低質煤煤泥無量化洗選工藝的研究

高 建，王淑杰，高銀貴，彭家松，曹永文，周 偉

(1.淮礦芬雷選煤工程技術(北京)有限責任公司， 安徽 淮南 232001； 2.安徽理工大學， 安徽 淮南 232001； 3.華興能源有限責任公司 唐家會煤礦， 內蒙 鄂爾多斯 017000)

目前，動力煤選煤廠為了減輕環保壓力，增加企業效益，研究了尾煤泥不落地、無量化回收，均勻摻混到主洗產品的工藝技術，但普遍存在末煤篩分效率低、破碎困難、壓濾尾煤泥摻混困難等問題。嚴重影響選煤廠的高效運營，降低企業產品口碑，增大銷售壓力，有時煤泥被迫只能單獨地銷,動力煤選煤廠要求產品方案靈活多變，以滿足不同市場對產品的要求，同時為降低生產成本，在發熱量滿足要求的情況下，盡可能減少入洗量[1-5]. 如何進行全粒級產品回收，煤泥不落地無量化銷售且經濟效益最大化，是目前亟需解決的問題。

本文提出了一種低質煤煤泥無量化洗選工藝，涉及原煤質量在11.72～14.65 MJ/kg的動力煤，旨在實現煤炭產品全粒級回收、煤泥無量化銷售；提高商品煤綜合產率，降低環境污染,為企業創造顯著的社會經濟效益。

1 煤泥無量化洗選現有技術

國家統計局發布的資料顯示，2020年中國煤炭產量38.4億t，煤炭消費占一次能源消費的比重為58%，煤炭在一次能源生產和消費中的主體地位仍未被撼動。動力煤選煤廠的工藝選擇主要依據是原煤煤質和產品結構，為電廠提供發熱量和硫分符合要求的燃料煤。常見的動力煤工藝為：+200 mm超大塊煤采用選擇性手選除雜破碎，200～13 mm塊煤采用重介淺槽分選或動篩跳汰分選；13～3 mm末煤分選的工藝選擇性較多，主要有跳汰機、兩產品重介質旋流器和三產品重介質旋流器[6]. 為了減化洗選工藝和降低洗選成本，-3 mm煤粉在動力煤選煤廠一般不入洗選系統，這部分煤粉可以均勻摻入主洗系統的產品中作為商品煤銷售。

2 一種低質煤煤泥無量化洗選工藝

提出的一種低質煤煤泥無量化洗選工藝，由9個單元組成：原煤篩分單元、塊煤干選排矸單元、粒煤分選單元、末煤干法深度篩分單元、末煤分選單元、粗煤泥回收單元、煤泥水處理單元、細煤泥壓濾脫水回收單元、壓濾煤泥破碎摻混單元，每個單元之間由特定的粒度分級設備相連接。

2.1 原煤篩分單元

原煤篩分單元流程見圖1，原煤經過原煤篩分單元分成3種產物：+80 mm粒級塊煤，80～13 mm粒級粒煤，-13 mm粒級末煤。+80 mm進入塊煤干法排矸單元；80～13 mm粒級原煤進入濕法脫泥篩(篩孔6 mm)，脫泥篩的篩上物去粒煤分選單元，脫泥篩的篩下水去粗煤泥回收單元；-13 mm粒級進入末煤干法深度篩分單元。

圖1 原煤篩分單元流程圖

2.2 塊煤干法排矸單元

塊煤干法排矸單元設備圖見圖2，+80 mm粒級進入塊煤干選排矸單元，采用X射線光電分選設備，煤和矸石因礦物組分不同，對X射線的反射、衍射、散射和吸收等帶有光性質的現象不同。經過計算機處理，分辨出煤和矸石，再經氣流噴出分離裝置，將矸石和煤分離開。

圖2 塊煤干法排矸單元設備圖

2.3 粒煤分選單元

由于原煤具有一定的水分，80～13 mm粒級表面粘附有一些微細顆粒，這些微細顆粒進入粒煤分選單元得不到有效分選，在系統集聚和長時間停留，會惡化整個分選環境，所以80～13 mm粒級先進行濕法篩分脫泥，篩孔為6 mm(圖3)，脫泥篩篩下水進入粗煤泥回收單元，脫泥后80～13 mm粒級采用重介淺槽分選機分選，得到塊精煤和矸石，塊精煤進入產品皮帶，矸石進入矸石皮帶。

圖3 粒煤分選單元流程圖

2.4 末煤干法深度篩分單元

-13 mm進入末煤干法深度篩分單元，末煤干法深度篩分單元主要采用的篩分設備是弛張篩(篩孔為3 mm)，弛張篩篩下物-3 mm粉煤直接進入產品皮帶，弛張篩篩上物13～3 mm去末煤分選單元(圖4).

圖4 末煤干法深度篩分單元圖

2.5 末煤分選單元

末煤分選單元流程見圖5，13～3 mm粒級進入末煤分選單元后，首先進行濕法篩分脫泥(篩孔1 mm)，脫泥篩篩下水進入粗煤泥回收單元，脫泥篩篩上物13～3 mm采用二產品重介質旋流器分選，分選出的精煤進入產品皮帶，矸石進入矸石皮帶。

圖5 末煤分選單元流程圖

2.6 粗煤泥回收單元

粒煤分選單元、末煤分選單元和濕法篩分脫泥產生的煤泥水進入粗煤泥回收單元，流程圖見圖6. 粗煤泥回收單元采用水力旋流器+高頻篩，水力旋流器對煤泥水進行分級濃縮，旋流器的底流(+0.125 mm)進入高頻篩脫水回收，回收的粗煤泥進入產品皮帶，高頻篩篩下水和旋流器的溢流水(-0.125 mm)去煤泥水處理單元。

圖6 粗煤泥回收單元圖

2.7 煤泥水處理單元

煤泥水處理單元流程見圖7，煤泥水處理單元采用“三段濃縮+二段回收工藝”，一段濃縮機的入料不添加任何藥劑，一段濃縮機的溢流去二段濃縮機，一段濃縮機的底流采用臥式沉降過濾離心脫水機回收，回收的煤泥進入產品皮帶；二段濃縮機的入料添加絮凝劑，二段濃縮機的溢流水部分去三段濃縮機，部分回主廠房作為循環水使用；三段濃縮機的溢流水回主廠房作為循環水；二段濃縮機和三段凈化濃縮機的底流進入細煤泥壓濾脫水單元。

圖7 煤泥水處理單元圖

2.8 細煤泥壓濾脫水回收單元

細煤泥壓濾脫水回收單元見圖8，細煤泥壓濾脫水單元采用超高壓水壓榨壓濾機回收細煤泥，壓濾機的水壓榨壓力≥1.5 MPa，壓榨后期從濾板上部入料管進氣排水，相鄰濾腔厚度≤40 mm；壓濾煤泥進入破碎摻混單元，濾液作為循環水回主廠房。

圖8 細煤泥壓濾脫水回收單元圖

2.9 壓濾煤泥破碎摻混單元

細煤泥經壓濾脫水回收單元降水提質，水分有效控制在29.5%以下，發熱量約為14.23 MJ/kg，但細煤泥質量并不符合商品煤發熱量17.58 MJ/kg的要求，為此要解決細煤泥與其它混煤產品的均勻混合問題，主要是解決煤泥的有效破碎和均勻摻混難題。

壓濾煤泥破碎摻混單元流程見圖9，采用超高壓水壓榨壓濾機排出的餅狀物料，經滾動彈性連桿初碎裝置初碎成塊狀物料，落入雙層刮板機，雙層刮板機將塊狀物料輸送至低速圓盤給料機，利用低速圓盤給料機的儲料和均勻出料的特征，將塊狀物料均勻輸送至擊打式雙輥破碎機，擊打式雙輥破碎機采用沖擊作用，有利于物料細碎，細碎的物料散落到混煤產品皮帶，經混煤產品皮帶出料端的三層籠式混料器均勻混料，轉載至銷售皮帶，在銷售皮帶的出料端布置有導流板，實現物料均勻散落到銷售車輛中。

圖9 壓濾煤泥破碎摻混單元流程圖

3 工藝系統中的關鍵環節及其相互作用

1) 塊煤干選排矸單元采用X射線光電分選設備，在分選的過程中不用水，減輕了矸石遇水泥化的現象，從源頭上減少了系統的煤泥量。

2) 末煤干法深度篩分單元采用弛張篩，設備選型采用“N+1”方式，從源頭上減少了煤粉進入煤泥水系統，優化了產品結構，為末煤分選單元高效分選和粗煤泥回收單元“瘦身”創造條件，減輕煤泥水處理單元負荷，減少了細煤泥壓濾脫水回收單元入料量。

3) 粗煤泥回收單元采用“水力旋流器+高頻篩”，對煤泥水系統中+0.125 mm固體物料按粒度進行無差別回收，減少煤泥在系統中停留和泥化時間，發揮粗煤泥回收設備連續作業的優勢，為細煤泥壓濾脫水創造條件。

4) 塊煤干法排矸單元、末煤干法深度篩分單元和粗煤泥回收單元實質上組成了動力煤選煤廠煤泥減量化工藝；煤泥減量化工藝到煤泥無量化工藝取決于細煤泥降水提質及有效回收。

4 結 論

低質煤煤泥無量化洗選工藝，能使低質煤動力煤選煤廠煤泥全部廠內回收，形成商品煤產品外銷，煤泥不落地，節省了鏟車轉運、汽車運輸等環節，徹底解決了煤泥銷售所帶來的環保問題，達到了“煤泥落地無量化、商品煤產量最大化、水資源利用節約化、經濟效益顯著化”的效果，突破了煤泥產品利用的局限性，優化資源有效配置，符合國家產業政策，提高了企業的經濟效益。