鎮城底礦選煤廠浮選工藝的優化實踐

馮 陽

(山西西山煤電股份有限公司 鎮城底礦選煤廠， 山西 古交 030200)

浮選是我國選煤廠回收細粒煤泥應用最廣泛最有效的選煤方法之一。隨著采煤機械化程度的提高，選煤廠入洗原煤中煤泥量呈日益增高的趨勢，為了達到最佳浮選效果，要求浮選工藝、設備性能、入料礦漿特性、藥劑制度等都必須達到最佳的煤泥分選條件，以滿足實際生產的要求。

1 概 述

鎮城底礦選煤廠是一座礦井型煉焦煤選煤廠，1986年建成投產，入洗原煤全部來自鎮城底礦的2#、3#及8#煤，2014年配合礦井發展需要，進行擴能技改，增加一套重介旋流器選煤系統，現采用2+2模式的全級不脫泥不分級的選煤工藝，產品為十級肥精煤，入洗能力為2.4 Mt/a，<0.5 mm煤泥由兩臺FJC16-6噴射式浮選機直接回收，浮選精煤采用快開壓濾機+沉降離心脫水機回收，浮選尾煤采用快開壓濾機+沉降離心脫水機回收。

該廠原設計為8#煤(高硫煤)與2#、3#煤(低硫煤)按2∶1比例入洗，隨著礦井開采年久日深，8#煤資源不足，經常出現單入洗2#、3#煤的情況。因為2#、3#煤的煤泥含量(26%左右)遠高于8#煤的煤泥含量(20%左右)，導致噴射式浮選機處理能力不足，分選效果差，尾煤灰分偏低，僅為45%左右，嚴重影響選煤廠洗選效率和經濟效益，因此必須對浮選工藝進行優化，以提高產品質量。

2 存在的問題及原因分析

2.1 浮選入料礦漿濃度高

2019年，該廠入料濃度為121 g/L(表1),礦漿濃度對浮選有一定影響，當礦漿濃度從60 g/L增加到80 g/L時，浮選可燃體回收率及浮選完善指標的增加幅度減小，超過80 g/L還會出現下降的趨勢；精煤灰分隨著礦漿濃度的增加而增加，當濃度大于80 g/L時，精礦灰分曲線增加幅度較大，在高濃度礦漿條件下，固體物“抱團”阻礙了與藥劑的接觸，從而降低了氣泡與固體煤粒的接觸機會，使得浮選不能有效進行[1-4].

表1 2019年9—12月的浮選生產情況表

2.2 循環水濃度偏高

該廠目前使用的回收工藝為浮選尾煤沉降離心機濾液返回濃縮機再次濃縮(圖1)，導致-0.3 mm(篩網篩縫隙)部分的細顆粒在濃縮機內不易沉降，造成系統“惡性循環”，循環水濃度增高，進而影響浮選效果。

圖1 原則工藝流程圖

2.3 藥劑制度(藥劑的分散性)

在煤漿中藥劑的分散程度越均勻,藥劑與煤顆粒的接觸機會越多，既可以提高浮選速度，又可以節省浮選劑。藥劑的分散方式主要有3種，即機械分散(常規加藥)、乳化分散(乳化加藥)和霧化分散(霧化

加藥)，一般情況下藥劑分散均勻程度為機械分散<乳化分散<霧化分散[5-6]. 該廠直接加藥系統(礦漿預處理器機械分散)與乳化加藥系統(乳化分散)及霧化加藥(霧化分散)相比，藥劑分散程度低，藥滴與煤顆粒接觸機會少，藥劑消耗大，浮選效果不穩定。

2.4 浮選設備的性能

浮選設備的性能也是影響浮選工藝效果的重要因素，該廠噴射式浮選機的假底與真底的間隙經常淤積煤泥而堵塞，造成部分礦漿不能有效經過循環泵加壓通過噴嘴噴射而形成直線運動軌跡，即礦漿W運動軌跡效果不理想。

2.5 存在“跑粗”現象

礦漿中固體顆粒粒度的大小是影響浮選效果的重要因素之一，粗粒或過粗粒(>0.4 mm)在浮選作業中，回收率較低。實驗室和工業試驗均證實：只有在適宜的粒度范圍內，浮選方可獲得最大回收率，過粗(>0.4 mm)或過細(<0.01 mm)浮選回收率均降低，該廠>0.4 mm顆粒約占5%，比例較大，浮選難于分選[7].

3 優化方案

3.1 降低浮選入料濃度

在浮選機入料攪拌桶上加裝循環水的配水管路，設自動閥門，電腦根據浮選濃度及流量的實時監測數據來自動調整閥門的開度大小，從而達到控制浮選入料濃度的目的

3.2 改善尾煤回收工藝流程

將尾煤沉降離心機的濾液由濃縮機濃縮改為由快開壓濾機處理回收(見圖2).

圖2 現原則工藝流程圖

3.3 乳化加藥，提高藥劑分散度

霧化加藥方式相比乳化加藥及常規加藥，雖藥劑分散程度更高，但霧化藥劑(氣相)與礦漿(液相)互溶性差，浮選效果不理想。因此將加藥方式由礦漿預處理器內直接加藥改為浮選入料泵前水噴射乳化器加藥，為保證乳化效果，將乳化泵壓力調整至105Pa,真空度調整在8×104Pa，使得清水從噴嘴噴出時在乳化腔形成負壓，藥劑吸入乳化室由高速水流沖擊和切割將其分散成5～20 pm小油滴而保證藥劑的分散程度[8]，以增加與煤粒的接觸幾率，提高浮選效果。

3.4 提高設備性能，強化礦漿“W”運動軌跡

將噴射浮選機內假底距離真底的間隙由120 mm增加至200 mm,使得礦漿能夠有效進入浮選循環泵加壓，通過噴射室高速噴出，更好地形成W運動軌跡，從而使礦漿能夠與空氣充分的混合接觸。

3.5 改善入浮礦漿的粒度組成，降低粗粒含量

末精煤泥弧形篩篩縫由0.5 mm降低到現在的0.4 mm，降低進入噴射浮選機的粗粒煤泥含量，同時改進擊打器(單臺弧形篩單激振器改為單臺弧形篩雙激振器)，保證弧形篩脫泥效果。

4 應用效果

4.1 循環水濃度降低

浮選工藝優化以后，循環水濃度由22.84 g/L降低到9.63 g/L(表2). 循環水濃度大大降低，為浮選作業創造了有利的條件，同時介質消耗由原來的1.42 kg/t降低到1.38 kg/t原煤，介耗降低了0.04 kg/t原煤。

表2 優化前后循環水對比情況表

4.2 尾煤灰分提高

工藝優化以后，尾煤灰分得到大幅提高，由44.89%提高到57.10%，提高了12.21%;浮選抽出率由78.85 %提高到80.56 %，提高了1.71%，見表1，表3.

表3 工藝優化后浮選生產情況表

4.3 浮選藥劑消耗降低

加裝乳化加藥系統后，藥劑消耗由1.04 kg/t降低到0.83 kg/t. 藥劑消耗降低了0.21 kg/t干煤泥，見表4，5.

表4 礦漿預處理器內加藥方式下浮選藥耗表

5 經濟效益分析

1) 浮選精煤產率。

現入浮煤泥量約占原煤的23%，按2021年計劃入洗240萬t原煤，精煤1 300元/t，煤泥300元/t計，則年創造效益為：

表5 加裝乳化加藥系統后浮選藥耗表

240×23%×1.71%×(1 300-300)=943.92萬元

2) 浮選藥劑消耗。

煤油8 100元/t，仲辛醇5 300元/t，按藥劑比3∶1的比例計算，藥劑綜合費用為7 400元/t，則年節約藥劑費用為：

240×23%×0.21/1 000×7 400=85.78萬元

3) 介質按1 000元/t計，則年節約介質費用為：

240×0.04×1 000=9.6萬元

綜上，扣除設備、人工費合計40萬元，則年創造利潤為：

943.92+85.78+9.6-40=999.3萬元

6 結 語

鎮城底礦選煤廠在浮選藥劑制度(藥劑分散度、加藥方式)、浮選機設備性能、煤泥回收工藝等方面改進后，提高了煤泥灰分約12.21%，達到55%以上，同時提高了浮選抽出率，降低了藥劑消耗及介質消耗，提高了選煤廠經濟效益。