李雅莊洗煤廠粗煤泥深度洗選回收工藝優化設計

張 莎

（霍州煤電李雅莊洗煤廠，山西 霍州 031400）

引 言

受冶金工業對焦炭品質要求的限制，煉焦用煤炭需要對其進行洗選處理才能達到要求［1］。洗選后的煤炭可分為精煤和中煤，前者可被用作煉焦使用，后者則用于煤炭銷售，兩者不僅價格相差懸殊，而且如果因洗選工藝不合理而導致大量煉焦煤混入中煤，還會造成稀缺煤種資源的大量流失。因此，研究新的選煤工藝和方法，提高精煤的回收率，既能增加企業生產效益，同時又能夠緩解我國煤炭資源緊缺的問題，對煤炭產業意義重大［2－6］。

李雅莊洗煤廠是李雅莊礦下屬企業，為李雅莊礦原煤洗選所用，其入洗能力為330萬t／a，采用＋50mm級淺槽排矸、0.5mm～50mm級原煤不脫泥無壓重介三產品旋流器分選、－0.5mm級煤泥采取直接浮選，通過浮精壓濾機及加壓過濾機，使其去水回收，一、二段濃縮機分別利用離心原理和壓縮過濾原理回收，煤泥水采用封閉式循環技術。

1 李雅莊洗煤廠粗煤泥深度洗選回收現狀及問題

1.1 李雅莊洗煤廠粗煤泥深度洗選工藝

李雅莊洗煤廠精煤系統采用預先脫泥工藝，原煤經水沖溜槽充分潤濕后到脫泥篩，1mm以下煤泥進入粗煤泥分選系統，1mm以上物料進入三產品重介旋流器分選。預脫泥工藝不僅使三產品旋流器分選精度提高，處理量增大，而且降低了介質消耗及浮選藥耗。

通過水力旋流器對預脫泥的－1mm粒級煤泥水分級后，0.2mm～1mm粗煤泥入TBS干擾床，經分選后分別進入精煤和中煤回收系統得到末精煤和中煤；0.2mm以下煤泥入浮選機（6臺XJM－S16型浮選機），再經過濾、濃縮和壓濾等處理后得浮精煤和煤泥。

1.2 粗煤泥分選回收現狀及存在問題

1）粗煤泥分選現狀

李雅莊礦洗煤廠粗煤泥分選工藝流程見圖1。由圖1可以看出，經過脫泥篩處理過的原煤，在三產品重介旋流器中處理分選，水力旋流器將小顆粒煤泥進行分級處理，使用TBS干擾床分選大于0.2mm煤泥，通過浮選機回收更小顆粒煤泥。

圖1 粗煤泥TBS干擾床分選工藝流程

2）存在問題

對李雅莊洗煤廠粗煤泥及TBS分選產品進行了相關試驗，試驗數據如第28頁表1所示。

從表1分選煤泥篩分實驗結果可以看出，各粒級可燃體回收率不等，其中，＋0.90mm，0.90mm～0.45mm，－0.125mm粒級可燃體回收率偏小，尤其是＋0.9mm粒級可燃體回收率最小。

表1 TBS分選煤泥小篩分試驗

從表2中TBS尾礦小浮沉實驗結果可以看出，各密度級產率對比，－1.60g／cm3浮沉累計產率55.17%，灰分累計為21.17%，反映了尾礦仍有沒被回收的可燃物質存在，具有“跑煤”特征。

表2 TBS尾礦小浮沉試驗

通過對粗煤泥及TBS分選產品相關試驗數據進行分析，粗煤泥分選環節體現出以下特點：

1）0.125mm～0.30mm粒級物料分選處理結果較好，可燃體回收率高。

2）對0.30mm～0.45mm粒級物料分選處理結果比較平均。

3）＋0.45mm粒級物料分選結果不理想，某些粒級可燃體回收率低。

4）－0.125mm粒級物料分選結果不理想，為水力分級器錯誤所致，對粗煤泥分選效果有一定影響。

2 粗煤泥深度洗選回收工藝優化設計

針對上述李雅莊礦洗煤廠粗煤泥深度洗選工藝現狀及存在問題，本文設計的李雅莊礦洗煤廠深度洗選回收優化工藝流程為：粗煤泥（0.2mm～1mm）三產品TBS分選、中煤磨礦通過TBS分選處理，煤泥浮選處理，尾煤壓縮過濾處理。粗煤泥深度分選回收優化后工藝流程見圖2。

原煤經過工廠后首先通過脫泥篩處理，進而在無壓三產品重介旋流器的作用下完成分選，使其生成精煤、中煤和矸石等產物。三者分別通過專用的離心脫水機處理后生成各自產品，經過各自脫介篩處理后被導入合格介質桶，而脫介篩過濾掉的成分則要經過磁選機處理后再導入合格介質桶。

圖2 粗煤泥深度分選回收優化后工藝流程

經過脫泥篩過濾掉的物質以及中煤磁選處理尾礦采用旋流器進行分級，分級器底流采用三產品TBS處理，其精煤成分和磁選機尾礦需通過振動篩完成脫水，并配合重介精煤再次通過離心脫水機處理，形成終級產品。三產品TBS處理矸石先后經過弧形脫水篩和高頻振動篩處理，脫去水分，摻入重介矸石。粗煤泥（三產品TBS二段底流）經振動弧形篩脫水后進入棒磨機磨礦。分級旋流器溢流和磨礦后產品被送往浮選機處理，使用壓縮過濾機處理生成精煤使其脫水，浮選機處理后的尾煤、振動篩過濾物、TBS矸石振動弧形篩篩下物、壓縮過濾液體、磁選機磁末部分被送至高效濃縮緩沖池，經過入料管切線作用送至入料井。入料管及入料井存在絮凝劑加注點，采用自動設備實現對煤泥水的自動絮凝劑加注。

經過濃縮機處理后的溢流被送至澄清水池，此處配有噴水裝置，桶上加水、經過脫篩的水流和工作環境衛生清洗都是使用噴水裝置供給水。

經濃縮機濃縮后的煤泥水通過位于濃縮機下方的底流泵抽入主廠房內的壓濾機入料桶，并通過入料泵進入煤泥壓濾機回收煤泥。

工藝預留了壓濾煤泥進入中煤的通道，當煤泥灰分降低或重介中煤灰分降低時，濃縮機底流可進入沉降過濾式離心機脫水后摻入中煤銷售，產品結構靈活。

3 工藝優化設計前、后產品平衡及經濟效益

李雅莊洗煤廠粗煤泥深度洗選工藝優化設計前、后產品平衡見表3、表4。

表3 優化設計前產品平衡表

表4 優化設計后產品平衡表

根據霍州市當地煤炭價格，確定精煤價格1 588元／t，煤泥價格160元／t，工藝優化設計前中煤價格360元／t、工藝優化設計后中煤價格480元／t。

經估算，工藝優化設計后比工藝優化設計前年增加經濟效益10 856萬元。

本項目單位加工成本為27.6元／t，每年生產成本為9 108萬元，則年經濟效益為1 748萬元。

綜上所述，實施該優化設計后，年可增加利潤1 748萬元。

4 結論

本文研究了李雅莊洗煤廠粗煤泥深度原洗選工藝存在的不足和問題，并針對原洗選工藝不足對現有工藝與粗煤泥深度洗選回收工藝進行了優化設計。優化后的選煤工藝為：三產品重介旋流器（1mm～50mm）＋粗煤泥（0.2mm～1mm）三產品TBS分選＋TBS分選出的中煤磨礦＋直接浮選＋尾煤濃縮壓濾。該工藝先進實用、技術可靠、分選效率高，并且，工藝優化設計后比工藝優化設計前年利潤增加1 748萬元。