任樓選煤廠產(chǎn)品結構調整與技改實踐

王凱利

(安徽恒源煤電股份有限公司 銷售分公司，安徽 宿州 234000)

近年來，調整產(chǎn)品結構，提高產(chǎn)品附加值已成為煤炭企業(yè)提高經(jīng)濟效益的重要手段。在安徽兩淮地區(qū)，各煤業(yè)公司都積極調整產(chǎn)品結構[1-2]，適時開展煉焦煤系統(tǒng)的改造工程[3]，為企業(yè)高質量發(fā)展提供新動能。安徽淮北的任樓井田，可采煤層、煤類較單一，主要屬低-中灰、特低-低硫、特低-低磷、中高-高揮發(fā)分、中-高熱值、強黏結性、富油的1/3 焦煤，其浮煤黏結性、結焦性良好，是較為理想的煉焦用煤；并且其礦井地處華東腹地，具有突出的資源優(yōu)勢和地域優(yōu)勢，其煉焦精煤產(chǎn)品有著廣闊的市場。

1 分選工藝

任樓煤礦選煤廠屬礦井型煉焦煤選煤廠，設計能力為1.80 Mt/a，入選煤種以1/3焦煤為主，采用“跳汰+浮選”的聯(lián)合分選工藝，選煤廠 1999年10月試運行，2016年核定生產(chǎn)能力為2.40 Mt/a。選煤廠生產(chǎn)工藝原則流程如圖1所示。

圖1 選煤廠原有系統(tǒng)工藝原則流程

由于煤質特性、選煤工藝、選煤設備及操作水平等因素的限制，選煤廠存在跳汰中煤帶精煤量高，浮選精煤灰分較高等問題，在生產(chǎn)1/3焦精煤產(chǎn)品的同時，要兼顧優(yōu)質動力煤生產(chǎn)，該廠主導產(chǎn)品為“煉焦精煤+優(yōu)質動力煤”。跳汰精煤作為煉焦精煤，灰分在10.00%～10.50%之間；跳汰中煤(灰分在33.00%～35.00%之間)+浮選精煤(灰分在13.00%～15.00%之間)+粗精煤泥組成優(yōu)質動力煤，綜合灰分<27.50%，發(fā)熱量>20.93 MJ/kg；壓濾煤泥+粗中煤泥+末矸石組成副產(chǎn)品，作為電廠燃料。

為實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化，需要對選煤生產(chǎn)系統(tǒng)進行全面地檢查分析，對制約選煤廠發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)進行升級改造，對產(chǎn)品結構和銷售模式進行合理調整。

2 原煤及各產(chǎn)品的試驗分析

2.1 7#煤和8#煤的煤質分析

表1 7#煤浮沉試驗結果

表2 8#煤浮沉試驗結果

表3 7#煤和8#煤的小篩分試驗結果

由表1和表2可知：7#煤和8#煤的粒度組成、密度組成以及可選性都很相近，有利于實現(xiàn)產(chǎn)率最大化；從粒度組成來看，兩者<6 mm粒級產(chǎn)率均高達50%左右，大大增加了跳汰分選的難度[4]；7#煤和8#煤的原生煤泥量相近，占全樣的10.00%左右。表3的數(shù)據(jù)顯示兩種煤樣<0.075 mm粒級的產(chǎn)率很低，但在實際生產(chǎn)中，<0.045 mm粒級的產(chǎn)率在7.50%左右，灰分在45.00%～50.00%之間，由此可以分析出矸石泥化現(xiàn)象嚴重，或者是部分<0.045 mm粒級的細泥在系統(tǒng)內循環(huán)所致。從密度組成可知，7#煤和8#煤的中間產(chǎn)物較少，但實際生產(chǎn)中，中煤產(chǎn)率相對較高，從抽查的跳汰中煤帶精煤數(shù)據(jù)可知，其中<1.4 g/cm3密度級含量在26.74%～49.83%之間，說明跳汰分選精度極低。從試驗數(shù)據(jù)還可以看出，原煤中1.45～1.8 g/cm3密度級物料隨粒度降低灰分并沒有出現(xiàn)逐漸降低的趨勢，說明中煤解離對精煤產(chǎn)率提升影響不大[5-6]。

2.2 跳汰中煤和精煤產(chǎn)品指標分析

跳汰中煤帶精煤統(tǒng)計結果見表4，跳汰精煤篩分試驗結果見表5。從表4可知：中煤中<1.4 g/cm3密度級物料占本級的平均產(chǎn)率高達36.15%，說明精煤損失嚴重。從表5可知：跳汰精煤篩上<0.5 mm粒級物料產(chǎn)率高、灰分高，尤其是<0.3 mm粒級物料產(chǎn)率為6.80%，灰分為29.58%，嚴重污染了精煤。

表4 跳汰中煤帶精統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表5 跳汰精煤篩分試驗結果

為了解決跳汰中煤帶精問題，選煤廠進行了課題攻關，在跳汰機操作、生產(chǎn)參數(shù)調整、技術檢查和考核制度等方面進行過一系列整改。

在跳汰機操作方面，適當增加篩下頂水量，提高床層松散度；在保證床層松散度的前提下，通過減少進風時間，進而減少進風量；適當降低脈動頻率，減少物料在床層的運動時間；中煤段床層厚度由4改成6，適當增加床層厚度；控制中煤段閘板的排放頻率，保證合適的排放量；使用探棒經(jīng)常探測床層物料的分層情況。

在設備、技術檢查和考核激勵方面，將中煤段的篩孔尺寸由15 mm×10 mm調整為6 mm×10 mm；在跳汰崗位現(xiàn)場設置了浮沉桶，能夠及時掌握中煤帶精數(shù)據(jù)；加大跳汰司機考核力度，設定中煤帶精標準，獎罰分明，進一步提高跳汰司機責任心；另外，通過加大末精煤篩洗滌水的流量和壓力，減少細泥對精煤的污染。

通過一系列措施，在保證精煤質量合格、穩(wěn)定的條件下，中煤帶精煤量明顯下降，基本穩(wěn)定在30.00%左右，但依然很高，因此有必要對選煤廠的跳汰工藝進行改造。

2.3 浮選精煤的篩分試驗分析

現(xiàn)行浮選工藝采用一次浮選工藝(圖1)：煤泥水首先進入脫泥濃縮機，脫出部分高灰細泥，濃縮機底流采用大排放泵給至浮選機；浮選精礦自流至真空過濾機進行脫水回收，真空過濾機濾液再用精煤壓濾機回收或進入煤泥濃縮池，精煤壓濾機和真空過濾機的濾餅作為中煤產(chǎn)品，精煤壓濾機濾液返回脫泥濃縮機；浮選機尾礦自流至一段濃縮機進行濃縮，其底流由高頻篩回收粗煤泥，高頻篩篩下水與一段濃縮機溢流共同進入二段濃縮機進行濃縮，二段濃縮機底流通過尾煤壓濾機回收，成為尾煤泥。浮選入料灰分在30%～35%之間，入浮濃度在80～120 g/L之間。因跳汰機操作波動大，浮選入料濃度不穩(wěn)定，浮選設備老化，浮選藥劑制度不穩(wěn)，以及矸石泥化嚴重等因素，導致浮選精煤質量波動較大。

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生產(chǎn)過程中，抽查了三組真空過濾機濾餅，進行粒度分析，結果見表6。由表6可知：濾餅灰分在12.62%～16.23%之間，灰分高、波動大。由于浮選精煤灰分較高，無法成為精煤產(chǎn)品，而只能作為動力煤銷售。為了提高選煤廠的經(jīng)濟效益，對浮選工藝進行改造是很有必要的。

表6 真空過濾機濾餅的篩分試驗結果

3 技術改造

3.1 跳汰中煤再選的工藝改造

跳汰中煤的浮沉試驗結果見表7。由表7可知：跳汰中煤中含有大量的低灰精煤，導致精煤資源浪費，給選煤廠造成嚴重的經(jīng)濟損失。精煤灰分要求在 9.50%～10.5%之間，對極難選的跳汰中煤，可采用兩產(chǎn)品重介質旋流器進行再選[7-8]。

表7 跳汰中煤浮沉試驗結果

跳汰中煤重介再選工藝為：跳汰機中煤經(jīng)斗式提升機提升脫水后，由中煤刮板輸送機轉載至破碎機，破碎產(chǎn)物(由60 mm破碎至50 mm以下，確保渣漿泵暢通)進入混料桶，與合格介質混合后，由泵給入兩產(chǎn)品重介質旋流器進行分選；重介精煤經(jīng)脫介弧形篩+脫介直線篩+離心機脫介脫水后成為重介精煤產(chǎn)品，轉運至精煤倉；重介中煤經(jīng)脫介弧形篩+脫介直線篩+離心機脫介脫水后成為重介中煤產(chǎn)品，可以直接轉運至電廠，也可以轉運至中煤倉儲存。精煤脫介直線篩和中煤脫介直線篩的篩下水自流至磁選機，磁選機尾礦由渣漿泵給入水力旋流器，底流經(jīng)高頻篩脫水，篩上高灰分粗煤泥直接摻入中煤，水力旋流器的溢流和高頻篩篩下水自流至尾煤濃縮系統(tǒng)。跳汰中煤再選工藝原則流程如圖2所示。

圖2 中煤再選工藝原則流程

3.2 二次浮選的改造

3.2.1 浮選入料及精礦的試驗分析

浮選入料的小篩分試驗結果見表8。由表8可知：浮選入料灰分為 29.79%，粒度組成不均勻，隨著粒度減小，灰分逐漸增加。入料中>0.50 mm粒級的產(chǎn)率較高，為 6.77%，說明系統(tǒng)跑粗現(xiàn)象嚴重。雖然浮選入料經(jīng)濃縮機預先脫泥，但浮選入料中<0.045 mm粒級的產(chǎn)率仍然很高，為33.27%，灰分為47.59%，灰分較>0.045 mm粒級部分高出26.67個百分點，這部分高灰細泥選擇性差，且容易在煤粒或氣泡表面形成覆蓋層，通過夾帶進入浮選精煤中，進而影響浮選精煤質量，因此，在浮選脫泥環(huán)節(jié)應盡量多的脫除高灰細泥[9-10]。

表8 浮選入料小篩分試驗結果

浮選入料的分步釋放浮選試驗結果見表9。為了接近生產(chǎn)實際，采取正常生產(chǎn)時的浮選機精礦礦漿進行分步釋放浮選試驗，并根據(jù)精煤灰分變化情況，對試驗次數(shù)進行了縮減，試驗結果見表10。

表9 浮選入料分步釋放浮選試驗結果

表10 浮選精礦分步釋放浮選試驗結果

由表9可知：當精煤灰分要求為 10.50%時， 精煤產(chǎn)率約為70%，此時浮選精煤可燃體回收率為 89.23%，煤泥可浮性屬易浮。同時，產(chǎn)物 5 的累計灰分為 14.60%，產(chǎn)物 4 的累計灰分為 10.82%， 說明一次浮選(粗選)難以浮出低灰精煤，而通過二次浮選(精選)則可以得到低灰精煤[11-12]。

由表10可知：產(chǎn)物 3 的累計灰分為 10.77%，與表9中產(chǎn)物 4 的累計灰分(10.82%)接近，再次說明通過二次浮選(精選)可以浮出低灰精煤。

3.2.2 二次浮選工藝

根據(jù)上述試驗結果，浮選工藝采用兩次浮選的工藝流程，一次浮選(粗選)盡可能多地回收可燃物，二次浮選(精選)充分發(fā)揮脫泥降灰作用，以生產(chǎn)出合格的低灰浮選精煤。

結合選煤廠浮選系統(tǒng)現(xiàn)狀，在充分利用原有一次浮選(粗選)設備的基礎上增加二次浮選(精選)作業(yè)。考慮到煤泥浮選速度比較快的實際情況，將三臺老化嚴重的單槽容積為12 m3(4 室)機械攪拌式浮選機更換為 3 臺單槽容積為20 m3(3 室)機械攪拌式浮選機，以減小改造難度，降低改造對選煤廠生產(chǎn)的影響。3臺浮選機中 2 臺作為一次浮選使用，1 臺作為二次浮選使用，一樓增加二次浮選入料桶及入料泵。一次浮選(粗選)的精礦、真空過濾機和精煤壓濾機的濾液共同作為二次浮選(精選)入料[13-14]，二次浮選入料的稀釋水采用二段濃縮機的溢流，一、二次浮選尾礦合并進入一段濃縮機，煤流走向保持不變。浮選系統(tǒng)改造前后的原則流程如圖3所示。

圖3 浮選系統(tǒng)改造前后的工藝原則流程

4 效果分析

4.1 經(jīng)濟效益和社會效益

改造前后的產(chǎn)品結構及銷售價格對比見表11。由表11可知：主導產(chǎn)品結構由改造前的“煉焦精煤+優(yōu)質動力煤”調整為改造后的“煉焦精煤”，噸煤綜合售價增加了56.47元。中煤再選和二次浮選工藝增加原煤分選成本為5元/t，入選量按1.80 Mt/a計算，年增加收益=180×(613.84-557.37-5)=9 265.16萬元，經(jīng)濟效益顯著。

表11 改造前后產(chǎn)品結構及銷售價格對比

分選產(chǎn)生的副產(chǎn)品(末矸石+重介中煤)代替原跳汰中煤，作為任樓礦矸石煤泥電廠的燃料，煤炭綜合利用率高，社會效益顯著。

4.2 降低了操作難度，穩(wěn)定了產(chǎn)品質量

跳汰工藝改造前，跳汰管理難度極大，既要考慮中煤及矸石帶煤數(shù)量，又要考慮精煤質量。改造后，保證矸石不帶煤，重點加大中煤排放；由于中煤排放量大，跳汰末精煤灰分明顯下降(穩(wěn)定在8.00%～10.00%之間)；跳汰中煤有再選系統(tǒng)雙重把關，分選的精煤合格率達到百分之百。

由于采用兩次浮選的工藝流程，一次浮選尾礦灰分為75%左右，盡可能回收可燃物；二次浮選精礦灰分為10.30%，尾礦灰分為40.00%，充分發(fā)揮脫泥降灰作用，低灰浮選精煤全部進精煤倉[15]。

4.3 提高了生產(chǎn)能力，改善了煤場環(huán)境

由于工藝系統(tǒng)的完善，跳汰操作難度大幅度降低，選煤工藝對煤質的適應性大大提高，處理量由以前的400 t/h提高到480 t/h，選煤廠實際入選能力大大提高。由于高水分的浮選精煤不再摻入中煤，煤場環(huán)境得到改善，緩解了環(huán)保壓力。

5 結語

任樓選煤廠通過對煤質特性、分選工藝和煤炭市場進行研究分析，采用了跳汰中煤重介再選、一次浮選精礦再次精選等選煤工藝，解決了中煤帶精高，浮選精煤灰分高等問題，實現(xiàn)了產(chǎn)品結構的調整和選煤工藝的升級。改造后，不僅提高了精煤產(chǎn)率，還提高了生產(chǎn)能力，降低了操作管理難度，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。