曙光煤業(yè)選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)工藝優(yōu)化

王 進(jìn)，樊民強(qiáng)

(1.太原理工大學(xué) 山西 太原 030024；2.山西汾西曙光煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032308)

曙光煤業(yè)選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)工藝優(yōu)化

王 進(jìn)1，2，樊民強(qiáng)1

(1.太原理工大學(xué) 山西 太原 030024；2.山西汾西曙光煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032308)

針對(duì)曙光煤業(yè)選煤廠介耗高、浮選系統(tǒng)“跑粗”的問(wèn)題，在對(duì)原因分析的基礎(chǔ)上，以新型兩段多產(chǎn)品水介質(zhì)分選旋流器和三產(chǎn)品水介質(zhì)旋流器為核心設(shè)備，構(gòu)建粗煤泥獨(dú)立分選系統(tǒng)和粗粒浮選尾煤再選系統(tǒng)。粗煤泥分選系統(tǒng)工藝優(yōu)化后，在降低系統(tǒng)介耗、提高原煤處理能力的同時(shí)，完善了選煤廠分選工藝，提高了資源回收率，為煤礦的正常生產(chǎn)提供了保障，對(duì)維護(hù)企業(yè)和礦區(qū)穩(wěn)定具有重要意義。

粗煤泥；粗粒浮選尾煤；獨(dú)立分選系統(tǒng)；再選系統(tǒng)

曙光煤業(yè)選煤廠由澳大利亞約翰芬雷公司設(shè)計(jì)，是一座處理能力為1.20 Mt/a的煉焦煤選煤廠，原煤入選方式為選前脫泥，洗選工藝為原煤由動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)先排矸、塊煤由有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、煤泥浮選的聯(lián)合工藝。該選煤廠入選原煤為低硫肥煤，主導(dǎo)產(chǎn)品為灰分≤11.00%、硫分≤0.8%的精煤，用于冶金煉焦；副產(chǎn)品為中煤和矸石，中煤灰分在30%～40%，作為動(dòng)力燃料，矸石直接廢棄。

近年來(lái)，隨著礦井開(kāi)采深度的增加，原煤含矸量明顯提高，細(xì)煤泥含量也由15%提高至25%以上，洗選系統(tǒng)已不能適應(yīng)煤質(zhì)變化的需要，選煤廠實(shí)際處理能力達(dá)不到設(shè)計(jì)水平。為此，2012—2013年該選煤廠對(duì)粗煤泥分選系統(tǒng)進(jìn)行了工藝優(yōu)化。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 介耗偏高

按照《選煤廠設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，原煤預(yù)先脫泥后采用有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選時(shí)，介耗量應(yīng)控制在2.0 kg/t以下。實(shí)際生產(chǎn)中，曙光煤業(yè)選煤廠的原煤介耗量在2.5 kg/t左右，甚至更高。

從選煤工藝流程(圖1)來(lái)看，原煤經(jīng)分級(jí)脫泥(φ0.75mm)處理后，篩上物去重介系統(tǒng)分選；篩下物由φ500 mm的水力旋流器分成兩部分，細(xì)煤泥(旋流器溢流)去浮選，粗煤泥(旋流器底流)返回重介系統(tǒng)分選。由于缺少粗煤泥獨(dú)立分選環(huán)節(jié)，進(jìn)入重介系統(tǒng)的煤泥量較大，不但使懸浮液粘度增高，重介質(zhì)旋流器分選精度降低，而且使后續(xù)的脫介作業(yè)及磁選回收作業(yè)負(fù)擔(dān)加重，進(jìn)而使重介系統(tǒng)的介質(zhì)損失量增大[1-3]。

圖1 曙光煤業(yè)選煤廠原洗選工藝原則流程Fig.1 Basic flowsheet of original coal preparation technology in Shuguang coal preparation plant

1.2 浮選系統(tǒng)“跑粗”

該選煤廠浮選系統(tǒng)原有一臺(tái)Jamson-45 m3浮選柱，用于分選<0.5 mm粒級(jí)煤泥。在后期改擴(kuò)建中又增加了一臺(tái)XJM-S16浮選機(jī)，由于受廠房空間限制，該浮選機(jī)只選用了三室。浮選時(shí)煤泥先進(jìn)入浮選柱，選出部分質(zhì)量合格的精煤后，尾礦進(jìn)入浮選機(jī)再選。實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)浮選精煤灰分超標(biāo)、尾煤灰分偏低的現(xiàn)象，導(dǎo)致煉焦煤資源浪費(fèi)嚴(yán)重[4-5]。該選煤廠的浮選柱入料粒度組成如表1所示。

由表1可知：入料中存在>0.5 mm粒級(jí)，且灰分符合精煤質(zhì)量要求，說(shuō)明重選系統(tǒng)存在 “跑粗”現(xiàn)象。>0.074 mm粒級(jí)的灰分均較低，符合精煤灰分要求；<0.045 mm粒級(jí)產(chǎn)率占浮選入料的1/2以上，且灰分比入料平均灰分高15.75個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明浮選入料泥化嚴(yán)重。高灰細(xì)泥的存在嚴(yán)重影響浮選效果，使浮選選擇性降低[6-8]，加之浮選速度較慢的粗粒煤在浮選機(jī)中停留時(shí)間不足，導(dǎo)致原本應(yīng)進(jìn)入精煤的粗顆粒損失于尾礦中[9]。

表1 浮選柱入料粒度組成

受設(shè)計(jì)缺陷和煤質(zhì)變化的影響，該選煤廠2011年的原煤平均處理能力為235 t/h，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)285 t/h。因此，必須對(duì)制約選煤正常生產(chǎn)的環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，提高選煤廠洗選能力。

2 工藝優(yōu)化

2.1 粗煤泥獨(dú)立分選系統(tǒng)的構(gòu)建

在原分選系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將原煤脫泥篩篩板篩縫寬度由0.75 mm調(diào)整成1 mm；拆除原305/306煤泥分級(jí)旋流器，并在原位置安裝粗煤泥分選設(shè)備。考慮到入選原煤中末矸含量大、廠房空間不足等問(wèn)題，核心設(shè)備采用太原理工大學(xué)研發(fā)的新型兩段多產(chǎn)品水介質(zhì)分選旋流器[10-11]。該旋流器的現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖如圖2所示。

圖2 新型兩段多產(chǎn)品水介質(zhì)分選旋流器現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖Fig.2 Installation picture of new two-stage multi-product water medium cyclone in the plant

采用該旋流器分選煤泥時(shí)可同時(shí)產(chǎn)出四種產(chǎn)品，即上溢流、側(cè)溢流、一段底流、二段底流。通過(guò)管道設(shè)計(jì)和改造，使上溢流去浮選系統(tǒng)分選；側(cè)溢流進(jìn)入精煤磁選尾礦桶，再經(jīng)離心機(jī)脫水后成為精煤產(chǎn)品；一段底流經(jīng)脫水、脫介后，再與重介矸石混合；二段底流返回煤泥桶，再進(jìn)入重選系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與原工藝系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。

設(shè)備調(diào)試過(guò)程中，由于系統(tǒng)煤泥量大且不穩(wěn)定，導(dǎo)致新型兩段多產(chǎn)品水介質(zhì)分選旋流器產(chǎn)出的精煤質(zhì)量波動(dòng)較大。為此，在該旋流器的二段側(cè)溢流管上安裝一個(gè)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)側(cè)溢流口的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)粗精煤泥灰分的在線調(diào)節(jié)。

2.2 粗粒浮選尾煤再選系統(tǒng)的建立

由于空間所限，廠房?jī)?nèi)無(wú)法增加浮選機(jī)臺(tái)數(shù)或槽數(shù)，故采用三產(chǎn)品水介質(zhì)旋流器[12]對(duì)粗粒浮選尾煤進(jìn)行再選，即在浮選尾煤進(jìn)行濃縮前增加分級(jí)和分選環(huán)節(jié)。采用分級(jí)錐替代現(xiàn)場(chǎng)原設(shè)備對(duì)粗粒浮選尾煤進(jìn)行預(yù)分級(jí)，通過(guò)管道改造使分級(jí)錐的溢流去濃縮機(jī)，底流通過(guò)給料泵進(jìn)入φ450 mm的水介質(zhì)旋流器掃選。三產(chǎn)品水介質(zhì)旋流器現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖如圖3所示。

圖3 三產(chǎn)品水介質(zhì)旋流器現(xiàn)場(chǎng)安裝效果圖

三產(chǎn)品水介質(zhì)旋流器可產(chǎn)出三種產(chǎn)品，上溢流與分級(jí)錐溢流一起進(jìn)入濃縮機(jī)，經(jīng)濃縮后由壓濾機(jī)回收；側(cè)溢流進(jìn)入精煤磁選尾礦桶，再由離心機(jī)脫水回收，然后摻入重介精煤；底流進(jìn)入矸石脫介篩，脫介矸石作為最終產(chǎn)品。

3 優(yōu)化效果

為評(píng)價(jià)工藝優(yōu)化效果，對(duì)粗煤泥分選系統(tǒng)工藝優(yōu)化前后的細(xì)粒重介精煤(煤泥弧形篩篩上物)粒度組成進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

表2 工藝優(yōu)化前后的煤泥分選效果Table 2 Results of coal slime separation beforeand after process optimization %

由表2可知：采用粗煤泥單獨(dú)分選工藝后，進(jìn)入重介系統(tǒng)的細(xì)粒級(jí)含量大大減少，>0.2 mm粒級(jí)精煤灰分下降0.69個(gè)百分點(diǎn)，細(xì)煤泥分選效果明顯改善，同時(shí)原煤平均介耗量也能控制在2.0 kg/t以下。

增加粗粒浮選尾煤再選系統(tǒng)后，浮選精煤質(zhì)量穩(wěn)定，精煤灰分<11.00%，產(chǎn)率在60.00%以上，尾煤灰分>50.00%，分選指標(biāo)良好。通過(guò)粗煤泥分選系統(tǒng)工藝優(yōu)化，完善了選煤廠分選工藝，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)煤質(zhì)變化的適應(yīng)性，原煤處理量達(dá)到并超過(guò)設(shè)計(jì)能力，最高可達(dá)360 t/h。

4 結(jié)語(yǔ)

以新型兩段多產(chǎn)品水介質(zhì)分選旋流器為核心設(shè)備構(gòu)建粗煤泥獨(dú)立分選系統(tǒng)，不僅使粗煤泥得到有效分選，而且提高了重介質(zhì)旋流器的分選精度，還使系統(tǒng)介耗量降低。建立浮選尾煤再選系統(tǒng)，有效解決了粗粒浮選煤泥的損失問(wèn)題，保證了精煤產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。粗煤泥分選系統(tǒng)工藝優(yōu)化后，該選煤廠工藝流程趨于完善，生產(chǎn)調(diào)節(jié)更具靈活性，不僅提高了資源回收率，還為煤礦的正常生產(chǎn)提供了保障，對(duì)維護(hù)企業(yè)和礦區(qū)穩(wěn)定具有重要意義。

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Optimization of coarse coal slime separating process in Shuguang coal preparation plant

WANG Jin1，2, FAN Min-qiang1

(1.Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China; 2. Shanxi Fenxi Shuguang Coal Co., Ltd., Xiaoyi, Shanxi 032308, China)

In consideration of high medium consumption, high ash content of flotation concentrate and low ash content of flotation tailings in Shuguang coal preparation plant, through analyzing causes, a new coarse coal slime separating process is employed, which consists of independent coarse coal slime separation system and coarse flotation tailings re-cleaning system using new two-stage multi-products water medium cyclone and three-products ones. The application shows that medium consumption is decreased, and capacity of processing raw coal is increased to improve recovery of the materials; it is significant for normal production in this plant, and plays an important role in maintaining the stability of enterprise and mining area as well.

coarse coal slime；coarse flotation tailings；independent separation system；re-cleaning system

TD942

B

1001-3571(2015)04-0058-03

2015-02-10

10.16447/j.cnki.cpt.2015.04.016

王 進(jìn)(1968—)，男，山西省平遙縣人，工程師，從事選煤生產(chǎn)與技術(shù)管理工作。

E-mail：abcdefchina@126.com Tel：0354-7087579