太原選煤廠重介系統(tǒng)工藝改造可行性分析

要志軍

（西山煤電集團(tuán)公司官地礦選煤廠，山西省太原市，030023）

太原選煤廠實(shí)施了兩期對重介系統(tǒng)的改造工程（原單系統(tǒng)處理能力150萬t／a），同時(shí)進(jìn)行了浮選系統(tǒng)的更新改造，浮選精煤脫水采用加壓過濾機(jī)及精煤快開壓濾機(jī)改造，改造完成后選煤廠核定生產(chǎn)能力為450萬t／a。

1 概況

1.1 存在的問題

太原選煤廠的洗選工藝為不脫泥入洗工藝，重介分選系統(tǒng)的循環(huán)介質(zhì)煤泥含量大，原煤介耗在3 kg／t左右，介耗偏高。重介系統(tǒng)處理能力低，原煤不能全重介洗選。核定生產(chǎn)能力450萬t／a，但原重介生產(chǎn)能力僅為300萬t／a，必須依靠原有跳汰系統(tǒng)彌補(bǔ)生產(chǎn)能力的不足，降低了洗選效率。粗煤泥回收系統(tǒng)工藝落后，能力不足。

太原選煤廠的粗煤泥采用水力旋流器濃縮分級和高頻篩、離心機(jī)脫水回收，該系統(tǒng)細(xì)泥污染嚴(yán)重，產(chǎn)品灰分比主洗系統(tǒng)約高4%～6%，嚴(yán)重影響了洗選效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 項(xiàng)目實(shí)施的必要性

自兩套重介系統(tǒng)投入使用后，入選原煤在400萬t／a以上，其中跳汰系統(tǒng)承擔(dān)了近1／3的生產(chǎn)量，跳汰系統(tǒng)分選效果差導(dǎo)致了銷售精煤產(chǎn)品質(zhì)量波動較大，灰分質(zhì)量控制較困難，精煤產(chǎn)率低。因此，對重介系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)建改造，增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)，提高精煤產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量勢在必行。

1.3 改造內(nèi)容和范圍

（1）增加原煤脫泥篩，將原煤不脫泥入洗工藝改為脫泥入洗。

（2）增加粗煤泥分選系統(tǒng)，使重介旋流器有效地分選1.5～0.25mm粒度級的粗煤泥。

（3）進(jìn)行重介系統(tǒng)擴(kuò)能改造，達(dá)到原煤全重介入洗。

1.4 煤源和煤質(zhì)

太原選煤廠入洗原煤主要是杜兒坪礦、西銘礦的2＃、3＃低硫瘦煤和8＃高硫貧瘦煤，其中原煤中1.5～0.25mm含量達(dá)24.96%，精煤灰分10.0%，精煤理論產(chǎn)率85.58%，理論分選密度1.905g／cm3，±0.1含量14.65%，可選性為中等可選，見圖1。

圖1 1.5～0.25mm粒度級原煤可選性曲線

2 選煤工藝的制定

2.1 原煤入洗工藝選擇

太原選煤廠目前的主選設(shè)備為三產(chǎn)品重介旋流器，按選前原煤準(zhǔn)備可分為脫泥入洗和不脫泥入洗兩種工藝。

脫泥入洗工藝的優(yōu)勢在于工藝成熟，分選精度及分選效率高、分選效果好，因?yàn)榉诌x介質(zhì)中非磁性物含量小，脫介篩脫介效果好，可有效降低粒度差異對重力分選效果的不利影響，重介系統(tǒng)穩(wěn)定性好，便于生產(chǎn)管理，降低脫介環(huán)節(jié)設(shè)備負(fù)荷，介耗降低了0.8～1.5kg／t，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；劣勢在傳統(tǒng)的脫泥工藝入洗粒度下限最低只能控制到0.5mm。

不脫泥入洗工藝的優(yōu)勢為原煤全粒級進(jìn)入重介分選系統(tǒng)，可充分發(fā)揮重介旋流器分選下限低的優(yōu)勢，減輕浮選系統(tǒng)的負(fù)荷，減少了脫泥工藝的環(huán)節(jié)；劣勢為分選精度及分選效率相對較低，分選效果相對較差，煤泥全部進(jìn)入介質(zhì)系統(tǒng)，脫介工藝環(huán)節(jié)負(fù)荷大，脫介困難、效果差、介耗高。

從以上分析可以看出，脫泥分選雖然增加了脫泥工藝環(huán)節(jié)設(shè)備，但可以大大改善脫介工藝環(huán)節(jié)的工況，提高系統(tǒng)分選效率，改善生產(chǎn)管理，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。根據(jù)太原選煤廠目前的生產(chǎn)狀況和煤質(zhì)資料分析，選擇原煤脫泥入洗工藝。

2.2 粗煤泥分選工藝選擇

通過對粗煤泥分選設(shè)備的比較和對太原選煤廠的煤質(zhì)分析，采用TBS分選機(jī)進(jìn)行粗煤泥分選可以獲得較好的分選效果。

2.3 最終工藝

改造后的原煤洗選工藝為脫泥入洗，采用重介＋粗煤泥分選＋浮選聯(lián)合流程。原煤粒度50～1.5 mm采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選；原煤粒度1.5～0.25mm采用粗煤泥系統(tǒng)TBS分選；原煤粒度0.25～0mm采用浮選。

3 改造方案

3.1 工藝流程

原煤經(jīng)準(zhǔn)備系統(tǒng)處理后，先進(jìn)入脫泥篩脫泥，篩上物料進(jìn)入重介系統(tǒng)分選，篩下物料進(jìn)入分級旋流器分級，旋流器溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)分選，底流進(jìn)入TBS粗煤泥系統(tǒng)分選。TBS溢流經(jīng)弧形篩－高頻篩－離心機(jī)脫水后，產(chǎn)品進(jìn)入精煤輸送系統(tǒng)，TBS尾煤進(jìn)尾煤回收系統(tǒng)，工藝流程見圖2。

圖2 TBS分選工藝流程

3.2 改造方案的比較和選擇

重介系統(tǒng)擴(kuò)能改造有2種方案。

（1）方案一。對現(xiàn)有的重介一期和二期系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)能改造。

（2）方案二。拆除跳汰1、2、3套系統(tǒng)，安裝1套生產(chǎn)能力為200萬t／a的重介系統(tǒng)。

增加的重介系統(tǒng)在原有跳汰廠房進(jìn)行，由于該廠房鋼結(jié)構(gòu)已運(yùn)行52a，且廠房層高較低，經(jīng)咨詢相關(guān)土建專家，改造時(shí)土建鋼結(jié)構(gòu)加固方案難以確定，投入費(fèi)用無法估計(jì)，所以改造方案采用方案一，對現(xiàn)有重介系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造。

3.3 主要設(shè)備選型

根據(jù)煤質(zhì)資料分析并考慮煤質(zhì)變化，粗煤泥量取原煤量的25%，入洗量按450萬t／a計(jì)算，入料量853t／h，粗煤泥量214t／h。

（1）原煤脫泥篩。采用新型香蕉型直線等厚篩，該篩子屬于重型篩分設(shè)備，篩面由幾段不同傾角組成，實(shí)現(xiàn)物料等厚篩分，有極高的篩分效率和處理能力。脫泥篩選用3661型香蕉篩，共2臺，單臺處理量550t／h（取k＝1.2），處理量可達(dá)1000t／h，完全滿足入料量853t／h的要求。

（2）粗煤泥分選機(jī)。選擇使用TBS粗煤泥分選機(jī)，根據(jù)對太原選煤廠的煤質(zhì)分析，將TBS粒度分選范圍設(shè)定為1.5～0.25mm粒度級，TBS分選機(jī)選用XGR3600型，共3臺，單臺處理量140 t／h（取k＝1.5）。

（3）三產(chǎn)品重介旋流器。將目前使用的三產(chǎn)品重介旋流器3GDMC1200／850更換為型號為3GDMC1400／1100的重介旋流器，處理量由原來的300～350t／h增加為350～400t／h，兩套系統(tǒng)處理量可達(dá)700～800t／h，其中需重介系統(tǒng)處理量為639t／h，完全滿足現(xiàn)有生產(chǎn)能力853t／h的要求。

3.4 工藝布置

（1）原煤脫泥環(huán)節(jié)改造。原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)不變，將脫泥篩安裝在主洗樓＋20.25m和＋23.50m層的314原煤刮板輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾出料點(diǎn)下，并對現(xiàn)有的重介一期和二期的緩沖倉進(jìn)行改造，使之適合脫泥入洗改造工藝。

（2）粗煤泥分選系統(tǒng)改造。在主洗樓的原粗煤泥回收系統(tǒng)中進(jìn)行，將分級旋流器安裝在＋26.70 m，TBS分選機(jī)安裝在＋20.25m平面，弧形篩、高頻篩、離心機(jī)安裝位置不變，只進(jìn)行設(shè)備更新。

（3）重介擴(kuò)能系統(tǒng)改造。將重介一期和二期系統(tǒng)原工藝及設(shè)備布置不變，只進(jìn)行設(shè)備更新，三產(chǎn)品旋流器選型由3GDM1200／850更換為3GDM1400／1100，還安裝在原來的位置，安裝空間足夠。

4 經(jīng)濟(jì)效益及投資回收分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

原煤經(jīng)脫泥工藝改造后，進(jìn)入重介的入料量減少了約25%，重介介耗水平可降低到1.5kg／t以下，介質(zhì)消耗預(yù)計(jì)降低50%以上，重介生產(chǎn)成本大大降低。

按原重介入選300萬t、介耗為3kg／t的原煤計(jì)算，改造前介質(zhì)消耗為9000t，改造后介質(zhì)消耗為5062t，節(jié)約介質(zhì)費(fèi)用512萬元。

干擾床分選工藝對＋0.25mm以上煤泥都有較好的分選效果，大大降低了浮選入浮量，提高了浮選效果。

系統(tǒng)改造后，全重介脫泥入洗生產(chǎn)能力提高到450萬t／a以上，按重介比跳汰洗煤提高精煤產(chǎn)率0.86%、精煤價(jià)格991元（不含稅，2011年實(shí)際銷售價(jià)格）計(jì)算，扣除副產(chǎn)品收入（洗混煤200元／t）減少，可增加銷售收入3061萬元。如果計(jì)算介質(zhì)節(jié)約的512萬元，改造后可增加經(jīng)濟(jì)效益3573萬元／a。

4.2 投資回收

太原選煤廠實(shí)施原煤脫泥入洗、粗煤泥分選系統(tǒng)、重介擴(kuò)能改造，所需投資：設(shè)備購置2102.8萬元，材料及安裝247.88萬元，設(shè)備拆除84.12萬元，土建26.94萬元，其他140.47萬元，集中控制128.94萬元，生產(chǎn)監(jiān)控209.83萬元，不可預(yù)見費(fèi)208.18萬元，總計(jì)3149.16萬元。根據(jù)整個(gè)項(xiàng)目的投資和全年效益，不到1年靜態(tài)投資就能收回。

5 結(jié)語

針對太原選煤廠原重介工藝存在的介質(zhì)消耗高、粗煤泥無法實(shí)現(xiàn)全部分選以及現(xiàn)有重介系統(tǒng)處理能力無法滿足處理450萬t／a原煤的實(shí)際狀況，在對粗煤泥分選工藝、設(shè)備原理優(yōu)缺點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，提出了在無壓三產(chǎn)品中介旋流器之前增加脫泥環(huán)節(jié)，采用基于TBS的工藝與設(shè)備進(jìn)行分選的工藝改造思路。該方案實(shí)施后，可為選煤廠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 張志文.TBS干擾床及其在粗煤泥分選中的應(yīng)用［J］.中國煤炭，2006（12）

［2］ 祁澤民，符東旭，劉文禮，陳素鳳，孟海生.選煤工藝的新突破—粗煤泥分選機(jī)［J］.中國煤炭，2008（7）

［3］ 吳明有，李延鋒，冉進(jìn)財(cái)，張文軍.粗煤泥的分選及其對選煤工藝的影響［J］.選煤技術(shù)，2009（4）