鶴壁礦區“2+2”浮選工藝研究與應用

劉軍伶，鄭傳柏

(1.河南能源化工集團 能源管理公司，河南 鄭州 450000；2.鶴壁煤電股份有限公司煤質處，河南 鶴壁 458000)

鶴壁礦區位于河南省東北部地區，煤質牌號為貧瘦煤、瘦煤和貧煤，具有特低硫、中灰、高發熱量等優勢，其中瘦煤屬國家稀缺煤種。鶴煤集團作為該地區主要煤炭采選企業，始建于20世紀50年代，目前共建有6座礦井型煉焦煤選煤廠和1座礦區型煉焦煤選煤廠，設計總入洗能力7.05 Mt/a。

近年來，隨著鶴煤集團采煤機械化程度的提高、開采深度的加深，原煤中細粒煤泥含量逐年增加，煤泥浮選凸顯出致命弱點，即分選粒度范圍過寬、高灰細泥夾帶污染精煤，導致浮選精煤灰分高、尾煤灰分低。

1 浮選工藝改造的必要性

福源、福興和六礦選煤廠的洗選產能共占鶴煤集團70%以上，為簡化研究，此次以這3座選煤廠為主要研究應用對象。

福源、福興選煤廠選煤工藝為重介+浮選，六礦選煤廠為跳汰+浮選，3個廠的浮選均采用直接浮選工藝，XJM型浮選機精礦經加壓過濾機脫水，尾礦經濃縮后壓濾脫水，分別得到浮選精煤和煤泥產品。

由表1可知，浮選入料灰分偏高，導致浮選精煤灰分偏高，浮選操作難度加大，其與主洗精煤摻混后，將影響綜合精煤的灰分指標；浮選精煤產率低，浮選尾煤灰分低、產率高，說明浮選系統有“跑煤”現象，浮選效果不理想。與此同時，細泥增加了泡沫的粘度，阻塞了濾餅水分通道和濾布孔眼，也會影響下游脫水作業效果，進而影響精煤產率。因此現有的浮選工藝已不能滿足生產需要。

表1 改造前浮選生產指標

2 煤泥二次浮選工藝研究與應用

2.1 國內浮選生產工藝現狀

當前我國選煤廠主要采用的典型浮選工藝有3種，即：一次浮選工藝、二次浮選工藝和分級浮選工藝。

一次浮選，適用于可浮性為極易浮或易浮的煤泥，流程簡單，生產成本低，但是煤質適應性相對較差；二次浮選，一般用于可浮性為難浮或極難浮的煤泥，適用范圍更廣，浮選精度更高，但會增加浮選成本，精煤產品水分也將有所升高；分級浮選，分選精度更高，可以減少細泥在洗選系統中的循環量，但是設備使用相對較多，流程更加復雜。

2.2 鶴煤煤泥二次浮選工藝改造

鶴煤集團煤泥浮選的特點是入浮粒度比表面積大，細粒級含量高；浮選流程簡單，均為一次浮選流程；尾煤壓濾產品產率高、灰分低，經濟價值較低。小篩分試驗結果見表2～表4。

表2 福源選煤廠浮選尾礦小篩分試驗結果

表3 福興選煤廠浮選尾礦小篩分試驗結果

由表2～表4可知，浮選后，福源、六礦選煤廠大于0.2 mm的粗顆粒相對福興選煤廠較少，細粒級煤泥含量明顯增加，浮選難度加大；礦漿灰分由20.00%左右上升至40.00%左右，浮選尾礦仍有進一步抽取精煤的潛力。為此，根據福源、福興和六礦選煤廠浮選尾礦各自特點，借鑒二次浮選和分級浮選流程特點，充分發揮浮選機和浮選柱各自在不同粒度范圍內的分選優勢，采用浮選機+浮選柱(機)串聯模式的煤泥二次浮選工藝改造方案，即福源、六礦選煤廠新增1臺射流微泡式浮選柱，福興工貿新增2臺XJM型單槽浮選機，作為各自浮選機尾礦的二段浮選設備，將原先的浮選機尾礦緩沖桶改為二段浮選的入料桶并配套建設相關設施設備，實現尾礦的二次浮選。

表4 六礦選煤廠浮選尾礦小篩分試驗結果

3 浮選精煤二段脫水工藝研究與應用

3.1 國內浮選精煤脫水技術現狀

浮選精煤是選煤廠粒度最小、水分最高的精煤品種，降低浮選精煤水分，一直是選煤工作的重點和難點。目前用于浮選精煤脫水的設備主要有沉降式離心機、加壓過濾機和壓濾機等。

沉降式離心機處理能力大，產品水分可控制在20%～22%，但對入料粒度要求較為嚴苛，且固體回收率偏低；加壓過濾機產品水分低，處理能力大，但能耗大、維修維護難度高；一般的隔膜壓濾機操作簡單，維護方便，但產品水分通常在26%左右，屬間斷性作業，易影響總體精煤產品的質量，而穿流壓濾機具有較好的壓榨效果，產品水分能夠保持在26%以下。

3.2 鶴煤浮選精煤二段脫水工藝改造

當前福源、福興和六礦選煤廠精煤泥脫水設備均為1臺GPJ型加壓過濾機，當采用全入洗時，加壓過濾機處理能力不足，精礦桶常因液位過高而外冒，只能減少入浮量，降低浮選精煤抽出率。為此，對浮選精煤單段脫水工工藝流程進行了技術改進，設計應用“加壓過濾+空氣穿流壓濾”并聯作業的二段脫水工藝，各自新增1臺精礦桶和1臺HXAZ型單室進料穿流壓濾機，新老精礦桶底部聯通后，可分別供料，也可單獨向加壓過濾機和穿流壓濾機供料，保證了浮選精煤充分脫水。改造后的工藝流程見圖1、圖2。

圖2 福源、六礦選煤廠改造后浮選工藝流程

圖2 福興選煤廠改造后浮選工藝流程

4 應用效果

(1)提高了浮選精煤抽出率。對比表1和表5可以看出，改造后尾煤平均灰分和浮選精煤抽出率提高了近10%，綜合精煤產率提高了2個百分點，每年多回收精煤8.3萬t，年創效達5 200萬元。

表5 改造后浮選生產指標

(2)降低了浮選精煤水分。由于設備性能不同，穿流壓濾機水分較加壓過濾機水分一般低2～3個百分點。穿流壓濾機配合加壓過濾機共同處理浮選精煤后，浮選精煤水分整體降低了近1%，確保了浮選精煤增產不降質，綜合精煤水分指標始終合格穩定。

5 結 語

“2+2”浮選工藝在鶴壁礦區尚屬首次應用，通過浮選環節煤泥的二段浮選和二次脫水處理，從尾煤中回收高附加值精煤，根本上解決了浮選“跑煤”、尾煤灰分低的問題，并有效地將精煤整體水分控制在指標要求范圍內，解決了煤泥水處理系統的一系列問題，取得了良好的經濟效益和社會效益。