm)

4 工藝優化改造效果及經濟效益測算

4.1 改造效果

分級旋流器組共有14個φ300 mm的小旋流器，選取其中的8個拆除φ35 mm底流口，更換為φ50 mm底流口，對比分析前后兩種末精煤產品篩分試驗結果。試驗數據表明：增大底流口直徑后，末精煤產品中粗粒級產率顯著增加，底流夾帶的小于0.125 mm高灰細泥所占比例降低。這說明增大底流口直徑，提高了分級粒度值，也減少了去浮選的溢流量。同時，浮選入料平均粒度降低，也有益于浮選尾礦煤泥灰分的提升[10]。經過3個月工業化實踐，總精煤灰分提高且穩定在8.5%～9.5%，取得了較好的改造效果。

4.2 經濟效益

經測算：末精煤灰分由8.75%提高到10.12%后，末精煤產率由5.80%提高到6.82%，提升了1.02個百分點；浮選入料量相應減少1.02個百分點，按浮選精煤產率占本級50%計算，總精煤產率增加0.51%，取得了較好的經濟效益。按照東河選煤廠年入洗量70萬t計算，總精煤產率增加0.51%，按精煤產品價格1 300元/t計算，工藝優化后可增加收益464萬余元。

5 結 語

東河選煤廠的原煤篩分和浮沉試驗表明，通過提升跳汰分選密度實現提灰增產方法不可取，通過入洗前直接篩出某個粒度級成為產品來提灰增產的方法也不可行。而依據分級旋流器分選效率與底流口直徑成正比的關系，通過增大分級旋流器組底流口直徑，減少浮選入浮量，從而提升末精煤的灰分及產率。3個月的工業應用實踐表明，總精煤灰分有所提高且穩定在8.5%～9.5%，總精煤產率提高0.51%，取得了良好的綜合效益。