選煤廠中煤和矸石煤泥水處理工藝的優化設計與實踐

2019-09-20 09:27:50郜偉強

煤炭加工與綜合利用 2019年8期

郜偉強

(山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司選煤廠，山西呂梁 033102)

呂梁山煤電有限公司選煤廠(以下簡稱呂梁山選煤廠)隸屬于山西焦煤霍州煤電集團有限責任公司，是一座處理能力達3.75 Mt/a的煉焦煤選煤廠。選煤工藝為選前脫泥有壓三產品重介質旋流器+粗煤泥三錐水介旋流器+煤泥機械攪拌浮選；主要產品為11級冶金中硫焦精煤(Ad不大于10.50%，St，d不大于1.00%)，副產品為洗混煤(Qnet，ar不小于16.72 MJ/kg)和煤泥。

該廠歷年來主要對主選工藝和精煤煤泥水處理系統進行改造[1-3]，沒有對中煤和矸石(以下簡稱中矸)煤泥水處理工藝進行改造，致使中矸煤泥水系統存在諸多問題，難以滿足生產要求。

1 存在問題

該廠原設計中矸煤泥水為混合處理，中矸稀介質經磁選后，尾礦采用旋流器組進行濃縮分級，其中溢流作為原煤脫泥篩沖水，底流則經過高頻篩脫水分級后，篩上物摻入中煤，篩下產物則自流進入煤泥濃縮機，與浮選尾礦一同組成煤泥副產品，其部分流程如圖1所示。

圖1 原設計中矸煤泥水處理工藝

從圖1可以看到，煤泥在進入中矸系統后并沒有得到充分有效分選，而是大部分按粒度(0.35 mm)分級后作為中煤和煤泥產品，分選過程比較粗放。該廠煤泥產品灰分僅為55%左右，外銷后作為周邊煤泥再選廠的入選原料。研究表明，此煤泥經過再次浮選后，精礦(Ad不大于14%)產率最高可達到25%以上[4]，說明這一部分煤泥仍有較高的回收利用價值。

該廠對中矸磁選尾礦高頻篩篩下水進行了分步釋放浮選試驗[5](見表1)，結果表明，高頻篩下的物料中仍然存在著相當一部分低灰物料，直接作為尾煤泥將導致資源浪費。若將此部分物料進行浮選，以精煤灰分10.50%計算，精煤理論產率可達到約14%。但實踐中發現，這一部分煤泥水直接浮選效果不佳，其可燃體回收率僅為20%～25%，可浮性極差[6]。從工藝流程中可以看到，這一部分煤泥水有一部分是來自于矸石系統，鑒于細粒度矸石易泥化的特性[7-9]，應在其進入浮選作業前將其提前排出。

表1 中矸磁選尾礦高頻篩篩下物分步釋放試驗結果

2 中矸煤泥水優化設計方案

2.1 工藝改造思路

通過檢測分析，選煤廠生產系統存在的主要問題是中矸煤泥水沒有得到有效分選，直接摻入了煤泥產品，導致尾煤泥灰分偏低[10-11]。解決這一問題的途徑是將這一部分可回收的煤泥水進入浮選作業。為防止矸石細泥參與浮選后惡化浮選過程，需要將中矸煤泥水進行分離，分設中煤稀介質桶和矸石稀介質桶，并將后續磁選、濃縮分級環節進行隔離，僅中煤泥進入浮選，矸石煤泥則進入尾煤泥濃縮機。主要流程如圖2所示。

圖2 改造后的中矸煤泥水處理工藝

2.2 改造內容

改造工程以節約投資為前提，充分利用現有閑置設備，調整各環節煤泥水走向，并增設了矸石磁選尾礦濃縮分級環節。根據選煤廠實際情況，在車間二層平臺增設了矸石磁選尾礦濃縮旋流器組和矸石磁選尾礦高頻篩，并充分利用一層泵場所閑置的三個煤泥水桶，將原有中矸磁選機分為中煤磁選機和矸石磁選機，將矸石稀介和中煤稀介分別處理；通過管路調整，使中煤煤泥水中0.35 mm以下粒度級物料進入浮選機，矸石煤泥水中0.35 mm粒度以下物料仍進入煤泥濃縮機，粗顆粒物料則分別摻入中煤和矸石。