河南利源煤焦集团有限公司选煤厂浮选系统技术改造实践

冯保富，王 鹏，吴学林，江明东

（1.河南利源煤焦集团有限公司选煤厂，河南 安阳 455000;2.唐山森普工程设计有限公司，河北 唐山 064000）

1 概述

河南利源煤焦集团有限公司选煤厂 (以下简称利源选煤厂)隶属于河南省安阳市安阳县利源集团，设计处理能力为1.20 Mt/a，生产采用原煤不脱泥、不分级无压给料三产品重介质旋流器分选+煤泥浮选联合工艺。自该厂建成投产以来，浮选系统一直存在着精煤压滤机处理能力不足，滤饼灰分高且波动大等问题，给生产造成了很大影响，严重影响了选煤厂的经济效益。为稳定产品质量，提升系统处理能力，利源选煤厂于2013年11月对浮选系统进行了技术改造。

2 存在问题及分析

利源选煤厂原浮选系统工艺流程 (图1)为:精煤磁选尾矿经精煤泥弧形筛分级为粗粒级的筛上物和细粒级的筛下水，筛下水自流至浮选入料缓冲池，用泵输送至矿浆预处理器，之后进入浮选;浮选机分选出的浮选尾矿进入煤泥水系统进行处理，浮选精矿则与精煤泥弧形筛筛上物混合，进入沉降过滤式离心机进行脱水回收，成为最终精煤产品;离心机离心液和滤液采用压滤机脱水回收，压滤后的滤饼也掺入最终精煤产品，压滤机滤液则进入循环水池。在实际生产中，利源选煤厂浮选精煤脱水系统主要存在精煤压滤机压滤周期长、处理能力不足，滤饼灰分高且波动大的问题。

图1 原浮选系统工艺流程Fig.1 The flowsheet of raw coal flotation system

2.1 精煤压滤机压滤周期长，处理能力不足

原设计浮选精煤采用沉降过滤式离心机进行一次脱水回收，沉降过滤式离心机的离心液和滤液采用一台XMGZ350/1600型压滤机进行二次脱水回收。在实际生产时，压滤机压滤周期长达1 h，入料时间在50 min以上，如果缩短入料时间，则会导致滤饼夹心甚至不成饼，造成卸料困难，并影响后续运输设备的正常运行。由于压滤周期长，导致压滤机处理能力不足，只有通过降低原煤处理量来维持系统的连续运行，从而制约了整个生产系统的处理能力，因此选煤厂投产后一直未能达到设计处理能力［1］。

通过分析发现，造成这种情况的主要原因是压滤机压滤速度慢。压滤速度慢则是因为入料浓度低、粒度组成细造成的，尤其是入料中＜0.045 mm粒级含量高，对压滤速度的提高极为不利［2－3］。从图1可知:压滤机入料为沉降过滤式离心机的离心液和滤液的混合物，该离心机主要回收入料中＞0.045 mm的粗粒级部分，超过70%以上的＜0.045 mm的细粒级物料随离心液和滤液排出，因此沉降过滤式离心机的滤液、离心液混合物浓度低，固体物粒度细。为此，对沉降过滤式离心机的滤液、离心液混合物进行采样，并进行了浓度检测和小筛分试验，测得浓度为80～100 g/L之间，小筛分试验结果见表1。

从表1数据可以看出，滤液和离心液混合物中＜0.045 mm细粒级产率高达72.71%，该部分物料在滤布上形成过滤层后阻碍了滤液的通过，导致过滤速度大幅度降低，加之入料浓度低，仅为80～100 g/L，因此致使生产中压滤周期长达60 min以上［4－5］。

表1 离心液、滤液小筛分试验结果Table 1 Sieve analysis of centrifugate and filtrate %

2.2 滤饼灰分高且波动大

在生产中，当浮选精矿灰分在10%时，精煤压滤机滤饼灰分为12%～15%，高出浮选精矿灰分2～5个百分点，而且极不稳定，易发生大幅度波动，严重影响了最终精煤产品质量。分析原因，认为主要有以下两点:一是沉降过滤式离心机将入料中灰分较低的粗粒级物料大部分回收，而高灰分的细粒级部分大部分随离心液、滤液排出，成为精煤压滤机入料，导致灰分升高［6］;二是当精煤泥弧形筛脱水效果不好，出现“跑水”时，就会导致一部分高灰分的细粒级物料不经浮选机分选而直接进入沉降过滤式离心机，然后随离心液、滤液进入压滤机入料，从而造成灰分发生波动［7］。

3 技术改造

3.1 方案比选

根据以上的分析，制定了如下三个技术改造方案:

(1)方案1。此方案主要通过改善压滤机入料性质 (增加浓度、减少细泥含量)、减少入料量来解决处理能力不足的问题，同时降低压滤精煤灰分。具体方法为:增加一台FMJ20－2型喷射式浮选机作为二次浮选机，布置在主厂房4层，新增浮选机主要处理沉降过滤式离心机的离心液和滤液，在必要时也可从原有矿浆预处理器溢流管分流一部分入浮煤浆进入新增浮选机，以减轻原有浮选机负荷。新增的二次浮选机的浮选精矿再进行压滤，浮选精矿浓度一般可达200 g/L以上，灰分可控、可调。由于二次浮选尾矿排出了约60%～70%的煤泥水及高灰细泥，减少了压滤机的入料量，改善了精煤压滤机入料粒度组成，因而提高了压滤速度，为一次浮选提高浮选精煤产率和尾矿灰分，进而提高综合精煤产率创造了有利条件［9－10］。

(2)方案2。该方案主要通过增加压滤机数量来解决处理能力不足的问题。方案如下:在现有主厂房外增设压滤车间，增加一台精煤压滤机，并相应增加配套入料泵、刮板输送机等配套设备;改造现有两台精煤泥振动弧形筛，增加击打器，增强弧形筛泄水能力。

(3)方案3。该方案主要通过改善压滤机入料性质 (增加浓度、减少细泥含量)、减少入料量的同时增加压滤机数量来解决处理能力不足的问题，在方案一的基础上，在现有主厂房外增设压滤车间，增加一台精煤压滤机，并相应增加配套入料泵、刮板输送机等配套设备。

在综合考虑投资、改造效果、厂房内部空间、厂房外场地条件以及对选煤生产的影响等因素后，最终选择了方案1。

3.2 改造的实施

此次技改增加了一台FMJ20－2型喷射式浮选机及相关辅助设备，将浮选机布置在主厂房4层，用于分选沉降过滤式离心机的离心液和滤液，选出的精矿仍使用原有精煤压滤机脱水回收，尾矿进入煤泥水处理系统。改造后的工艺流程如图2所示。

图2 改造后的浮选系统工艺流程Fig.2 The modified flowsheet of flotation system

3.3 改造效果

技术改造完成后，取得了明显的效果:

(1)精煤产率增加。虽然通过二次浮选排除了原压滤机入料中的大部分高灰细泥，减少了压滤机的固体入料量，但由于提高了压滤入料浓度，改善了粒度组成，使压滤机压滤速度提高，为一次浮选提高精煤产率创造了条件，使一次浮选精煤产率得到提高［11］。改造前，精煤压滤机每个生产班平均压滤11.41个循环，改造后提高至15.5个循环，并且改造后全厂精煤产率提高1.9个百分点。

(2)压滤精煤灰分降低，改善了精煤产品质量。改造前压滤精煤灰分基本在12.0% ～15.0%之间;改造后压滤精煤灰分降至9.0%～10.0%，最高降幅达6个百分点。

(3)精煤压滤机入料浓度升高，压滤机入料时间缩短。改造后，压滤机的入料浓度由原来的80～100 g/L提高到280 g/L左右，压滤机入料时间缩短30%。

(4)压滤精煤灰分可控、可调，质量稳定。改造前，压滤机入料为沉降过滤式离心机的滤液和离心液，灰分不能调控，且不稳定，在12.0%～15.0%的范围内波动;改造后，压滤机入料为二次浮选机的精矿，灰分可以通过二次浮选机进行调整和控制，质量稳定。

(5)尾煤压滤机滤饼灰分升高，尾煤泥量减少。入选焦煤和瘦煤时，尾煤压滤机滤饼灰分较技改前分别提高5个百分点和6个百分点。技改前尾煤压滤机平均每班压滤7.67个循环，技改后减少至4个循环，减少了47.85%。

技改前后技术指标对比如表2所示。

表2 技改前后相关指标对比Table 2 The comparative analysis of technical indexes before and after modification

4 效益分析

利源选煤厂年实际入选原煤约75万t，如果精煤产率提高1.91个百分点，每年可多回收精煤1.425万t，精煤与尾煤泥差价按300元/t计算，则每年可增销售收入300×1.425=427.5万元。扣除新增电耗、浮选药剂费用、设备维护费用、人员工资和资产折旧等费用100万元，则每年可创造经济效益327.5万元。

5 结语

本次技术改造受投资、场地以及不影响正常生产等因素的限制，仅实施了增加一台二次浮选机的局部改造，虽没有彻底解决整个浮选系统处理能力不足的问题，但依然取得了明显的效果，不但提高了精煤产率，而且降低和稳定了压滤精煤的灰分，从而提高和稳定了精煤产品的质量，创造出了可观的经济效益，同时也为其他选煤现场类似问题的解决提供了有益参考。

［1］吴大为.浮游选煤技术 ［M］徐州:中国矿业大学出版社，2004:121.

［2］马喜君，王 辉.新型精煤压滤机脱水机理的探讨［J］.选煤技术，2002(6):40－42.

［3］谢广元，马喜君，欧泽深，等.新型精煤压滤机与脱水工艺的研究［J］.选煤技术，1999(6):4－6.

［4］倪建军，谢广元，马喜君.精煤压滤产品水分的数学模型 ［J］.选煤技术，2001(5):24－26.

［5］王雪伟，张文军，胡格伟，等.煤泥离心过滤和机械压滤的滤饼层粒度分布及其影响 ［J］.煤炭学报，2014(10):87－91.

［6］佟顺增，夏灵勇，桂夏辉，等.高灰难选煤泥分级浮选试验研究 ［J］.选煤技术，2011(5):18－20.

［7］王万民，姜 云，李 强，等.煤泥两段浮选－两段脱水回收工艺在友谊选煤厂的应用［J］.煤炭加工与综合利用，2010(2):7－11.

［8］赵树彦，江明东，许红娜，等.中国第三代FJC系列煤用喷射式浮选机的应用实践［J］.煤炭加工与综合利用，2006(5):22－24.

［9］史英祥.煤泥浮选工艺流程的探讨 ［J］.选煤技术，2012(5):33－35.

［10］李振涛，张悦秋，谢广元，等.煤泥分级浮选工艺关键技术的分析 ［J］.选煤技术，2007(5):49－51.

［11］陶宇好.二次浮选工艺改造 ［J］.洁净煤技术，2005(3):33－35.