基于粗煤泥高效分選減排回收工藝的研究與應用

張帆 王云鵬 張宏松

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦選煤中心，山東 鄆城 274705）

國內重介質選煤技術中，大直徑重介質旋流器已經基本取代跳汰選煤而成為主流。重介旋流器的大型化，使其分選粒度下限上升；此外，新型浮選設備和高效浮選藥劑的廣泛應用使浮選粒度上限下降。最終，重介旋流器有效分選粒度下限和浮選有效分選粒度上限之間的0.25～2.0mm的粗煤泥不能有效分選，因此，很多重介質選煤廠出現了處理能力得不到充分發揮、精煤產率難以提高、介質消耗大等問題。

目前，我國選煤廠多采用兩段（粗粒煤重介分選、煤泥浮選）或者兩段半（粗粒煤重介分選、粗煤泥回收、細煤泥浮選）選煤模式。對于兩段選煤模式，常出現“浮選跑粗、浮選精煤灰分偏高”、“重介主選系統煤泥含量過高、原煤處理量低、介耗過大”等問題而逐漸被替代。而兩段半選煤模式僅對粗煤泥進行簡單回收，回收的粗煤泥灰分高于主選精煤，只能部分摻入精煤，導致精煤泥產率較低，大量得不到有效分選的粗煤泥只能作為中煤出售，降低了選廠的經濟效益。

一、研究方向

針對趙樓選煤中心磁選機尾礦及煤泥分選機尾礦精煤含量偏高，煤泥分選工藝及設備不盡完善導致的低灰精煤流失等問題，研究了重選深度回收技術及裝備，用于TBS 底流和磁選機尾礦進行分選，排出高灰細泥進入全浮選系統，高灰粗顆粒進入中煤脫水篩，低灰產品經高頻篩分級脫水回收，進入精煤產品系統。

該工藝流程采用一級旋流脫泥+二級離心分選+高頻變頻分級篩跳汰分選分級的工藝方法回收精煤，同時完成高灰細泥和高灰粗顆粒的脫除，工藝流程短。研制的集成裝備具有處理能力大、分選效率高、能耗低、適應性強等優點。

二、詳細技術內容

（一）“煤泥離心分選+高頻分級篩”分選工藝

在該工藝中，中矸磁尾及TBS 底流進入煤泥桶，經渣漿泵打入煤泥離心分選機，煤泥離心分選機由兩段旋流器串聯而成，一次分級可以同時得到三種產品：一段溢流、二段溢流和二段底流.通過煤泥離心分選機分級和分選，將煤泥分為精煤、高灰細泥、中煤三種產品。具體來說，多產品旋流器的一段主要起分級作用，一段溢流可以脫除高灰細泥，一段底流在余壓下由切向給入二段旋流器，二段旋流器主要起分選作用，二段底流可以脫去高灰粗顆粒，二段溢流進入高頻分級篩進一步脫泥降灰，從而得到精煤產品。

分選工藝設備聯系圖如圖1 所示。

（二）兩端組合分選回收技術

粗煤泥粒級范圍寬，微細粒級含量高，采用常規一級柱錐旋流器進行分離時，存在微細顆粒沉降速度慢，分離效率低的問題，同時由于物料性質、操作參數及工藝參數等不穩定導致的空氣柱隨機偏移現象，導致溢流跑粗，造成分離精度差，對于微細顆粒分級常采用小直徑旋流器，其處理量低，勢必造成提高入料壓力，能耗高、磨損大、堵塞嚴重等問題。針對這些問題，研制了兩段組合式旋流器，如圖2 所示。

旋流器的一段主要起按粒度大小的分級作用，二段主要起按密度差異的分選作用.一段設計成平底結構，一方面可以有效解決旋流器底流口堵塞問題，另一方面平底結構旋流器具有壓降低的特點，從而可以為二段分選提供適宜的濃度和粒度和壓力。二段是一個具有特殊結構的水力旋流器，具有錐角大、錐體短的結構特點.由于分選主要發生在旋流器的底部，錐角大，錐體短的特點，可以使分選空間盡量大而平坦，以利于在離心力、流體曳力、向心浮力等的作用下按密度分層。同時短錐旋流器可以避免密度小的粗顆粒進入外旋流，即減少了按粒度分級作用的影響。另外二段旋流器還有一個特點，就是溢流管插入筒體深度大，這樣可以使溢流口和底流口距離較近，加強了分選作用，容易實現按密度分選。一次分級可以同時得到高灰細泥為主的一段溢流，以高灰粗顆粒為主的二段底流和灰分較低的二段溢流三種產品。

（三）變頻高頻篩技術

振動篩設計為直線變頻高頻振動篩，改變傳統脫水篩結構，采用大傾角篩面布置以及補加沖洗水等方式，提高篩分效率，從而達到控制精煤灰分的目的。高頻分級脫水篩采用低振幅、高頻率、可變頻率運行，實現細粒級高效分級，分級粒度可以達到150 目，利用篩面顆粒產生跳汰作用使其按比重分層。從而進一步提高細顆粒煤泥的回收率。脫水篩篩面補加沖洗水，即提高了篩分效率，又降低精煤泥灰分。其結構如圖3 所示。

三、工藝應用效果

設計在趙樓煤礦選煤中心得到實際應用.現場采用一臺，備用一臺。旋流器壓力0.16Mpa，正常洗煤生產時，帶煤量為900 噸/小時，每小時精煤可回收約9.4t 噸，占每小時入洗量的1.04%.對系統入料、溢流、底流、篩上產品進行取樣分析，結果如下：入料煤泥水的質量百分濃度為22.34%，灰分Ad 為26.77%；溢流煤泥水的質量百分濃度為3.56%，灰分Ad為38.92%；底流煤泥水的質量百分濃度為59.45%，灰分Ad 為46.77%；高頻篩出料精煤泥質量濃度75.5%，煤泥中灰分為8.67%，滿足精煤灰分要求。

四、結語

該技術對于完善現有選煤工藝、提高精煤回收率，有著重要的科學意義和實際意義。可以對三段法選煤理論進一步升華、對煤泥分選工藝進一步完善、從而推動煤炭行業的技術進步。該技術目前針對國內現有選煤廠煤泥回收傳統工藝進行改造，研究成果可以推廣到其他選煤廠技術改造工藝中，可以產生較好的社會效益，應用前景十分廣闊。