選煤廠粗煤泥分選工藝優化設計

周 瑋

（太原煤炭氣化（集團）有限責任公司選煤分公司， 山西 太原 030024）

引言

目前部分選煤廠因設備更換和工藝改進，0.15 mm 以下及2 mm 以上直徑的選煤技術已經基本符合行業規范要求，但是直徑在0.15～2 mm 之間的粗煤泥微顆粒分選工藝仍未達到領先水平，且因采煤工藝的頻繁變更，精煤產率普遍不高。而隨著精煤價格的不斷提升，如何提升精煤產率，尤其是直徑在0.15～2 mm 范圍內的粗煤泥微顆粒分選工藝的優化，對于選煤廠選煤工藝系統的完善及經濟效益提升具有重大意義。

1 選煤廠概況

山西靈石縣安苑洗煤有限公司120 萬t 選煤廠隸屬于華苑煤業有限公司，屬于長期閑置的簡易型洗選系統，選煤工藝為跳汰+浮選，由于設備閑置時間較長，銹蝕嚴重，電氣元器件丟失，已經無法重新利用。華苑煤業公司生產的原煤為中高灰、高硫、特高熱值之焦煤，均為國家稀缺性煤炭資源。考慮到原有選煤廠無法啟用，目前僅銷售原煤，且產品未經洗選，煤灰分等質量指標波動大，很難保證精煤質量。因此，有必要對安苑洗煤有限公司選煤廠進行技術改造，以便于提升華苑煤業公司原煤洗選加工效率。

2 常規分選工藝的弊端

該選煤廠所使用重介旋流器下限0.5 mm，為保證精煤回收率，0.5～0 mm 的煤泥主要采用浮選工藝。這種常規的重介旋流器+浮選工藝并未設置單獨的粗煤泥分選系統，存在以下弊端：

1）粗粒級浮選效果差。浮選選煤煤泥回收工藝主要基于表面物化性質差異，且有效分選粒度級為0.30～0.043 mm，3.0 mm 及以上的粗粒級煤泥在浮選時很容易損失，降低浮選效果[1]。為保證粗粒級精煤的回收率，必須添加藥劑摻量，但是會增大細粒級產品的灰分，造成精煤污染。與此同時，因常規的粗煤泥分選工藝缺少粗煤泥回收環節，在旋流器錯配及脫介篩篩縫磨損的情況下會加重粗煤泥浮選跑粗現象，甚至造成濃縮機壓耙等安全生產事故。

2）重介系統穩定性差。在粗煤泥回收系統缺失的情況下，重選分選下限達到0.5 mm，但是-1.0 mm以下粒級重介旋流器分選精度降低，精煤污染加劇；入料粒度越來越細，脫介篩篩縫也隨之變細，導致脫介難度增大，脫介效果降低，能耗增加；介質內煤泥含量不斷增高加重了磁選機負荷，同時還會使懸浮液密度及重介系統穩定性降低。

3 粗煤泥分選工藝優化設計

TBS 粗煤泥分選機能有效完成粒徑2.0 mm 以下微粒篩選，還能自動控制分選密度，提高精煤回收率，且設備構造簡單，潛在故障率低，具有良好的煤質適應性。

3.1 分選機結構

TBS 粗煤泥分選機主要由機體、檢測系統、執行系統、進出料系統以及錐形閥、紊流器、監控探測器和干擾床等部分組成，具體構造詳見下頁圖1。將煤泥投入分選機入料口后水泵會在流體分布器內注水，從而產生上升的水流，通過控制水流流量和流速便可達到控制煤泥分選密度數量級微粒沉降速度的目的；在這一過程中，逐漸分離出懸浮液。此后分選機結構內部便達到穩態，直至礦泥內上升水流流速超出微粒沉降速度后，精煤便會從溢流閥中分離而出；相反，上升的水流流速低于微粒沉降速度的，便會形成尾礦煤泥水。

圖1 TBS 粗煤泥分選機結構

3.2 分選機工作原理

TBS 粗煤泥分選機主要基于沉降理論，也是既定直徑及密度的微顆粒在流體內沉降運動原理的具體應用。微顆粒在流體內的沉降運動主要受到微顆粒密度、介質密度、微顆粒直徑等的影響，所以，不同微粒在相同或不同流體中的沉降速度也不盡相同，聚集性越大的粗微粒沉降速度越大，離散性越大的細微粒沉降速度越小[2]。在TBS 粗煤泥分選機結構內部存在一種特定上升流體，其運動速度介于粗微粒和細微粒之間，則不同粒徑微顆粒會自動根據直徑和密度進行篩分，完成分離。可見，TBS 粗煤泥分選機能實現對煤泥中不同微顆粒的高效篩分。

3.3 分選工藝的優化

在TBS 粗煤泥分選機作用原理的基礎上，該選煤廠用TBS 粗煤泥分選以優化粗煤泥分選工藝。為避免TBS 粗煤泥分選過程中出現分級旋流器底流夾細問題，并提升振動弧形篩脫泥降灰效果，均采用分級旋流器組預先分級濃縮煤泥水，并確保旋流器給料量和給料壓力基本穩定，以保證分級精度。在煤泥進入TBS 粗煤泥分選機前，經由脫水弧形篩流進料筒后在水泵的作用下通過分級旋流器，并經溢流閥后流進壓縮機，與此同時，分選機底部水流相應流進緩沖料筒內。接下來煤泥進入TBS 粗煤泥分選機，篩分出低灰精煤后輸送。

本選煤廠煤泥直徑普遍在0.15～2 mm 范圍內，采用二產品平衡法以及《煤用重選設備工藝性能評定方法》GB 15715—2014 中規定的方法進行TBS粗煤泥分選機浮沉試驗，并根據試驗結果進行煤泥構成密度和分配比例的計算。試驗及計算結果詳見表1。

表1 TBS 粗煤泥分選機浮沉試驗結果

根據試驗結果可以看出，低密度煤泥在TBS 粗煤泥分選過程中表現出十分明顯的溢流及底流分配效應，錯配率得到有效控制；且對于高密度煤泥微顆粒并未表現出明顯的分配效應。試驗結果也說明，粗煤泥分選密度越低則越適用于TBS 粗煤泥分選機，其最佳煤泥分選密度應為1.25～1.35 g/cm3，且其分選過程中的頂水壓力應確定為95 L/min。在所設定的分選密度范圍和頂水壓力下，能取得最佳的TBS 粗煤泥分選效果，且精煤灰分均值12.54%，比優化前的15.2%的灰分均值降低了2.66%，使精煤品質和回收率有效提升。

3.4 優化效果

本選煤廠粗煤泥分選工藝的優化效果主要通過經濟效益的提升得以體現，選煤廠應用TBS 粗煤泥分選機前原煤中0.15～2 mm 粗煤泥含量在5%左右，而采用TBS 粗煤泥分選機后低灰精煤產率大大提升，精煤產量每月增加0.11 Mt，按照當前精煤與原煤存在的650～850 元/t 的價格差可以推算，粗煤泥分選工藝優化后選煤廠會增加至少8 000 萬元的年利潤。此外，因煤泥集聚所造成的介質損耗也大大減少，機械運行負擔和成本同時降低[3]。

4 結語

TBS 粗煤泥分選機對于優化和完善靈石縣安苑洗煤有限公司120 萬t 選煤廠系統及提升精煤產率和質量作用十分顯著，對于相同或類似情況的選煤廠洗選工藝的優化具有較高借鑒意義。值得注意的是，在TBS 粗煤泥分選機應用過程中，其圓筒結構內煤泥若不及時清理，圓筒內便會出現翻花現象，影響和降低粗煤泥分選效果，甚至導致分選機失穩，為此必須加強對排料過程的控制。