選煤廠浮選系統現存問題分析及改造優化

范金濤

（汾西礦業新產業發展公司洗煤設備修造廠，山西 介休 032000）

引言

浮選是實現細粒煤以及極細粒煤分選的有效途徑，隨著礦井綜合機械化水平不斷提升以及采掘深度增加，生產的原煤煤泥占比也呈增加趨勢，浮選在洗選系統中的重要性也隨之提升[1-4]。山西某選煤廠為礦井配套建設工程，洗選能力為600 萬t/年，原采用的浮選系統主要為Jameson 浮選機。隨著礦井開采方式以及采掘深度增加，生產的原煤煤質出現較大變化，選煤廠原有的浮選系統已不能滿足要求，導致浮選系統存在分選效果不佳、洗選尾礦灰分含量低等問題。經過前期論證分析，提出在浮選系統中增設2臺XJM-KS20 浮選機再選，以便解決浮選系統存在問題。

1 選煤廠浮選系統現存問題分析

1.1 浮現系統結構

選煤廠原有浮選系統采用的Jameson 浮選機主要包括有分離區、接觸區兩個部分，入料來源于高壓入料泵，礦漿由分配器均勻分配至下沖管道中形成高速射流，后礦漿通過噴嘴噴射。在噴嘴作用下形成的高速噴射流可使管路中形成一個負壓區，通過負壓吸入空氣形成氣泡，氣泡與浮選顆粒碰撞礦化后從底部區域流入至分離柱內；礦化后的氣泡在分選柱內上浮構成泡沫層，精選后進入精選槽，浮選尾礦則通過底部錐口排出。具體Jameson 浮選機結構如圖1 所示，Jameson 浮選機對極細粒煤泥有較好浮選效果。

圖1 Jameson 浮選機結構示意圖

1.2 浮選系統存在問題

具體選煤廠原煤浮選系統分選流程如圖2 所示，選用的Jameson 浮選機采用的浮選槽為兩段式，由于浮選槽礦化區氣泡直徑一般小于400 μm，因而對浮選中極細粒徑煤泥有較好浮選效果，但是對粗煤泥浮選效果不佳，難以有效回收粗煤泥。具體選煤廠浮選入料小篩分試驗結果見表1。

圖2 原煤廠原浮選流程

表1 小篩分試驗結果

從表1 中看出，在浮選系統入料中粒徑在0.5 mm以上、0.5～0.3 mm 顆粒占比分別為24.24%、44.44%，粗顆粒煤泥占比相對較高。選煤廠浮選系統選用的Jameson 浮選槽對粗顆粒煤泥回收效果不佳，從而引起浮選尾礦出現一定程度“跑煤”情況，尾礦中灰分含量低。選煤廠現浮選系統存在問題主要為[5-7]：

1）浮選效果差、精煤抽出率低。選煤廠浮選入浮煤質較好時浮選得到的精煤亦存在灰分低、煤泥發熱量高等問題，浮選精煤抽出率不理想，導致部分精煤進入到煤泥中，其中精煤產率僅為12.53%、尾礦灰分為45.33%。

2）分選精度精度不高、精煤效果不佳。隨著采掘工作面深度及范圍增加，浮選入料泥煤占比有所提升，浮選系統原使用的Jameson 浮選機表現出浮選效率不高、精煤效果不佳等問題。

3）經濟性差。隨著對環保重視程度不斷增加，高煤泥需求量不斷萎縮，若煤泥銷售受限則導致選煤廠煤泥出現堆積，影響選煤廠經濟效益；同時煤泥中精煤含量較高也會影響選煤廠經濟效益。

對浮選入料中粗顆粒精煤進行有效回收時改善浮選效果關鍵措施。XJM-KS20 浮選機可實現粗顆粒煤泥有效分選，同時可簡化分選流程，不僅可減少占地面積而且可實現入浮煤漿預礦化。因此，選煤廠浮選系統中增設2 臺XJM-KS20 浮選機，浮選機單槽有效容積均為20 m3。

2 改造優化分析

在選煤廠原有浮選系統基礎上增設2 臺XJM-KS20 浮選機，改善浮選效果。XJM-KS20 浮選機結構包括有浮選機以及預礦化器兩部分。預礦化器結構包括有穩壓管、喉管、噴射器以及擴散管等[8-10]。浮選入料先經預礦化器處理之后，再采用浮選機分選。具體采用XJM-KS20 浮選機結構如圖3 所示。

圖3 XJM-KS20 浮選機結構圖

具體改造優化后的浮選流程如圖4 所示，選煤廠浮選系統首先采用Jameson 浮選機進行分選，分選后得到的精煤細顆粒煤泥粒徑主要集中在0.074～0.4 mm，Jameson 浮選機分選得到的底流通過XJM-KS20浮選機進行再次浮選。采用XJM-KS20 浮選機后，浮選各項指標均可滿足要求，其中浮選精煤灰分、尾礦灰分分別為8.5%～9.0%、55%～60%，浮選機內各浮選槽內液位平穩，可便于浮選調整調節。當浮選入料壓力平穩時，礦化器中藥劑霧化效果較好，不僅可節省藥劑使用量而且可確保浮選機處理量滿足選煤廠浮選需要。

圖4 改造優化后的浮選流程

浮選系統改造后精煤產率為15.67%、尾礦灰分為60.92%，具體對選煤廠浮選系統改造前后洗選產品質量對比情況見表2。對選煤廠浮選系統改造優化后，浮選精煤產率由改造前的12.53%增至15.67%，浮選尾礦灰分由45.33%增至60.92%，XJM-KS20 浮選機應用后可增加回收浮選尾礦中粗顆粒精煤回收效果，有效彌補原有浮選系統存在問題。在保證產品質量前提下提高浮選精煤產率，并降低資源損失量。從經濟方面來說，通過對浮選系統優化改造后，浮選精煤產率提升率約3.14%，預計年增產18.20 萬t，按照450 元/t 精煤價格計算，則可直接創造經濟效益約8 190 萬元。

表2 浮選系統改造優化前后產品指標

3 結語

文中對選煤廠浮選系統存在問題進行分析，浮選系統原采用的Jameson 浮選機對細顆粒分選效果較好，無法實現粗顆粒有效分選，隨著礦井浮選入料中粗顆粒占比增加，原有的Jameson 浮選機較差，難以滿足浮選系統高效洗選需要。依據現場實際情況，提出采用XJM-KS20 浮選機對Jameson 浮選機浮選得到的尾礦進行分選，提高尾礦中粗顆粒精煤回收率。

現場應用后，選煤廠浮選系統浮選精煤產率由改造前的12.53%增至15.67%，浮選尾礦灰分由45.33%增至60.92%，選煤廠選煤精煤產率提升率約為3.14%，預計選煤廠精煤產量增加約18.20 萬t/年，增加經濟效益約8 190 萬元，浮選改造優化取得較好應用成果。