選煤廠粗煤泥深度洗選回收工藝優化設計分析

王勇

（山西西山煤電股份有限公司 鎮城底礦，山西 太原 030203）

0 引 言

我國選煤廠常用的粗煤泥回收工藝為“粗粒跳汰/重介分選+細粒浮選”的兩段式選煤工藝，或是在前一種工藝基礎上，額外增加“粗煤泥回收”的兩段半式選煤工藝。相關工藝具有投資成本低、操作簡單易行等優勢，但由于粗粒跳汰/重介分選與浮選之間的分選粒度銜接效果較差，使得粗煤泥分選效果較差，嚴重影響煤泥分選系統的整體分選效率。據此，介紹一種粗煤泥深度洗選回收工藝優化設計，提高選煤廠粗煤泥中精煤的分選回收效果，相關工藝優化設計將具有一定的應用價值。

1 工程概況

鎮城底礦選煤廠設計有2 套煤泥分選系統，第一套系統的處理能力為600 萬t/a，該系統于2007年投產，主要工藝采用“重介分選機+分級旋流器”粗煤泥分選回收工藝；第二套系統的處理能力為400 萬t/a，系統可將粒徑超過1.0 mm 的原煤經由三產品重介旋流器和水力旋流器進行分選處理后，形成粒徑為0.2 ～1.0 mm 的粗煤泥，經過TBS煤泥分選機分選，粒徑小于0.2 mm 的粗煤泥經過浮選系統過濾回收，浮選系統尾煤則通過濃縮壓濾機進行回收。

2 選煤廠粗煤泥深度洗選回收方案及建設規模

2.1 粗煤泥深度洗選回收方案

基于鎮城底礦選煤廠粗煤泥分選工藝流程，將現有工藝中的兩產品TBS 替換為三產品TBS，TBS分選后的中煤磨礦后至浮選系統，優化后的粗煤泥流程為粒徑0.2 ～1.0 m 的粗煤泥經由三產品TBS分選后，分選出中煤磨礦，煤泥直接通過浮選機進行浮選，尾煤則采用濃縮壓濾機進行回收。具體深度洗選回收方案流程如圖1 所示。

圖1 選煤廠現有粗煤泥深度洗選回收方案Fig.1 Coal preparation plant existing coarse slime deep washing recovery scheme

對選煤廠現有工藝及生產能力進行綜合統計分析后，確認選煤廠粗煤泥生產量為68.6 t/h，采用現有粗煤泥深度洗選回收方案后，進入浮選機的磨礦占比為50.73%，磨礦解離后獲取的精煤產出率為58.94%，折合到粗煤泥的精煤產出率為29.89%，通過計算確認選煤廠的精煤殘留為20.49 t/h。根據鎮城底礦選煤廠設計處理能力4.0 Mt/a 進行預測對比，確認采用粗煤泥深度洗選回收方案可提高精煤回收率約2.5%左右。

2.2 建設規模

選煤廠原設計處理能力為4.0 Mt/a，工藝優化設計按照0.2 ～1.0 mm 粒徑粗煤泥占比20%，0.2以下粒徑細煤泥占比15%進行設計分析。

3 粗煤泥深度洗選回收工藝優化設計及設備選型

3.1 工藝優化設計

粒徑為0 ～50 mm 原煤進入選煤廠主廠房后，經直徑為1 mm 的脫泥篩脫泥處理，通過三產品重介旋流器分選，分選后續形成精煤、中煤以及矸石三類物質。

精煤經1 mm 的脫介篩脫介后，進入精煤離心機脫水形成精煤產品，精煤脫介篩篩下水除去分流后合介，并與中煤、矸石脫介篩篩下水合介一同進入合格介質桶。

精煤合介、精煤/中煤脫介篩下稀介、精煤/中煤離心機離心液均進入到精煤/中煤磁選機，磁選后的精礦進入合格介質桶。矸石脫介篩下稀介至矸石磁選機，磁選后精礦至合格介質桶。

脫泥篩篩下水、精煤/中煤磁選機尾礦至分級旋流器，設置分級粒度為0.2 mm。分級后底流至三產品TBS 分選，分選后精煤及精煤磁選尾礦至振動弧形篩脫水后，與重介旋流器獲得的精煤一同進入精煤離心機，離心脫水后形成精煤產品。

TBS 粗煤泥經由振動弧形篩脫水處理后，至棒磨機模塊，磨礦后物質同分級旋流器的溢流進入浮選機，浮選后精煤至加壓過濾機脫水，摻入精煤產品；尾煤、振動篩篩下水、過濾機濾液、磁選機磁尾一同通過高效濃縮機進行濃縮處理，濃縮后的煤泥水至壓濾機入料桶，通過壓濾機回收煤泥，回收后的濾液至濃縮機，與下一循環的材料一同濃縮處理。

3.2 主要設備選型

（1） 浮選設備。通過計算確認工藝優化設計后的浮選系統煤泥水量為2 301.21 m3/h，濃度為74.14 g/L。根據現行設計規則可知，當浮選煤泥水濃度處于80 g/L 以下時，應分別以礦漿處理能力和干煤泥處理能力為浮選設備選型的主要參考指標和校核指標。選煤廠每部現有4 臺XJM-S16 型浮選機，總浮選處理能力為2 560 m3/h。結合實際情況來看，選煤廠的干煤泥量為38.4 ～64.0 t/h，而4臺浮選機的處理能力約為204.8 t/h，確認現有浮選設備可滿足處理需求。

（2） 浮選精煤脫水設備。通過計算后確認工藝優化設計后浮選精煤量約為107.90 t/h。選煤廠現有2 臺GPJ-120 型加壓過濾機，根據煤炭洗選設計規范中的加壓過濾機相關要求，確認加壓過濾機的每平方生產能力為0.5 ～0.8 t/h，則單臺加壓過濾機的生產能力為60 ～96 t/h。考慮到浮選精煤粒度較小，為滿足生產需求，應在設計中取加壓過濾機的生產能力下限值，單臺生產能力為60 t/h，2臺共120 t/h，由此可確認浮選精煤脫水設備可滿足生產需求。

（3） 其他設備。其他設備包括浮選尾煤脫水設備、煤泥水濃縮設備、TBS 精煤振動弧形篩設備等，相關設備的選型和驗證過程與浮選設備和浮選精煤脫水設備基本一致，以下直接說明設備選型及驗證結果。

選煤廠現有3 臺450 m2壓濾機、2 臺互為備用的高效濃縮機、2 臺BOSB242060 型擊打翻轉弧形振動篩。以上設備均難以滿足選煤廠工藝優化設計的生產能力需求，需要額外增設相關設備。結合工藝優化設計的新增設備，綜合確認工藝優化設計中涉及的主要設備選型如下。

TBS 選用直徑為3.0 mm 的三產品TBS，共配置2 臺TBS；濃縮旋流器組選用FX500×6 型濃縮旋流器，共配置1 臺設備；粗煤泥振動弧形篩選用篩孔孔徑為0.35 mm 的振動弧形篩，共配置1 臺設備；棒磨機采用MB3242 型棒磨機，共配置1 臺設備；矸石高頻篩采用AHF1836 型矸石高頻篩，共配置2 臺設備；TBVS 矸石振動弧形篩選用ISB-1.8 型智能振網弧形篩，該弧形篩與高頻振動篩搭配使用，共配置2 臺設備；壓濾機采用3 臺800 m2的KZG800-2000F 型壓濾機。

4 應用效果

根據選煤廠當地煤炭價格，確定精煤、煤泥的價格分別為794 元/t 和80 元/t，工藝優化前的中煤價格為180 元/t，工藝優化后中煤質量有所提升，價格可達到240 元/t。

根據估算可知，相較于工藝優化前，工藝優化后精煤回收率約增加2.6%；中煤回收率降低1.36%，粗煤泥回收率降低1.86%，總體中煤回收率降低3.22%。選煤廠每年可增加效益為5 428 萬元。項目單位加工成本為8.63 元/t，每生產成本為3 452 萬元，則實際經濟效益為1 976 萬元，即采用工藝優化設計后，選煤廠每年可增加利潤為1 976萬元，可確認工藝優化設計具有較高的應用價值。

5 結 語

鎮城底礦選煤廠一種粗煤泥深度洗選回收工藝優化設計，該設計主要包含工藝流程優化、主要設備選型2 部分，結合理論計算分析與工程實施成效可確認，相較于工藝優化前，優化后的工藝可提高精煤回收率約2.5%，應用可增加經濟效益約1 976萬元，由此可確認優化后工藝具有更強的應用價值，可在后續其他選煤廠粗煤泥回收工藝優化中進行參考應用。