涡北选煤厂二次浮选工艺改造与实践

郭崇涛

(淮北矿业集团涡北选煤厂，安徽 淮北 235000)

涡北选煤厂二次浮选工艺改造与实践

郭崇涛

(淮北矿业集团涡北选煤厂，安徽 淮北 235000)

简要阐述了二次浮选工艺产生的背景。分别从试验数据和生产指标两个角度，分析了涡北选煤厂进行二次浮选改造的必要性。改造前后浮选系统经济技术指标对比表明，涡北选煤厂通过实施二次浮选工艺改造，取得了降低浮选精煤灰分，提高浮选精煤产率，稳定产品质量，提高选煤厂的经济效益的良好效果。

浮选；二次浮选；二次浮选工艺；浮选精煤产率；浮选尾煤灰分

近年来，我国每年生产的原煤中含有2亿t以上的<0.5 mm粒级细粒煤，而浮选是处理高灰细粒煤泥行之有效的洗选方法[1]。目前我国多数选煤厂采用的是依靠操作参数控制浮选效果的常规一次浮选工艺。常规浮选工艺系统简单、高效，但随着采煤机械化程度的提高以及原煤煤质变差，浮选入料中高灰细泥含量逐渐增大[2-3]，导致常规浮选工艺在处理高灰、高细泥含量煤泥时，普遍存在分选精度不高、精煤灰分偏高[4]、分选效果稳定性较差的缺点。另一方面，当前我国能源消费增速放缓，冶炼行业不断压缩生产成本，要求炼焦精煤的灰分越来越低，质量要求越来越苛刻。

在煤质变化和政策性降灰的双重影响下，常规一次浮选工艺在炼焦煤选煤厂生产中的弊端凸显，导致浮选精煤的质量和产率无法兼顾，严重制约了选煤厂的经济效益和市场竞争力[5]。改造工艺、增加新设备、采用新型药剂都是改善浮选效果的有效途径，但新设备投资较大，经济性差；新型药剂试验安全性不足，周期较长；相对而言，改造工艺对于已建成的选煤厂最符合安全、经济一体化。基于此，目前一些选煤厂的浮选改造均是从工艺改造入手，将常规一次浮选工艺改造为二次浮选工艺[6]。所谓二次浮选工艺，即对一次浮选精矿再进行二次精选，两次浮选尾矿作为最终浮选尾矿的浮选工艺系统。

1 概述

涡北选煤厂隶属于淮北矿业集团，是一座设计处理能力为12.0 Mt/a的大型中央型炼焦煤选煤厂。该厂分两期建设，其中一期处理能力为6.0 Mt/a，主要入选涡阳矿区的原煤，煤种为焦煤和肥煤，精煤产品由重选精煤、粗精煤泥和浮选精煤三部分构成。该厂目前有两个独立的分选工艺系统，均采用了不脱泥无压给料三产品重介旋流器+煤泥浮选+尾煤压滤的分选工艺(图1)。

随着国家对煤炭产能的控制，以及用户对精煤产品质量要求的不断提高，增加资源回收率，提高产品质量势在必行。集团公司通过分析煤炭市场，结合自身煤质特点，及时调整产品结构，提出了降灰提质要求。由于涡北选煤厂入浮煤泥中高灰细泥含量高[7]，可浮性差，浮选精煤细泥夹带严重，灰分偏高[8]，为保证总精煤质量，必须压低重介精煤灰分，牺牲产率，即重介为浮选“背灰”。近年来，涡北选煤厂入选原煤中细粒含量逐年升高，浮选精煤占总精煤产品的比例越来越大，因此优化浮选工艺系统，提高浮选精煤产率和质量，是提高选煤厂生产效率，稳定产品质量的关键。

图1 涡北选煤厂工艺流程图

2 改造必要性

2.1 煤泥浮选特性

表1所示为涡北选煤厂入浮煤泥的分步释放试验结果。从表1可以看出，从理论上讲，通过浮选可以得到要求灰分(11.0%)以下的精煤产品，且产率在60%以上。

按照与分步释放等同的试验条件进行煤泥单元浮选试验，试验结果见表2。由表2可以看出，在试验条件下得到的浮选精煤灰分(13.84%)较高，而尾煤灰分偏低。单元浮选试验的浮选精煤灰分不能满足选煤厂生产要求，而且与分步释放的预测结果差距较大。分析认为主要是因为入浮煤泥中高灰细泥含量高，且可浮性差。高灰细泥含量高，易使精煤受到细泥的污染，从而造成浮选精煤灰分偏高；选择性变差，则会出现尾煤跑煤现象。因此，如何避免高灰细泥进入精煤(或者说如何脱除精煤中的高灰细泥)是工艺改造必须考虑的问题。

表1 涡北选煤厂煤泥分步释放试验结果

表2 涡北选煤厂煤泥单元浮选试验结果

2.2 生产状况分析

2.2.1 浮选精煤灰分高，重介“背灰”严重

涡北选煤厂浮选精煤量大，浮精量占总精煤量的近40%，其中洗选焦煤时，浮精比例达到45%以上。然而，浮选精煤灰分控制区间高出混精煤灰分2个级别，为保证混精煤质量，重介系统被迫降灰，牺牲产率，因此在实际生产中，重介为浮选“背灰”严重。

2.2.2 一次浮选分选精度不足，第三、四室精矿灰分偏高

表3所示为涡北选煤厂浮选机单机检查试验结果。从表3可以看出，浮选机一至四室灰分呈依次升高趋势，且各室灰分差距较大，其中第三、四室的精矿灰分分别高达14.60%和17.56%，远高于一二室精矿灰分，这也正是造成浮选精煤整体灰分居高不下的原因。出现这种现象的根本原因是：一次浮选机入料中<0.075 mm粒级含量较高，达到58.25%；并且一次浮选机的分选精度不足，造成各室精矿中高灰细泥含量不同，其中第三、四室精矿中<0.075 mm粒级含量均高于60%。

表3 涡北选煤厂浮选机单机检查试验结果

综上所述，涡北选煤厂的煤泥中高灰细泥含量高、可浮性较差，浮选机第三、四室精煤中高灰细泥含量较高，导致浮选精煤整体灰分较高。结合实验室对煤泥的分步释放和单元试验结果，需要对浮选机的三、四室精矿进行二次精选，以达到降灰提质效果。

3 浮选工艺改造

3.1 改造前浮选工艺

涡北选煤厂原有两套浮选生产系统，每套系统由3台矿浆准备器和3台XJM-SA20四室浮选机组成，浮选工艺流程如图2(a)所示。

图2 涡北选煤厂浮选工艺流程图

生产时，浓缩机底流经底流泵输送至矿浆准备器，与浮选药剂充分混合后，自流进入浮选机；浮选精矿由加压过滤机脱水后作为浮精产品，滤液返回至浮选系统作为稀释水。

3.2 改造后的工艺

二次浮选工艺改造重点在于改变一次浮选机第三、四室精矿和加压过滤机滤液水的去向。具体做法是：将原来直接进入加压过滤机脱水的一次浮选机的三、四室精矿，改为经加药调浆后，进入二次浮选机进行精选，将一次浮选的第一、二室精矿和二次浮选精矿经加压过滤机脱水后成为浮选精煤产品；将原进入一次浮选机的加压过滤机的滤液改为二次浮选的稀释水，在滤液池液位低时，用循环水作为补加水，以保证二次浮选的正常运行。改造后的工艺如图2(b)所示。

4 改造效果分析

4.1 二次浮选降灰效果明显

表4所示为二次浮选工艺单机检查结果，表5所示为浮选系统改造前后浮选总精煤灰分对比情况。

表4 二次浮选工艺单机检查结果

从表4可以看出，二次浮选尾矿中<0.074 mm粒级的含量达到91.86%，且该粒度级的灰分接近60%。这充分说明在二次浮选的精选作业中，大量的高灰细泥从尾矿排出，减少了对精煤的污染，二次浮选的脱泥效果十分显著。通过二次浮选的精选脱泥，一次浮选机三、四室精矿灰分由14.84%降至10.85%，二次浮选降灰幅度达到3.99个百分点。由表5可知，与改造前相比，改造后浮选精煤的整体灰分也随之降低了0.25个百分点。

表5 改造前后浮选总精煤灰分对比

4.2 浮精产量和质量同步提升

表6为改造前后生产指标的对比情况。由表6可以看出，改造前，一次浮选工艺存在多回收精煤则精煤灰分不达标，少回收精煤则精煤产率低的问题[9]。在精煤质量和产率的双重压力下，浮选系统的操作难度大，浮选精煤质量与产率难以兼顾。改造后，有了二次浮选的保障，浮选系统对入浮矿浆的适应性增强，同时也解放了一次浮选的操作，一次浮选可以全力回收，二次浮选再脱泥降灰，既稳定了质量，又保证了产率。

表6 改造前后生产指标对比

与改造前相比，改造后加压过滤机吨煤排料板数平均提高了0.011板，浮精量占混精煤比例平均提高了3.34个百分点，尾矿灰分平均提高了2.89个百分点。二次浮选改造后，精煤产率约提高了0.7个百分点。

4.3 尾矿产率降低，灰分升高，发热量降低

由表7所列改造前后压滤煤泥指标可以看出，二次浮选改造后，压滤煤泥的各项指标呈现良好的态势。与改造前相比，煤泥灰分平均提升2.02个百分点(含中矸磁尾截粗后细泥部分)，煤泥产率平均下降0.75个百分点，发热量平均降低2.09 MJ/kg。这从另一侧面说明，随着浮选效果的提升，煤泥中的精煤含量逐步降低，尾矿中带煤量减少。

表7 改造前后压滤煤泥指标对比情况

4.4 经济效益与社会效益

按照年入选原煤350万t，精煤产率提升0.7个百分点，煤泥平均价格100元/t，精煤综合价格630元/t计算，二次浮选工艺改造后，年销售收入将增加：350万t×0.70%×(630元/t-100元/t)=1 299万元。

二次浮选改造共花费205万元，改造成本按5年时间均分。改造后，吨原煤油耗增加0.015 kg，用电设备增加7台45 kW搅拌电机和4台2.2 kW刮泡电机，油价按照7.0元/ kg、电价按照0.55元/(kW·h)，两个系统的原煤处理量按照1 400 t/h计算，不考虑人工、管理等成本，则生产成本增加：205万元/5+0.55元/(kW·h)×[(45 kW×7+2.2 kW×4)×350万t/(1 400 t/h) ]+7.0元/ kg ×(0.015 kg/t ×350万t )=122.27万元。

综上所述，二次浮选改造后每年可增加销售收入：1 299万元-122.27万元=1 176.73万元。并且二次浮选改造后，可缓解重介“背灰”的问题，为重介系统挖潜提供了一定的灰分空间。随着浮选效果不断提升，煤炭资源将得到更加充分的利用，对于环境保护也将起到积极的作用。

5 结语

涡北选煤厂二次浮选改造有效弥补了一次浮选能力的不足，降低了操作难度，增强了浮选的稳定性，提高了选煤厂的经济效益。生产实践表明，通过二次浮选的脱泥降灰，不仅浮选精煤质量得到保证，浮选精煤产率提高，煤泥产率降低，同时为重介系统挖潜提供了充分空间，为选煤厂提质增效提供了前提。

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Application of the innovated secondary flotation process at Guobei Coal Preparation Plant

GUO Chong-tao

(Guobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei 235000, Anhui, China)

A brief account is made in the paper of the background of the development of the secondary flotation process, as well as the necessity to apply the renovated secondary flotation process at Guobei Coal Preparation Plant as viewed from the angles of experimental data and flotation indices. As evidenced by the comparison of the techno-economic indices of the flotation circuit before and after the renovation, the application of the renovated secondary flotation process has led to reduced concentrate ash, increased concentrate yield, more consistent flotation products and much improved economic result.

flotation; secondary flotation; secondary flotation circuit; concentrate yield; ash of tailings

1001-3571(2016)04-0028-05

TD943

B

2016-06-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.008

郭崇涛(1965— )，男，安徽省淮北市人，高级工程师，从事选煤生产与管理工作。

E-mail：gct_lxc@hbcoal.com Tel：0561-4899152

郭崇涛. 涡北选煤厂二次浮选工艺改造与实践[J]. 选煤技术，2016(4)：28-32.