官地礦選煤廠降低TBS 粗精煤灰分的技術改造

高 康

（山西焦煤西山煤電官地礦選煤廠， 山西 太原 030053）

1 選煤廠概況

官地選煤廠是西山煤電集團官地礦配套建設的坑口型選煤廠，設計入洗能力為400 萬t/a，入洗原煤來自官地礦開采的2 號、8 號原煤，為優質肥煤。采用預先脫泥、50～1 mm 粗煤由有壓三產品重介質旋流器分選、1～0.25 mm 粗煤泥由干擾床分選機分選、＜0.25 mm 細煤泥浮選的洗選工藝流程分選。在回收粗煤泥的工藝中，TBS 干擾床分選機表現出較大的優勢,如結構簡單、分選密度低及分選效率高等[1]。官地礦選煤廠通過水力分級旋流器+TBS 干擾床分選機，實現了較好的粗煤泥分選效果。2022 年2 月改洗8號原煤后，煤質發生顯著變化，生產過程中TBS 分選機一直存在TBS 精礦灰分偏高、水力分級旋流器溢流跑粗等問題。

2 官地礦選煤廠粗煤泥分選工藝

從圖1 中可以看出，入洗原煤經脫泥篩脫泥，篩下煤泥水經水力分級旋流器分選后，溢流進入浮選，底流進入TBS 干擾床分選機進行分選，TBS 精礦濃縮后經弧形篩進入離心機脫水，落入精煤皮帶；TBS 尾礦濃縮后經高頻篩脫水，落入中煤皮帶。

圖1 煤泥水處理工藝流程

3 入洗原煤煤質數據

從表1 中可以看出，8 號原煤煤泥含量較高，-0.5mm粒級含量為19.22%；煤泥中極細粒多，-0.25 mm 占-0.5 mm 粒級含量的67.90%。

表1 8 號原煤篩分試驗

4 試生產過程中存在的問題

試洗8 號原煤后，主要問題表現在：

1）TBS 精礦灰分質量分數較高，基本在13%～15%之間，洗選要求精煤灰分質量分數在10.5%以內，TBS 精煤超灰嚴重；

2）TBS 尾礦灰分較低，洗選考核要求灰分質量分數＞60%以上，實際洗選灰分質量分數僅45%左右，在確保精煤灰分質量分數10.5%以內的情況下，尾礦灰分更低，跑煤更嚴重；

3）精煤堆取樣時TBS 精礦容易被取到，容易造成采樣誤差，為滿足客戶對精煤產品指標要求，必須降低重介精煤灰分，導致重介產率較低，影響洗選經濟效益；

4）系統細粒級顆粒較多，煤泥水濃度大，煤泥水分級濃縮旋流器溢流、跑粗現象嚴重，導致浮選尾礦灰分較低，達不到考核要求。

5 問題分析

為了找到TBS精礦灰分較高的原因，組織技術人員對TBS干擾床分選機進行單機檢查，檢查結果見表2。

表2 官地礦選煤廠TBS 入料、溢流、底流分析

1）TBS 精礦+0.25 mm 灰分質量分數不超9%，且產率為45.49%，-0.25 mm 灰分質量分數為54.51%，此粒級夾雜大量高灰洗泥，灰分較高，同時TBS 對這部分粒級顆粒分選效果差（或不具備分選能力）是導致TBS 精礦灰分高的主要原因；

2）-0.25 mm 粒級+0.25 mm 粒級尾礦含量較高，且灰分偏低，主要TBS 分選密度不夠（或頂水量不足）導致分選不充分，跑煤較嚴重。

6 優化改造方案

為解決TBS 精礦灰分偏高，尾礦灰分偏低的問題，必須降低TBS 精礦中-0.25 mm 粒級含量，從而提高分選密度（或增加頂水開度等），提高分選效果。

首先，降低入料中-0.25 mm 粒級的含量，控制住TBS 干擾床分選機的入料范圍。TBS 的入料來自分級旋流器的底流，因此需要對分級旋流器進行改造。分級旋流器本質是一種通過離心力來對具有密度差的物質進行分離的設備[2]。主要部件為進口、溢流管、柱段（旋流腔）、圓錐段及底流管，來料由進口切向進入旋流器內做螺旋運動，液體在腔內急劇旋轉，產生強烈的渦流，并分為溢流和底流兩部分，分別由溢流管和底流管排出。在水力分級旋流器內部，同時存在著向下運動的外螺旋和向上運動的內螺旋流動[3]。根據分級旋流器的工作原理，分級粒度隨直徑增大而增加，進行粗分級時常選用較大直徑旋流器，細分級時則用小直徑旋流器。

結合海王產水力旋流器入料壓力為0.10～0.15MPa，處理能力為70～120 m3/h，直徑350 mm 的FX350 水力旋流器的分離粒度為60～160 μm，直徑500 mm的FX500 旋流器分離粒度為100～200 μm。因此，為降低TBS 入料中-0.25 mm 粒級的含量，將原有的FX350 型水力旋流器更換為FX500 型，可有效解決底流夾細、溢流跑粗的情況。改造完成后，對旋流器分級效果通過單機檢查進行對比，結果如下：

FX350 水力旋流器底流粒度級為0.5～0.25 mm，入料產率為25.8%，溢流產率為15.6%，底流產率為29.6%；FX500 水力旋流器底流粒度級為0.5～0.25 mm，入料產率為26.2%，溢流產率為2.98%，底流產率為44.3%。對比分析FX500 水力旋流器底流中-0.25 mm粒級含量為22.40%，比選用FX350 時的45.67%，降低了51%，效果明顯。

另外，選用FX500 水力旋流器較FX350 型相比，溢流中+0.5 mm 粒級含量降低至0.41%，減少了5.35%，+0.25 mm 粒級的含量也降低至3.39%，有效降低了溢流跑粗，導致浮選尾礦灰分偏低的情況。

二是TBS 精礦進入弧形篩前，加裝固定篩，增加TBS 精礦脫粉環節；利用現場空間，在TBS 精礦水力分級旋流器下方，進入弧形篩前，安裝一臺固定篩，篩上加裝噴水，處料口加裝溢流槽，這樣既增加了TBS精礦的脫泥面積，又通過增加溢流槽，可以實現入料均勻進入三臺弧形篩，有利于精礦脫泥。

三是TBS 精礦弧形篩篩面更換為高效弧形篩面（低背寬篩條），提高透篩率，同時篩面上增加擊打器，進一步提高透篩效率；

四是對原系統TBS 精礦弧形篩篩下水走向進行改造，將原來進入煤泥水桶，改為直接進入浮選入料池，降低系統中-0.25 mm 以下高灰細泥在系統中的富集，有效降低TBS 精礦灰分。

7 改造效果

官地礦選煤廠通過上述改造方案的實施，TBS 精礦灰分質量分數降至10%左右，解決了TBS 精礦灰分高、需降低重介精煤灰分的問題，單臺處理能力從70～160 m3/h 增加至140～240 m3/h，濃度適應范圍得到了提升，跑粗現象也被有效控制，總體精煤產率提升1%左右，為官地礦選煤廠每年增加約1 000 萬元收益。TBS 精礦灰分變化見表3。

表3 TBS 精礦灰分變化表

8 結語

當入洗粗煤泥細粒增多后，通過技術改造選用大直徑分級旋流器，可有效解決TBS 因煤質變化精煤灰分高的指標問題，保障TBS 干擾床分選機的有效分選，使TBS 精礦灰分在適宜的范圍內，并可減少浮選入料中粗顆粒的含量。同時將TBS 精煤灰分質量分數控制在10.0%～10.5%區間，完全避免了重介、浮選精煤為TBS 精煤背灰的洗選問題發生，為提高整體精煤產率創造了較為有利條件，為官地選煤廠帶來顯著的社會與經濟效益。