華晟源選煤廠浮選系統的改造優化與運行效果

魏 華

(泰戈特(北京)工程技術有限公司，北京 100022)

1 概 述

華晟源選煤廠是由泰戈特(北京)工程技術有限公司托管運營的現代化礦井型選煤廠，設計能力1.8 Mt/a，入洗原煤來自華晟榮煤礦。主要可采煤層為3號煤層，屬二疊系下統山西組。煤種以貧煤為主，具有低磷、特低硫、中低灰和高熱值及高灰融點的特點，可選性屬易選。末煤系統工藝：50～1.0 mm級兩產品重介質旋流器分選，1.0～0.25 mm級TSS分選機分選，小于0.25 mm級煤泥浮選。浮選精煤采用1臺加壓過濾機脫水回收，尾煤經濃縮機濃縮后采用快開壓濾機回收。

2 存在的問題

(1)浮選精煤和浮選尾煤灰分偏低。在實際生產運營中，浮選精煤灰分約為8%，浮選尾煤灰分約為40%，均低于浮選小試驗指標，造成濃縮池表面浮泡較多，特別是井下出現透水時，造成煤表面氧化后，對浮選效果影響更為嚴重。在生產過程中，浮選精礦桶經常維持高液位，且存在冒桶現象，無法保證浮選機有足夠的刮泡量。由于刮泡量少，部分浮選精煤進入浮選尾煤，導致浮選精煤和浮選尾煤灰分偏低。

(2)濃縮池表面漂浮大量泡沫，需人工清理回收。

(3)加壓過濾機處理能力低。設計處理能力為60 t/h，實際處理能力為35～40 t/h。① 原煤粒度組成中0.25～0 mm的煤泥量增多，占到原煤總量的18%以上，按照280 t/h原煤分選時，浮選入料量為50 t/h，浮選精煤在40 t/h左右；② 浮選精煤的粒度組成以細粒居多，小于0.25 mm級占到總量的80%以上；③ 浮選精礦桶中含有大量微泡，微泡進入泵體，易形成汽蝕現象，導致流量減小，上料不穩定，泵的處理能力下降。同時含有微泡的漿料進入加壓過濾機后，會使濾餅形成較慢，濾餅較薄，導致加壓過濾機的處理能力降低。

3 試驗與分析

針對上述問題，分析原因如下：

(1)若是增加浮選精煤刮出量，應能解決浮選精煤和浮選尾煤灰分偏低的問題。為此，選煤廠針對浮選機的處理能力進行了試驗，試驗中允許浮選精礦桶冒桶，以保證浮選機的浮選效果，同時盡量將浮出的精煤全部刮出。對試驗期間的浮選入料、浮選精礦和浮選尾煤進行采樣化驗，浮選精煤灰分達到9.5%，浮選尾煤灰分達到60%左右。若浮出的精煤全部刮出，則可滿足實際需要，所以提高對浮選精礦的處理能力成為解決實際生產問題的關鍵。本選煤廠浮選精煤采用1臺120 m2的加壓過濾機進行脫水，處理能力低，限制了浮選處理能力的提高，導致浮選精煤和尾煤灰分難以進一步提高。

(2)由于浮選機刮泡量少，致使浮選機內的低灰泡沫和藥劑殘留太多，隨浮選尾礦進入濃縮池的藥劑不斷積聚，濃縮池中低灰細泥含量較高，易產生泡沫，造成浮泡積聚。減少泡沫的途徑是減少精煤進入浮選尾煤的流失量或控制進入濃縮池的殘余藥劑量。

(3)因入料濃度低，浮選精煤礦漿濃度同樣也低，導致加壓過濾機排料周期長，甚至造成浮選精煤緩沖桶發生溢流，極大的限制了處理能力，成為整個浮選系統的瓶頸問題。加壓過濾機處理量降低后，增加了板框壓濾機處理壓力，若增加壓濾機臺數，現有風機供風量不足，需要增加低壓風機數量。為了提高浮選精煤回收率，加大了浮選機加藥量，同時增大浮選槽精礦的刮出量。采取該措施后，帶來精礦粘性增大，同時也導致系統循環水質惡化，進而使進入加壓過濾機的精礦脫水受影響。需要增設精煤壓濾機來回收浮選精煤。

基于以上分析，本次改造的關鍵是提高浮選精煤脫水系統處理能力，使浮選機的處理能力得以提高，進而提高浮選精煤灰分、浮選精煤回收率以及浮選尾煤灰分。為提高浮選精煤脫水設備的處理能力，在生產現場對如何提高現有加壓過濾機處理能力進行了二次加藥、調節上下濾液閥門開度等多項試驗，雖然有一些效果，但不足以解決根本問題。

4 系統改造優化方案、技術分析與措施

4.1 增加1臺精煤板框壓濾機

(1)與現有加壓過濾機系統相比，快開壓濾機系統簡單，管理方便。

(2)結合現有廠房的布置情況，新增壓濾機可以安裝在原有廠房內。可將原塊煤出廠膠帶機拆除后，利用該廠地布置，對原有系統改動量較小，投資相對較少。

(3)作為加壓過濾機處理量的補充，壓濾機與加壓過濾機并聯工作，共同處理浮選精煤。同時可將加壓過濾機的部分濾液由壓濾機處理，可減少浮選入料量，增加浮選機的入料濃度；壓濾機的濾液排至濃縮池，可減少浮選藥劑進入濃縮池的殘留量。

鑒于加壓過濾機與板框壓濾機均為集中卸料，但與加壓過濾機不同之處是，板框壓濾機的卸料時間可以在一定程度上進行調節和人為干預。但即使如此，精煤出廠膠帶機的瞬時增加量依然比較大。故本方案需對精煤膠帶機進行調速，由原來的2.5 m/s增加到3.15 m/s。

改造后的工藝流程見圖1。部分浮選精礦和加壓過濾機濾液進入新增加的板框壓濾機入料桶，礦漿經泵打入板框壓濾機脫水回收，回收的精煤經煤泥收集刮板轉載進入末精煤膠帶。將新增加的煤泥水桶與原有加壓過濾機入料桶連通，相當于增加了煤泥水桶體積，增加了浮選精礦的緩沖和消泡時間。

圖1 浮選精礦脫水改造工藝流程示意

新增板框壓濾機的壓濾面積為450 m2。考慮到礦漿濃度較小，且礦漿中存在微泡，板框壓濾機預計每小時可工作1～2個循環，處理能力為8～16 t/h，可有效緩解加壓過濾機處理能力緊張的問題。

4.2 方案優化注意事項

(1)新增1臺板框壓濾機后，需檢測選煤廠現有風機供風量能否滿足正常生產需要。

(2)主廠房至轉載站精煤帶式輸送機帶速由2.5 m/s提速到3.15 m/s后，與之銜接的帶式輸送機輸送量能否滿足生產需求，轉載點溜槽是否出現堵壓現象，這些均是需注意的問題。

4.3 技術分析與措施

(1)通過摻入浮選精煤，能夠使小于0.045 mm的細粒級產率大大降低，保證了后續處理過程的順利進行。現有技術已經支持對二段浮選作業的浮選精煤進行脫水回收，以提高浮選藥劑的使用效率，降低其投放量。受限于目前的技術水平，在進行浮選時想要達到更好的作業效果難度很高，但是卻可以實現對精煤灰分的控制，減少相應藥劑的投放。

(2)經專門實驗，對藥劑進行乳化，可以大幅度提升浮選速度，從整體上降低藥劑的投放量，并且改善浮選過程，從而大大提高精煤產率。目前最常見的乳化設備為迷宮式乳化系統和射流乳化系統，前者的破乳時間最低為16 s，最高可以達到36 s。對比實驗表明，使用乳化劑后，藥劑的使用效率得到了提升，柴油的消耗量大幅降低，平均可以節約30%。同時起泡劑的投入量也可以降低1/4，而精煤產率與傳統生產方式相比則能夠提升約0.5%。

4.4 穩定浮選指標的措施

(1)嚴格控制入浮煤泥粒度，如果浮選的煤泥粒度超過0.5 mm，就會對精煤的回收率造成明顯影響，在運行過程中會出現跑煤情況，而且影響后續脫水和尾煤澄清作業的最終質量。

(2)嚴格控制浮選準備作業，礦漿準備與浮選組成浮選系統，要根據不同濃度、粒度情況及時介入調整，使其始終能夠保持在正常的生產狀態，確保生產效率。

(3)平時要頻繁檢查，以減少問題出現后的反應時間，使工作人員能夠及時掌握相關情況，并根據不同情況進行及時調整，確保最終產品質量合格。由于浮選入料經常變化，為了保證最終產品質量，工作人員需要根據不同情況要求，掌握多種操作方法，并且能夠明確在哪種要求下應該選擇哪種操作方法，通過在日常工作巡檢中發現問題，并根據不同特征及時準確的做出判斷與干預措施，這對于人員的工作技能素養有很高要求，同時還需要有豐富的工作經驗作為支撐。

(4)設備運行時工作人員應確定其運行狀態，如有問題需繼續校對。施工工藝也需要按照相關的流程進行操作。此外，安全生產也尤為重要，要在安全運行的前提下確保機器的穩定狀態。如浮選機的葉輪磨損后，其軸向和徑向間隙增大，會直接影響浮選機的吸氣量，同時還影響葉輪的攪拌強度，必須定期檢查，及時更換，以保證浮選機在最佳狀態下運行。

5 浮選系統改造優化后的效果

5.1 浮選精煤產率

在對浮選系統進行優化之后，產品灰分穩定率和浮選精煤產率相對系統優化之前有了大幅度上升。優化前的灰分穩定率為50%，優化后達到了70%左右。在系統優化之后，提高了加壓過濾機的處理效率，降低了對浮選生產系統的影響，使得浮選精礦能夠得到及時有效的處理。系統優化之前，浮選精煤產率在7.5%左右；系統優化之后，浮選精煤產率提升到了8.5%左右。按照每個月處理原煤量50 萬t計算，浮選精煤銷售價格以400 元/t 計算，則每個月的銷售額可增加200萬元左右。

5.2 浮選藥劑用量

在確定最佳藥劑制度的情況下，每噸干煤泥藥劑用量為1.49 kg，其中包括捕收劑0.82 kg，起泡劑0.67 kg。2017年2—11月對藥劑用量進行數據統計后發現，本階段原煤入選量為5.10 Mt，其中浮選入料量所占比例為16%，即入浮煤泥量為86.70萬t；而兩種藥劑單耗量分別為0.97 kg/t和0.60 kg /t，藥劑總用量為1.57 kg /t；由此可以計算出，每噸干煤泥節省的藥劑量為0.08 kg，按照每年6 Mt原煤處理量計算，每年可以節省的藥劑量為76.80 t，所節約的藥劑成本達到300萬元左右。因此，在對浮選系統改造優化之后，可以有效解決華晟源選煤廠目前存在的問題，使選煤廠浮選系統的生產效率明顯改善，并增加經濟效益；同時有效降低了浮選藥劑的消耗，顯著改善了以前所存在的污染問題。

6 結 語

華晟源選煤廠浮選系統改造優化方案是根據生產過程中遇到的實際問題，經過試驗、分析、優化后提出的創造性方案，并相應提出了實施的

建議與措施。經過改造優化，順利解決了原浮選系統存在的實際問題。