煤泥重介旋流器粗煤泥分選工藝中的優(yōu)化應(yīng)用

申 偲 孔令超 安 泉

（山東能源淄礦集團(tuán)山東博選礦物資源技術(shù)開發(fā)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

1 概況

唐口選煤廠是一座生產(chǎn)能力為600 萬t 的礦井型選煤廠。建廠初期粗煤泥處理系統(tǒng)為2 臺(tái)CSS-3.0 干擾床分選工藝，其精煤泥灰分可以控制在11%～14%，高于選煤廠主要精煤產(chǎn)品的灰分要求，即灰分≤9%。因此精煤泥只可作中煤產(chǎn)品銷售。選煤廠研究提高粗精煤泥回收率的方法，分析產(chǎn)品粒度及可選性[1-4]，對工藝流程進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化[5-10]，帶來一定產(chǎn)品質(zhì)量保證的同時(shí)也提升了效益。

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)對象

本次試驗(yàn)采用的粗精煤泥為選煤廠以中煤銷售的產(chǎn)品，進(jìn)行過濾、烘干之后對煤樣的工業(yè)篩分為干燥基，沒有水分的影響，則不考慮水分對于試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2.2 粗精煤泥煤質(zhì)分析及可選性評價(jià)

2.2.1 煤樣粒度組成分析

對煤樣進(jìn)行粗煤泥煤質(zhì)分析，根據(jù)分析結(jié)果可列出粗煤泥入料篩分表，判斷其分選效果。見表1。

表1 粗煤泥小篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

根據(jù)表1 可知，煤泥重介入料主導(dǎo)粒度級為+0.5 mm，其含量為41.47%；其中適于分選的+0.25 mm 粗顆粒累計(jì)達(dá)78.57%，而分選效果較差的-0.125 mm 細(xì)顆粒僅占到8.64%。這說明通過旋流器、弧形篩兩段分級后分級效果比較理想，僅有少量難以分選的細(xì)顆粒進(jìn)入煤泥重介分選系統(tǒng)。

2.2.2 粗煤泥可選性分析

畫出粗煤泥0.75～0.125 mm 下的可選性曲線，可以對粗精煤泥目標(biāo)灰分下的可選性進(jìn)行判斷分析，分析結(jié)果列于表2。

表2 唐口粗煤泥精煤理論可選性

根據(jù)圖1 所提供的數(shù)據(jù)，精煤灰分＜9%的時(shí)候，含量較高的都是密度相近的產(chǎn)物，可知原煤的可選性屬于難選或極難選煤。在當(dāng)前灰分下進(jìn)行小浮沉試驗(yàn)，可知物料的干擾沉降速度差異較小，粗煤泥的錯(cuò)配率升高，則不考慮使用水力分選設(shè)備進(jìn)行分選。

圖1 唐口粗煤泥可選性曲線

由表3 可知，精煤產(chǎn)品中-1.5 g/cm3的低密度物質(zhì)累計(jì)達(dá)到93.37%，+1.6 g/cm3高密度沉物累計(jì)1.33%，可見精煤產(chǎn)品中高密度產(chǎn)物含量極小，分選過程中高密度物質(zhì)基本不會(huì)進(jìn)入溢流精煤。

表3 精煤產(chǎn)品密度組成

由表4 可知，尾煤總灰分為51.62%，分選效果較好。但其中-1.4 g/cm3密度級產(chǎn)物累計(jì)灰分為7.09%，其產(chǎn)率高達(dá)12.09%；-1.6 g/cm3灰分僅15.84%，產(chǎn)率達(dá)29.52%。由此可見尾煤中存在一定的中低密度物質(zhì)。

表4 尾煤產(chǎn)品密度組成

由此可見，在煤泥重介質(zhì)分選中高密度矸石組分基本都進(jìn)入旋流器底流，不會(huì)對精煤造成污染。但同時(shí)大量中、低密度組分也進(jìn)入底流，導(dǎo)致了總尾煤灰分偏低的問題。可見分選中存在一定的矸石帶煤問題。

按照《煤炭篩分試驗(yàn)方法》（GB/T477-2008）進(jìn)行了煤粉的小篩分試驗(yàn)。其中表3 為精煤產(chǎn)品密度組成，表4 為尾煤產(chǎn)品密度組成，繪制唐口煤泥重介分選粗煤泥的分配率曲線如圖5。

由圖5 查出煤泥重介質(zhì)旋流器物料分配密度即δ50=1.51 g/cm3，δ25=1.45 g/cm3，δ75=1.60 g/cm3， 計(jì)算可能偏差Ep=0.075。按照《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50359-2016）規(guī)定，煤泥重介質(zhì)旋流器可能偏差為0.08～0.12，煤泥重介系統(tǒng)實(shí)際可能偏差優(yōu)于最佳指導(dǎo)指標(biāo)，且精煤灰分滿足要求。可見本廠煤泥重介質(zhì)旋流器可以在較高的分離精度情況下獲得低灰分精煤，對極難選粗煤泥取得良好的分選效果。

圖5 煤泥重介質(zhì)旋流器分配率曲線

對煤泥重介精煤、尾煤產(chǎn)品進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果見表6。從小篩分表可知，尾礦中+0.125 mm 含量由入料的76.11%增加到84.93%，而精礦中這部分含量為71.88%，這說明粗顆粒有向尾礦積聚的趨勢。此外，精煤產(chǎn)品隨粒度降低灰分呈增高趨勢：0.75～0.5 mm、0.5～0.25 mm、0.25～0.125 mm 三個(gè)粒度級精煤灰分分別為8.59%、9.47%與14.77%；可見煤泥重介質(zhì)旋流器對+0.25 mm 粒級的精煤降灰效果比較顯著；0.25～0.125 mm 粒度級灰分偏高。尾煤灰分隨粒度降低呈增高趨勢，說明煤粒在尾煤中的損失與粒度有關(guān)，低灰粗粒級容易損失在尾煤中。

表6 正常生產(chǎn)產(chǎn)品粒度篩分

3 符合指標(biāo)要求下的關(guān)鍵技術(shù)突破及創(chuàng)新

研究基于高灰細(xì)泥含量的調(diào)控，以煤泥的分級-入料-粗精煤泥脫泥工藝為入手點(diǎn)，對煤泥重介分選系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，措施主要包括：優(yōu)化煤泥濃縮分級旋流器底流口尺寸，匹配設(shè)計(jì)煤泥重介入料弧形篩篩板，使得高灰細(xì)泥含量得到有效控制；進(jìn)一步對粗精煤泥高頻篩篩板從入料端直段開始逐排進(jìn)行優(yōu)化，最終高灰細(xì)泥得到有效脫除，保證產(chǎn)品質(zhì)量。技術(shù)手段優(yōu)化及舉措如下：

（1）設(shè)計(jì)了煤泥分級旋流器底流口結(jié)構(gòu)，優(yōu)化入料弧形篩篩板結(jié)構(gòu)；優(yōu)化粗精煤泥脫泥高頻篩篩板；優(yōu)選連續(xù)深度高灰細(xì)泥脫除技術(shù)方案，保證了粗精煤泥產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）分析了不同煤泥濃縮分級旋流器底流口口徑對高灰細(xì)泥含量的調(diào)控規(guī)律，優(yōu)選了最佳底流口口徑。

（3）提出增設(shè)弧形篩入料緩沖板及調(diào)整上方隔板配重的方案，保證入料能切線給入且沿寬度方向給料均勻，提高弧形篩的有效面積。

4 經(jīng)濟(jì)效益

唐口選煤廠通過采用煤泥重介旋流器對粗煤泥回收系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高了精煤回收率的同時(shí)產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具體如下：

（1）煤泥重介系統(tǒng)材料投入42.2 萬元；

（2）截至2020 年12 月兩套煤泥重介系統(tǒng)共計(jì)增加精煤量61 872 t ，創(chuàng)收2102 萬元。

（3）綜合經(jīng)濟(jì)效益：2102-42.2=2 059.8 萬元。