選煤廠粗煤泥分選工藝應用研究

付 強

(山西焦煤汾西礦業集團賀西煤礦，山西 柳林 033300)

引 言

山西某選煤廠現有的煤炭洗選工藝為：采用預先脫泥-重介主選-粗煤泥分選-聯合浮選工藝，其中采用立輪重介質分選機分選粒級>13 mm的原煤；無壓三產品重介旋流器分選粒徑介于0.5 mm～13 mm原煤；采用濃縮浮方式對粒徑<0.5 mm的煤泥進行處理[1-2]。浮選煤種以1/3焦煤、肥煤為主，生產得到的精煤產品主要為重介精煤、浮選精煤以及粗精煤。選煤廠粗煤泥分選采用一臺TBS分選機并結合3臺XJM-4浮選機串洗選。隨著礦井采深的增加，選煤廠入選的原煤中煤泥量不斷提升，雖然原煤脫泥處理前期經過脫泥處理，但是仍面臨原煤分級脫泥困難、粗煤泥分選效果差等問題，急需對粗煤泥分選工藝進行改進。

1 粗煤泥分選工藝概述及問題分析

1.1 分選工藝概述

選煤廠采用的粗煤泥分選工藝，如圖1所示。具體為TBS分選機+浮選機聯合分選。原煤脫泥處理后得到的篩下物經旋流器進行分級(分級粒度0.25 mm)處理，底流進入到TBS分選機分選。

圖1 粗煤泥分選工藝

1.2 粗煤泥分選工藝存在問題分析

1.2.1 旋流器分級效果差

隨著選煤廠入選的原煤中煤泥含量增加，旋流器分級效果變差，為了確保后續TBS分選機分選效果，在入洗前必須經過分級旋流器進行分級處理[3]。然而由于原煤中細粒物占比較高，分級旋流器無法一次分級，從而造成原生煤泥顆粒存在大量錯配問題。

1.2.2 TBS分選得到末精煤灰分高

受到分級旋流器分級效果差影響，含有大量煤泥的細粒物進入到TBS分選機內，部分細粒物在上升水流作用下直接進入到溢流中，從而造成溢流精煤中灰分增加。

1.2.3 跑粗嚴重

為了實現有效分級，在現實操作中會增加旋流器入料壓力，從而會造成部分粒徑大于0.25 mm的粗顆粒進入到旋流器溢流中。這些粗顆粒本身含泥量低，由于自身重量大、浮選效果差，從而絕大多數會進入到浮選底流中，出現嚴重的跑粗問題，造成資源浪費。

1.2.4 TBS分選機分選效果差

TBS分選機在低密度產生分選上具有顯著的應用效果，但是現場應用中也存在尾礦產量波動大、灰分低(灰分一般介于30%～50%)，同時在尾礦排放口位置經常出現堵塞、排放速度慢等問題。現場分析后發現主要是由于排料機構排料不連續造成。

2 分選工藝改進

粗煤泥分選是煤炭洗選中的一個重要環節，為了提升粗煤泥分選效果，該選煤廠將原有的TBS分選機升級成TCS分選機；并采用二級分級旋流器提升分級效果，為TCS分選機創造良好條件，提升了粗煤泥分選效果。本節重點對TCS分選機應用情況進行闡述。

2.1 分選原理

選煤廠采用TCS智能分選機對粗煤泥進行分選，該分選機是在TBS分選機(干擾床分選機)基礎上升級改造而成，主要結構有干擾裝置、驅動裝置、頂水裝置、排料裝置、行走平臺、分選筒體等構成，具體工作原理，如圖2所示[4-6]。

圖2 TCS分選機工作原理

TCS智能分選機通過干擾床、上升水流共同作用依據粒徑、密度差異將物料區分。分選的物料在重力作用下會以一定的速度下沉，水流通過頂水嘴后以一定的速度上升，在水流上升速度與物料下沉速度相當時物料即會懸浮在桶內形成干擾床層；部分密度大、下沉深度快的物料克服水流上升作用會穿透干擾床層下沉形成沉淀物，通過排料泵即可將上述沉淀物從筒底排出。

排料泵采用變頻控制，電動機變頻器輸出頻率受布置在干擾床層內的密度傳感器控制，通過調整變頻器輸出頻率排料泵轉行速度。綜合控制底流排料口閥門開度以及排料泵運行速度即可控制尾礦排放量，間接調整分選床層密度，從而更好的適應粗煤泥分選。

2.2 選煤廠粗煤泥分選工藝

選煤廠洗選的原煤經過前期脫泥處理，在后續的重介分選過程中通過二次分選旋流器進行處理，提升分級效率，對分選系統分選效率提升以及分選介質回收均有一定的促進意義。未經分選的煤泥先經過分級旋流器處理且分級濃縮之后，產生的溢流(精煤)直接進入到浮選系統進一步分選；產生的底流(粗煤泥)進入到TCS智能分選機分選。

TCS智能分選機對粗煤泥分選后得到的溢流經分級旋流器進一步分選得到精煤；底流經過離心機脫水后形成中煤產品。改進后分選工藝流程，如圖3所示。

圖3 改進后的分選工藝

3 現場應用效果分析

3.1 分選效果分析

采用TCS分選機前后粗煤泥分選比對結果，如表1所示。

表1 TCS分選機前后粗煤泥分選比對表

從表1中看出，TCS分選機分選的粗煤泥灰分介于19.86%～48.48%、灰分平均約為25%；分選后得到的溢流絕大部分(占比約為73%)灰分低于10.5%、灰分平均約為14%；尾礦中灰分在57.97%～60.68%，精煤抽出離率達到80%以上。現場應用取得顯著的分選效果。

3.2 精煤產生率

選煤廠生產得到的精煤產品包括有粗精煤、重介精煤以及浮選精煤，采用TCS分選機后對選煤廠精煤產生率有明顯影響。如表2所示，為TCS分選機使用前后精煤產生率變化統計表。

表2 TCS分選機使用前后精煤產生率變化統計表

從表2中看出，選煤廠采用TCS分選機重介精煤產生率增加1.35%，分選得到的煤泥量且煤泥中精煤占比均有所降低，可降低后續重介旋流器分選負載；精煤煤泥中灰分由9.9%降低至8.7%(降幅1.2%)，利于提升重介精煤產率；重介精煤占精煤產率降低3.2%主要原因是由于精煤產率增加4.99%，從而導致重介精煤占比降低。

4 結語

選煤廠采用TCS分選機對粗煤泥進行分選，現場應用后取得顯著應用效果。精煤抽出率達到80%、分選底流中精煤成分顯著降低，可在一定程度上降低重介旋流器負荷。在粗煤泥分選環節生產得到的精煤回收率較應用前增加4.99%，且現場應用時設備運行穩定，該分選工藝可為選煤廠創造顯著的經濟效益。