邯郸洗选厂浮选精煤掺粗降水提效实践

2016-01-19王志强李红军

选煤技术 2016年2期

王志强，李红军

(冀中能源峰峰集团邯郸洗选厂，河北邯郸 056000)

1 概述

冀中能源峰峰集团邯郸洗选厂是一座中央型炼焦煤选煤厂，于1959年12月投产，是新中国自行设计并施工的第一座选煤厂。2011年，邯郸洗选厂进行了新一轮技术改造，改造后形成了50～1 mm粒级脱泥无压三产品重介旋流器分选，1～0.4 mm粒级CSS粗煤泥分选机分选， 0.4～0.125 mm粒级浮选机分选、<0.125 mm粒级浮选柱分选的四粒级分段式选煤工艺，实现了选煤工艺精细化、技术装备国际化、控制技术数字化、先进技术集成化、组织生产简单化的技改目标[1]。

近年来，随着市场经济下行压力加大，煤炭市场已经进入寒冬，炼焦精煤价格一降再降，市场形势严峻，企业生存压力巨大。为了增强精煤产品的竞争力，邯郸洗选厂提出了精煤各项指标保稳定、再提高的要求。在精煤质量上，邯郸洗选厂精煤水分合格率一直在87%左右，不能满足用户要求，主要原因在于浮选精煤压滤成饼后水分高且不稳定，从而影响了最终精煤水分。为此，邯郸洗选厂技术人员积极研究对策，并借鉴国内选煤厂成功案例，组织实施了向浮选精煤中掺入粗精煤的技术措施，以求降低浮选精煤水分，保证最终精煤水分。

2 存在问题与分析

2.1 原煤煤泥含量大，浮选精煤粒度偏细，压滤机滤饼水分高

邯郸洗选厂入选的原煤是峰峰集团内部梧桐庄、羊渠河、通二、牛儿庄四个矿别的煤种(表1)，通过不同比例配煤入选，产出焦煤、肥煤和瘦煤。由于这些矿的原煤中煤泥含量较高(普遍在30%左右)，导致选煤厂最终浮选精煤中<0.045mm粒级含量也高，由表2可以看出，浮选精煤中<0.045mm粒级含量高达50%左右，从而导致压滤机滤饼水分大，进料时间长等一系列问题。

表1 各矿别原煤全级浮沉试验综合表Table 1 Composite float and sink data of the raw coal from different mines %

表2 浮选精煤粒度组成Table 2 Size composition of flotation concentrate

2.2 浮选精煤泡沫过多，使压滤机处理能力降低，导致精矿箱冒料

从理论和实际来看，由于邯郸洗选厂浮选精矿过细，泡沫量大，不利于压滤机入料泵的上料，因此降低了压滤机的处理能力，从而导致精矿外溢。同时,由于现有厂房限制，精煤压滤机只能安装5台，因此当两个选煤系统正常生产时(小时处理量为670 t)，5台压滤机无法有效处理产生的浮选精煤量，使精矿箱频繁冒料，不仅造成精煤浪费，而且最终导致系统被迫减量。因此，精煤压滤机的效率问题是影响邯郸洗选厂产能提高的一个瓶颈。

3 工艺方案的研究与试验

根据相关资料，粒度组成均匀的物料，颗粒间空隙较大，虽然容纳比较多的水分，但其水分容易受重力作用排除；而粒度组成不均匀的物料，细粒将充填在粗颗粒孔隙中，使颗粒间空隙较小，其水分较难排除，特别是<0.045 mm粒级物料含量，对脱水效果影响很大:当<0.045 mm粒级含量<20%时，通常对产品水分的影响不显著；当其含量超过20%时，就会给产品脱水造成困难[2-5]。

因此，对于粒度组成较细的浮选精煤，合理地向其中掺入粗颗粒，可有效改善浮选精煤粒度组成，不仅有利于脱水，并且还有利于浮选精煤消泡。浮选精煤泡沫是气-液-固三相泡沫，在浮选精矿中，固体颗粒吸附在气泡上，延缓了三相泡沫液膜层变薄，防止了气泡兼并，还增加了气泡的机械强度，这均不利于气泡的破裂。细颗粒比表面积很大，表面能很高，因此能够稳定地粘附在气泡上，固体颗粒越小越有利于气泡的稳定；当固体颗粒的粒度超过某个固定值时，它会降低泡沫的稳定性，原因是大颗粒受重力影响较大，很难稳定粘附在气泡上，当颗粒从气泡上脱落时，原来与颗粒接触的液膜会被拉伸变薄，造成液体流失，加速泡沫破灭。因此，浮选精煤中掺入粗颗粒精煤有利于浮选泡沫消除[6-8]。

在借鉴同行业成功经验[9-11]与结合本厂实际的基础上，邯郸洗选厂决定将现有的CSS粗煤泥分选机部分精煤掺配进入浮选精煤，以使浮选压滤精煤粒度均匀，并减少浮选泡沫，实现降低水分，提高压滤效率的目的。

3.1 工艺方案可行性分析与试验

3.1.1 压滤机精煤和CSS粗煤泥分选机溢流粒度组成分析

通过多次测定压滤机滤饼粒度组成，发现浮选精煤滤饼中<0.045 mm粒级含量在50%左右，水分为24%～26%，细颗粒偏多(表2)。而CSS粗煤泥分选机精煤的溢流粒度较粗，>0.45 mm粒级颗粒含量在50%左右(表3)，经过筛缝0.5 mm弧形筛脱水降灰后，<0.074 mm粒级仅为0.6%(表4)。

表3 CSS粗煤泥分选机溢流粒度组成Table 3 Size composition of overflow of CSS %

表4 CSS粗煤泥分选机精煤弧形筛检查结果Table 4 Analysis of the result of Testing on clean coalof CSS with sieve bend %

CSS粗煤泥分选机溢流经过弧形筛后,灰分基本在10%～11%之间，适宜掺入浮选精煤。基于国内已有成功案例，且CSS粗煤泥分选机溢流脱泥后灰分符合要求，因此选煤厂决定将部分CSS粗煤泥分选机溢流掺入浮选精煤，以改善压滤机压滤效果。

3.1.2 工艺方案的确定

通过试验可知掺粗可行，故初步确定如下工艺方案：引部分CSS粗煤泥分选机溢流到新增设的弧形筛上进行脱水降灰，弧形筛筛上物直接掺入浮选精煤中，混合后的精煤再进入压滤机进行压榨脱水，筛下液再返回浮选入料。同时，结合厂房的地势，从五层楼顶的CSS粗煤泥分选机溢流管处直接引管路到四层浮选精矿箱上设置的弧形筛，靠自流即可实现掺入，筛下水也是靠自流进入一层煤泥桶。掺粗工艺流程如图1所示。

图1 掺粗工艺流程Fig.1 Flotation concentrate and coarse slime blending flowsheet

3.2 工艺设备的安装

结合厂房现有的空间条件，首先选定在四层浮选机的空余空间处(此处正好位于浮选机精矿槽箱上方)安装1.5 m宽弧形筛，然后从厂房五层楼顶的CSS粗煤泥分选机溢流管处接 DN100(4寸)管路至四楼的弧形筛上。

由于CSS粗煤泥分选机溢流灰分高，不能直接掺入浮选精煤中，为了降低弧形筛筛上粗精煤颗粒灰分，又在弧形筛上增加了一道喷淋水，同时安装了邯郸洗选厂自主研制的击打器(图2)，以改善弧形筛脱泥降灰效果，确保脱泥后掺入浮选精煤中的CSS粗煤泥分选机溢流灰分稳定在10.00%～11.00%之间。

1—击打臂；2—击打块；3—固定螺栓；4—限位；5—提升杆；6—滑道轮；7—固定基础板；8—固定螺栓；9—固定螺母；10—固定杆；11—限位板；12—电机；13—偏心轮

3.3 掺粗后压滤入料的粒度组成与产品水分

上述工艺改造完成后，邯郸洗选厂又进行了一系列的调整采样试验，在掺粗的管道前端安装了蝶阀闸门，在闸门不同开度条件下进行了试验。试验结果见表5、表6。

表5 436#、437#快开压滤机产品水分对比Table 5 Comparison of moistures of cake products of quick-open filter presses 436# and 437# %

表6 掺粗前后压滤入料粒度组成对比Table 6 Size compositions of cake product of each filter press before and after coarse slime is blended %

从表6数据可知，掺入CSS粗煤泥分选机精煤后，436#、437#压滤机精煤水分整体降低，其中入料闸门开度为5%时水分降低的幅度比闸门开度为4%时要大。掺粗后，>0.074 mm以上粒级增加比较明显。之后将掺粗比例逐渐增加又进行了一系列试验，最终确定入料闸门开度为6%。通过连续进行综合采样，得到如表7、表8所示的试验结果。从表7、表8中可以看出，浮选精煤经过掺粗后，>0.074 mm粒级含量增加了13个百分点左右，而综合水分降低了2个百分点左右，可见掺粗降水效果十分明显。

表7 浮选精煤掺粗前后产品粒度组成对比Table 7 Size compositions of flotation concentratebefore and after coarse slime is blended

表8 压滤机单机水分和灰分试验结果Table 8 Result of test on ash and moisture of cake product of individual filter press

3.4 压滤机工作效率对比分析

通过掺粗，有效地避免了精矿箱的冒料情况，使原煤处理量不需要再因冒料而减量，压滤机的工作效率也明显提高(表9)，使压滤机压滤周期缩短，卸料速度加快。

表9 压滤机压滤效果对比Table 9 Comparison of performances of filter pressbefore and after coarse slime is blended

4 改造效果及效益分析

(1)压滤精煤掺粗技改项目完成后，浮选压滤精煤水分从25%降低到23%。按压滤精煤占总精煤量30%计算，压滤精煤水分降低2个百分点，总精煤销售水分可降低0.6个百分点，精煤销售合格率可提高到90%以上，全年减少因精煤水分不合格扣款43.2万元。同时满足了用户需求，提升了产品的竞争力，达到了以产促销的目的。

(2)压滤精煤掺粗后，提高了压滤机工作效率。使压滤机压滤周期变短，由原来的一个循环20 min左右缩短到15 min左右，并且卸料速度加快，由每小时卸料3次增加每小时卸4次，并实现了停开一台压滤机，每天节约用电2 112 kW·h，年节约电费46.25万元。

(3)压滤精煤掺粗后，压滤机不再是制约原煤入选量提高的瓶颈，原煤小时处理量由原来的650 t/h提高到670 t/h。因原煤小时处理量的提高，每天全厂生产系统实现了提前半小时停止运行，全年可减少生产系统运行时间180 h。按全厂生产系统总装机容量6 700 kW计算，则全年可以节约电费72.36万元。

三项合计，压滤精煤掺粗后可增效161.81万元/a，经济效益非常可观。。