陶二矿选煤厂增设浮选系统的实践

石 焕

（煤炭科学研究总院唐山研究院，河北省唐山市，063012）

冀中能源邯郸矿业集团陶二矿选煤厂属矿井型无烟煤选煤厂，经多次改造后，现原煤入洗能力1.20M t／a。选煤厂采用无压三产品重介旋流器＋粗煤泥C S S分选＋煤泥浓缩压滤联合工艺，洗水闭路循环。根据煤质变化，原煤入洗量为230～300t／h，主要产品有洗大块、洗中块、洗小块、洗粒煤和洗末煤等品种，适用于冶金、电力、建材、化工、造气及民用等行业。目前，选煤厂煤泥数量占入洗原煤的15%～22%，且有持续增大的趋势，选煤厂现采用浓缩压滤工艺回收煤泥，未设煤泥浮选环节。为了充分利用煤炭资源、保护环境，提高选煤厂经济效益，陶二矿选煤厂决定增设煤泥浮选系统。

1 煤泥水处理系统现状

图1 改造前煤泥水流程

选煤厂现有煤泥水处理流程见图1，所有磁选机尾矿经分级浓缩旋流器组分级浓缩后，旋流器底流自流进入直径2.1m的C S S粗煤泥分选机，C S S溢流经高频筛脱水后筛上物掺入洗末煤；C S S底流经高频筛脱水后，筛上物作为粗煤泥产品出厂堆存，筛下水返回磁选尾矿桶。旋流器组溢流和C S S溢流高频筛筛下水自流进入浓缩机回收煤泥。

煤泥水采用两段浓缩工艺，煤泥水先进入一段浓缩机（直径24m）沉淀澄清，浓缩机溢流作为循环水复用，底流再给入二段浓缩机（直径20 m）。二段浓缩机基本作为尾煤快开压滤机入料缓冲池，生产中基本不出溢流，底流用快开压滤机脱水回收煤泥。

2 浮选工艺的确定

2.1 入浮煤泥性质

为研究煤泥的可浮性，对选煤厂现有压滤煤泥采样并进行试验，按照G B／T 477－2008《煤炭筛分试验方法》规定对煤样进行小筛分试验，试验结果见表1；按G B／T 4757－2001《煤粉（泥）实验室单元浮选试验方法》进行小浮选试验，矿浆浓度80g／L，捕收剂用柴油，起泡剂用G F油，试验结果见表2。

由表1可见，入浮煤泥粒度细、灰分高，入料灰分为47.24%；入料中除＋0.5mm粒度级灰分较低为12.04%，小于要求的最终精煤灰分15%外，其余各粒级灰分均大于15%；随粒度减小灰分大幅增加，－0.045mm粒级含量高达57.31%，灰分为62.24%，说明煤泥不易浮、矸石存在泥化现象。

表1 小筛分试验结果

表2 小浮选试验结果

表3 顺序评价试验结果

由表2可见，药剂总用量1000g·t－1时，随药剂油比（柴油∶G F油）增加，精煤产率和灰分均呈下降趋势。要求精煤灰分小于15%时，煤泥可浮性为极难浮。可推断增设浮选后，要求浮选精煤15%以下时，精煤产率不低于40%，尾煤灰分在60%以上。

根据is O 8858－2《硬煤—浮选试验第3部分：释放评价》试验方法对入浮煤样进行顺序评价试验，结果见表3，根据试验结果绘制产率－灰分曲线见图2，根据曲线可查出不同精煤灰分下的浮选精煤理论产率。

2.2 浮选工艺和设备的选择

由表1可知，随粒度减小，灰分大幅增加，表明矸石存在泥化现象，这与实际生产情况相符。入浮煤泥中－0.045mm细粒级含量高达57.31%，灰分高为62.24%，为减轻高灰细泥对浮选精煤的污染，最终采用直接浮选工艺。

根据入浮煤泥中细粒级含量高、粒度细的特点，最终确定选用快开压滤机作为浮选精煤脱水设备。快开压滤机与传统隔膜式精煤压滤机相比，特点是快速打开多块滤板，卸料时间缩短，处理量大大增加，设备选用台数减少，产品水分较真空过滤机低，对煤泥变化适应性较强。浮精脱水设备选用K X G Z 350／1600－U型精煤快开压滤机2台。

图2 顺序评价试验结果

浮选设备选用天地科技股份有限公司唐山分公司生产的X J M－K S 24型浮选机，该机适应能力强，集矿浆预处理和浮选机分选于一体，与常规浮选工艺配置相比，能有效降低厂房布置高度和长度，浮选机矿浆处理能力600～850m3／h，干煤泥处理量可达80t／h，满足入浮矿浆量和煤泥量的要求。

3 工艺改造

本次改造主要包括两部分内容，一是补套浮选车间及相关设施，二是单独回收矸石磁选机尾矿，避免高灰细泥再次入浮恶化浮选分选效果。

矸石磁选机尾矿单独回收系统改造在现有主厂房内进行，需增加浓缩旋流器组和振动弧形筛各1台，矸石磁选机尾矿经浓缩旋流器组浓缩分级、振动弧形筛脱水后，弧形筛筛上矸石粗煤泥给入C S S底流高频筛最终脱水后掺入粗煤泥产品，旋流器溢流和弧形筛筛下水入浓缩机。

补套浮选车间位于主厂房西北侧，主体采用钢结构，楼板采用混凝土现浇楼板。浮选车间二层与主厂房之间设联系通道。精、中磁选机尾矿经现有浓缩旋流器分级和浓缩后，旋流器组溢流和C S S分选机溢流高频筛筛下水利用现有管路自流进入浮选入料缓冲池，经泵给入浮选机进行分选，浮选精煤泡沫自流入精矿缓冲桶后由泵打入快开压滤机脱水，浮精产品经刮板输送机和带式输送机转载出厂落地，压滤机滤液自流进入循环水池（也可流入浓缩机）；浮选机尾矿添加絮凝剂后自流进入现有直径24m高效浓缩池澄清，利用现有煤泥水系统回收尾煤，循环水复用。改造后煤泥水处理流程见图3。

图3 改造后煤泥水处理流程

4 改造实施效果

新建浮选车间内设备顺利投入生产。生产采样时，由于矸石磁尾回收系统设备已安装完毕但尚未投入使用，所有磁选机尾矿均进入煤泥浓缩旋流器。浮选机生产采样结果、相应精煤灰分下浮选精煤理论产率和浮选数量效率见表4。

表4 浮选生产采样结果及效率

由表4可看出：

（1）浮选精煤灰分达到了设计要求，通过药剂用量调整可控制在15%以下。

（2）浮选机工业生产效果整体上优于实验室小浮选试验结果，相近精煤灰分时，浮精产率和尾煤灰分高于小浮选试验。

（3）浮选机浮选效率大于80%，取得了良好的分选效果。

改造后，补套浮选后，提高了全厂精煤产率。入浮煤泥占入洗原煤按保守值15%计算，浮精产率按40%计算，则可增加精煤产率6%，年增加精煤7.2万t，经济效益显著。同时，增设浮选后，进入浓缩机的煤泥总量最低减少40%，为降低洗水浓度提供了有力的保证，减轻了尾煤压滤车间设备压力。

5 结语

浮选系统正常、高效运行是提高资源利用率、增加企业经济效益的有效途径，陶二矿浮选系统的生产实践表明，该厂浮选系统工艺设计合理，设备运行可靠，提高了精煤产率，有效回收了精煤资源，取得了良好的经济效益，同时也为无烟煤选煤厂煤泥浮选提供了有益的参考。