西曲礦選煤廠中煤泥灰分偏低原因分析與提質建議

王旺楠

（山西西山煤電股份有限公司西曲礦選煤廠，山西古交030200）

1 引言

煤泥是濕法選煤過程中必然存在的一種中間產物，因煤質的不同，煤泥的分選方式及分選效果也不同。目前，在主流重介選煤廠中，煤泥分選大多是在不脫泥重介旋流器分選工藝下對精煤脫介后的煤泥進行分選，以達到最大限度回收精煤的目的[1,2]。但隨著入選原煤煤質的改變，部分中煤脫介后產生的煤泥存在灰分偏低的現象，影響精煤回收率，不利于提高經濟效益[3,4]。西曲礦選煤廠是山西古交地區的一座煉焦煤選煤廠。該廠入洗原煤煤質較易碎裂，煤泥含量高，近年來采用選前1 mm 脫泥，TBS+浮選的工藝對粗煤泥及煤泥部分進行分選，但仍存在中煤灰分偏低，精煤回收率降低的問題。本文以該廠生產過程中的中煤、矸石及浮選產品等為試驗樣品進行粒度分析及浮選試驗，為低灰中煤的再選提質提供試驗參考。

2 選煤廠工藝簡介

本文所用樣品采自山西古交西曲礦選煤廠，該廠主選工藝為三產品重介質旋流器分選，原煤灰分一般為23%～28%。經準備車間破碎及淺槽排矸后，入選粒度為-50 mm。精煤灰分要求在11%以下；中煤灰分40%左右，主要用作電煤銷售；矸石灰分一般在70%左右，直接廢棄處理。由于該廠入洗原煤煤泥含量較高，在20%左右，因此原煤在經準備車間破碎、排矸后，先經1.0 mm 脫泥篩脫泥后再進入旋流器分選。脫出的粗煤泥經TBS 分選，重產物經0.5 mm 高頻篩分級后，篩下物進入浮選系統進一步回收精煤。三產品重介旋流器分選出的精、中、矸三種產品先經脫水脫介，再經離心機脫水后上產品皮帶。

由于煤質的不斷變化，以及該原煤固有的煤泥特性，目前生產中出現精煤回收率有所降低，中煤灰分偏低，矸石灰分也降低的現象，這將使得企業最終的經濟效益受到影響。

3 現有產品性質分析

3.1 大篩分試驗分析

分別采集正常生產班次下的中煤和矸石兩種樣品，每個班次采20 kg，各采5個生產班次。采用“堆錐四分法”對這兩類樣品進行縮分，分別縮分至20 kg后，進行篩分實驗，實驗數據如表1所示。

表1 樣品篩分數據表

如表1所示，隨著粒度的降低，中煤和矸石的灰分均呈降低趨勢，說明相對于矸石組份，精煤部分相對易碎，尤其是矸石，在50 mm～13 mm 粒級灰分為72.31%的情況下，-0.5 mm 粒級灰分僅為58.84%。同時，在矸石樣品的各粒級產率中，粒級越大，產率越高，進一步說明矸石硬度較大，不易破碎。與矸石相比，中煤各粒級產率分布相對均勻，并且-0.5 mm 煤泥含量達到10.56%，灰分僅為31.05%，這說明中煤仍含有較多的精煤組份，使得整體硬度相對較低，易于破碎，而這一部分煤泥直接進入了中煤產品，造成了精煤的浪費，說明對中煤進行再選提質是十分必要的。

3.2 小篩分試驗分析

對中煤和矸石中-0.5 mm的煤泥部分進行小篩分試驗，試驗結果如表2所示。

表2 中煤及矸石所含煤泥

如表2所示，在-0.5 mm粒級中，隨著粒度級的降低，中煤和矸石的灰分均呈升高趨勢，這一規律與表1中粒度與灰分的變化規律相反，說明中煤和矸石中殘余的精煤組份與矸石組份的易碎程度是以0.5 mm 粒級為界，當粒級小于0.5 mm 時，矸石組份相對于精煤組份更加易碎，結合表1中的結論，可知矸石雖然硬度較大不易破碎，但在樣品大顆粒之間的相互摩擦過程中，矸石會以更細小的顆粒從主體上解離下來，這部分解離下來的矸石由于粒度過細而呈泥質形態存在，進而留存于循環水中影響洗水質量[5]。而中煤由于矸石組份含量相對較低，因此由矸石顆粒碰撞而產生的細顆粒矸石也較少，因此灰分偏低，中煤泥綜合灰分僅為31.15%，遠低于中煤產品的平均灰分37.28%，表明其仍有進一步回收精煤的可能性。

3.3 浮選樣品性質分析

取正常生產班次時的浮選入料、浮選精煤和浮選尾煤樣品分別進行小篩分試驗分析，浮選入料小篩分數據如表3所示。

表3 浮選入料小篩分試驗數據

如表3所示，在當前生產條件下的浮選入料中，粗顆粒相對較多，其中+ 0.5 mm 粒級仍然占到了22.11%，而-0.045 mm粒級的極細顆粒僅占9.05%；同時，隨著粒級減小，灰分逐漸上升，進一步說明精煤組份的易碎性在粒級減小至-0.5 mm 后有所減輕，極細顆粒中矸石的比例逐漸上升。此外，隨著粒級的減小，浮精的回收率逐漸降低，而浮精灰分基本保持穩定，這一方面說明粒級越細精煤組份含量越少，另一方面也說明該煤泥的可浮性較好，在細顆粒矸石占比上升的情況下，浮選藥劑仍發揮了較好的選擇性，保證了浮選精煤的質量達標。經過浮選，尾煤的綜合灰分為68.59%，遠高于現有中煤泥31.15%的綜合灰分，說明中煤泥有必要通過浮選方式進一步回收精煤。

4 中煤泥再選技術方案

由第3 節的分析可知，中煤和矸石產品中的煤泥部分灰分均遠低于各自的最終產品平均灰分，均可考慮采用浮選手段進一步回收。但矸石中的煤泥量僅占2.07%，并且相對于中煤泥灰分較高，預計浮選后回收的精煤量較小，并且-0.05 mm 粒級含量較大，對浮選藥劑的選擇性會造成負面影響，因此暫不考慮對矸石中的煤泥做進一步分選。

由3.1 節的分析可知，在+0.5 mm 范圍內，精煤組份相對易碎，因此可考慮對塊中煤進行破碎，但要避免過度破碎，以達到解離更多精煤組份的同時，避免泥化的高灰矸石含量劇增，影響后續浮選效果[6]。由表1可見，隨著粒度減小，中煤灰分逐漸降低，但當粒度小于6 mm 后，灰分的降低幅度很小，說明在破碎至6 mm后，中煤的灰分趨于穩定，綜合考慮矸石泥化的問題，最終將中煤的破碎粒度上限設定為6 mm。

對適度破碎后的中煤進行脫泥處理，并對這部分煤泥進行浮選。具體浮選控制指標可根據具體的生產需求進行調整。當主洗產品灰分低于最終產品要求時，可適當提高浮精灰分，此時可做兩產品分選，浮選尾煤經壓濾脫水后作為矸石廢棄。當主洗產品灰分較高時，可適當降低浮選精煤灰分，保證最終產品灰分合格。此時，可考慮采用兩段浮選的工藝流程，即一段精選，精煤經壓濾脫水后作為精煤產品；一段尾煤在二段掃選過程中，根據當前中煤產品灰分要求進行浮選調整，使二段浮精灰分與中煤灰分基本持平，經壓濾脫水后作為中煤產品。二段浮選尾煤作為矸石產品廢棄。為此，需要對現有浮選工藝進行適當改造。將浮選機一、二段精煤分別匯入兩個精礦桶，并各自配備一套壓濾系統。其中，二段精煤對應的壓濾系統，其卸料溜槽與精煤皮帶和中煤皮帶均相通，并在兩條溜槽端部分別設有當閘板。當采用兩產品分選時，兩套壓濾系統壓濾產品均為精煤，產品均上精煤皮帶；當采用三產品浮選時，二段精煤壓濾后，調整二段精煤壓濾系統卸料溜槽的閘板開啟狀態，使這部分物料去往中煤皮帶，從而實現有用產物回收率的最大化，盡量減少矸石產量。

5 結論

本文以山西古交地區煉焦煤選煤廠中煤、矸石及浮選產品作為主要試驗樣品，采用大篩分、小篩分等手段進行產品性質分析，并得到以下結論：

（1）該廠原煤以0.5 mm為界，+0.5 mm粒級精煤組份易碎，-0.5 mm粒級矸石組份易碎；

（2）該廠煤泥可浮性較好，泥化矸石含量升高后仍能保證浮精灰分合格；

（3）對現有中煤可在適度破碎后進行浮選提質，破碎粒度控制上限在6 mm，并根據具體生產要求設定為兩產品或三產品浮選，以最大限度回收精煤，提高經濟效益。