提高煤泥分選精度的工藝研究

孔德濤

（山西焦煤霍州煤電集團(tuán)，山西 霍州 031400）

煤炭是我國主要的化石能源。根據(jù)用途分類，煤炭主要分為煉焦煤和動(dòng)力煤兩種。通過合適的分選加工工藝可以提高煤的灰分，進(jìn)而提高煤炭的利用率，因此選煤工藝占有重要地位［1］。目前國內(nèi)主要的分選工藝主要有浮選配合重介洗選和浮選配合跳汰機(jī)洗選兩種分選工藝。隨著煤礦機(jī)械化程度的不斷提高，煤炭產(chǎn)量逐年增加，開采出的煤炭中顆粒較小的煤含量增加；在煤炭進(jìn)行粉碎的過程中也間接增加了細(xì)粒煤的產(chǎn)量，對該部分細(xì)煤粒進(jìn)行分選回收，可以有效提高煤炭的利用率［2-3］。細(xì)煤粒中顆粒尺寸較大的一種稱為粗煤粒，采用傳統(tǒng)的浮選配合重選很難實(shí)現(xiàn)粗煤泥的回收，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)［4-5］。如果能實(shí)現(xiàn)粗煤泥的回收，既可以實(shí)現(xiàn)資源最大限度的利用，也可提高選煤廠精煤的產(chǎn)率，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本文圍繞粗煤泥分選工藝進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了粗煤泥的回收，應(yīng)用效果良好，為礦井帶來巨大的效益。

1 選煤廠工藝介紹以及優(yōu)化

回坡底煤礦洗煤廠選煤工藝采用浮選配合重介質(zhì)旋流的成熟工藝進(jìn)行選煤。該分選系統(tǒng)下，原煤經(jīng)過分級、破碎后進(jìn)入分選系統(tǒng)，分選系統(tǒng)對原煤進(jìn)行分級脫泥后，將粒徑大于0.5 mm的煤分選進(jìn)入重介旋流分選，煤經(jīng)過脫水后最終分選成精品煤、中等煤以及矸石三類。粒徑小于0.5 mm的煤通過分級旋流器，經(jīng)弧形脫水篩和變頻脫水篩選后，選出精品煤和尾煤。精品煤經(jīng)過過濾機(jī)脫水后和重介精煤一起銷售，浮選得到的尾煤則經(jīng)過壓濾脫水后以煤泥的方式進(jìn)行銷售。

該分選方式存在以下不足：

1）該分選工藝以浮選配合重介質(zhì)旋流的方式進(jìn)行篩選，經(jīng)過篩選脫除的粗煤泥并沒有進(jìn)行進(jìn)一步的處理，而是直接進(jìn)入旋流器進(jìn)行分選，由于重介質(zhì)旋流器的分選精度較低，導(dǎo)致顆粒較細(xì)的煤不能有效分選，造成了精煤的損失浪費(fèi)，同時(shí)使得精煤的灰分較高；

2）重介質(zhì)旋流器分選精度的降低，導(dǎo)致煤進(jìn)入分選機(jī)后的破碎程度增加，間接增加了煤泥量，煤泥量的增加使得浮選機(jī)工作的功率增加，如果想獲得一定量的合格介質(zhì)，只能增加設(shè)備的數(shù)量或者浮選入料量；

3）當(dāng)粗煤泥量較大時(shí)，容易造成浮選機(jī)的跑偏，為了提高精煤的產(chǎn)率，只能增加藥劑量以及藥劑濃度，強(qiáng)制回收粗煤泥后，造成精煤質(zhì)量下降；

4）因?yàn)槿鄙俅置耗嗟姆诌x系統(tǒng)，因此系統(tǒng)的分選最小孔徑為0.5 mm，導(dǎo)致分選的效率下降，增加了分選系統(tǒng)的復(fù)雜性。

因?yàn)榇嬖谏鲜鰡栴}，因此需要對選煤廠的選煤工藝進(jìn)行改進(jìn)。

為了提高粗煤泥的分選，因此對分選工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的分選工藝見圖1。從圖中可以看出，優(yōu)化的分選工藝通過增加阻尼干擾床減少了原工藝中的弧形脫水和變頻脫水兩段的工藝，同時(shí)通過阻尼干擾床可以實(shí)現(xiàn)高頻分選，高頻分選可以獲得一部分的精煤，床底流則直接進(jìn)入中煤。同時(shí)，一段脫泥過程可以降低篩選孔直徑的大小，減少設(shè)備的運(yùn)行功率，降低對設(shè)備的損耗，同時(shí)分級旋流器可以降低粗煤粒對細(xì)煤粒的污染。

2 優(yōu)化后的分選產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

對優(yōu)化后的分選工藝處理量進(jìn)行計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過第一段脫泥篩選后，煤泥量占總原煤質(zhì)量的30.45%，經(jīng)過分級旋流器得到的底流量占比達(dá)到93.97%，根據(jù)煤泥量和底流量可以計(jì)算得到阻尼干擾床中的入料量占比為28.61%（30.45%×93.97%），整個(gè)選煤廠的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.70 Mt/a，因此可以得到阻尼干擾床的處理能力為0.772 5 Mt（270×28.61%），而阻尼干擾床中的入料灰分值為23.71%，為了確保干擾床煤階段中煤的灰分值小于10%，因此設(shè)定水的流速值為58.32 mm/s，降低入料的速率至3 kg/min，同時(shí)調(diào)整入料的濃度為0.3 kg/L，這種運(yùn)行條件下可以保證精煤的產(chǎn)出率最高，達(dá)到66.05%。根據(jù)以上這些參數(shù)可以計(jì)算得到不同階段內(nèi)精煤和尾煤的灰分、產(chǎn)量等參數(shù)。

對于阻尼干擾床段的精煤而言，精煤產(chǎn)率、灰分和產(chǎn)量分別用r1、q1、h1表示，各參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下：

r1=28.61%×66.05%=18.9%

q1=270×18.9%=0.510 3 Mt

h1=10%

對于阻尼干擾床尾煤段而言，精煤產(chǎn)率、灰分和產(chǎn)量分別用r2、q2、h2表示，各參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下：

r2=28.61%×33.95%=9.71%

q2=270×9.71%=0.262 2 Mt

h2=28.61%×23.71%-18.9%×10%=4.89%

3 效益分析

回坡底煤礦洗煤廠是大型洗煤廠，根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，洗煤廠中的粗煤泥含量最高能夠達(dá)到30.45%。按照原分選工藝，分選效果差，設(shè)備損耗大，且會(huì)增加浮選藥劑的消耗，增加了分選的成本。優(yōu)化后的分選工藝?yán)酶蓴_床進(jìn)行分選，可以降低設(shè)備的損耗，減少浮選藥劑的用量，減少浮選成本的同時(shí)，提高了分選效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

對于優(yōu)化后的分選工藝帶來的經(jīng)濟(jì)效益做以下計(jì)算：

礦井原來采用浮選配合重介兩段流程進(jìn)行，該浮選工藝下，粒徑小于0.5 mm的煤需全部進(jìn)行浮選，導(dǎo)致進(jìn)入浮選機(jī)中的煤泥量增加，造成設(shè)備的運(yùn)行壓力增大，增加了能耗，長時(shí)間的浮選工作導(dǎo)致整個(gè)洗煤廠的處理效率低下。系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn)后，浮選粒徑下降，設(shè)備運(yùn)行壓力降低，洗煤廠的煤炭處理能力得到明顯提高，達(dá)到3.00 Mt，按照一噸煤500 元的價(jià)格計(jì)算，優(yōu)化的分選系統(tǒng)共為礦井帶來的經(jīng)濟(jì)效益S1= （3 000 000-2 700 000）×500/10 000=15 000 萬元。

浮選藥劑在浮選過程中有重要作用，尤其當(dāng)原煤中粗煤泥比例較大時(shí)，原分選系統(tǒng)下，粗煤泥占比達(dá)到30.45%。大量的粗煤泥增加了浮選藥劑的用量，統(tǒng)計(jì)得到一噸煤泥需要消耗0.4 kg浮選藥劑。對分選系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，粗煤泥占比明顯降低，占比僅有28.61%，浮選壓力的降低也減少了浮選藥劑的使用量，改造后的系統(tǒng)中每噸煤泥消耗的浮選藥劑為0.2 kg，浮選藥劑按照8 000 元/ 噸計(jì)算，每年帶來的經(jīng)濟(jì)效益S2=（0.4-0.2）×8 000/1 000×2 700 000/10 000=432 萬元。

除浮選藥劑的消耗，系統(tǒng)運(yùn)行還涉及到介質(zhì)消耗，優(yōu)化前后介質(zhì)消耗差異明顯，優(yōu)化前每噸煤需要消耗的介質(zhì)為2.6 kg，優(yōu)化后噸煤的介質(zhì)消耗降低至1 kg，按照每噸介質(zhì)1 000 元計(jì)算的話，每年帶來的經(jīng)濟(jì)效益S3=1 000×（2.6-1）/1 000×2 700 000/10 000=432 萬元。綜合統(tǒng)計(jì)，分選工藝進(jìn)行優(yōu)化后，每年可為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益為15 864 萬元，應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)論

本文針對回坡底煤礦原分選工藝粗煤泥分選效果差、設(shè)備運(yùn)行損耗嚴(yán)重、浮選藥劑用量大等問題，對分選工藝進(jìn)行了優(yōu)化，通過阻尼干擾床可以實(shí)現(xiàn)高頻分選，一段脫泥過程可以降低篩選孔直徑的大小，減少設(shè)備的運(yùn)行功率，降低對設(shè)備的損耗，每年可為礦井帶來15 864 萬元經(jīng)濟(jì)效益。