某选煤厂选煤工艺及系统优化研究

李小建

(西山煤电集团公司东曲煤矿，山西 太原 030200)

引 言

现阶段煤炭是我国的第一能源，我国无论是煤炭消耗还是生产都稳居世界前列。对煤炭进行选洗是节约利用资源及有效提高综合利用率的重要方法。煤炭选洗又被称为选煤，是利用煤与各种杂质物理与化学性质上的差异，通过各种方法与工艺使煤与其他杂质分离的方法，一般通过选煤可以去掉煤中60%左右的灰分和30%左右的全硫。

1 选煤工艺流程简介

山西太原某选煤厂是一座大型的现代化选煤厂，1985年开始建设时设计年洗煤量为300万t，截止到目前选煤厂最高洗煤量达到了500万t，其主要的产品为各类精煤。

山西太原某选煤厂的主要选煤工艺流程如下。

1) 毛煤从矿井出来到达缓冲仓后，通过带式输送机运送至分级筛，两台分级筛通过筛孔为5 cm及30 cm的分级筛选，将超过30 cm的送到手选皮带；把5 cm～30 cm的筛到动筛系统来排矸石，排出来的矸石送到矸石山，其余的运输至块煤仓；小于5 cm的被送到原煤仓。

2) 小于5 cm的原煤经过跳汰机入洗后，将跳汰矸石输送到矸石仓；精煤被跳汰后然后经过脱水筛脱水，接着被送至精煤仓。分级筛下水后分别经过浓缩机、压滤机对其浓缩和脱水后，滤液水流入循环水系统。

2 选煤工艺主要存在的问题

通过对该选煤厂的工艺及其实地应用研究，发现该选煤工艺主要存在如下几方面问题。

1) 利用原有工艺，很难使精煤灰分达到7%以下。太原钢铁集团某分公司利用焦炭进行炼铁，其工艺要求对焦炭的各因素考虑较苛刻，后来经过多地寻找实践，发现该选煤厂的精煤完全符合太钢公司的冶金需求，后来选择该选煤厂被太钢集团确定为指定供精煤配套单位，但是其对精煤灰分的要求在7%以下。在该选煤厂的洗选工艺中，对易选的煤一般利用浮选、跳汰等联合工艺；当煤的可选性为难选时，一般采用浮选、重介等联合工艺。而用这两种工艺，很难使精煤灰分达到7%以下，因此这就要求对该选煤厂使用的传统工艺进行优化。

2) 煤泥水处理系统在使用过程中不能按照原设计要求进行闭路循环。由于某选煤厂的矿井全部采用综采，入浮煤的泥量达到了20%以上，原来设计的闭路循环系统不能再实际中采用，大量煤泥水排到了工厂外面，浪费了水资源、污染了环境。

3) 煤泥浮精脱水设备处理能力下降。煤泥的脱水是选煤工艺里的重要步骤，它不仅决定着煤泥脱水后的含水量，而且还与以后煤泥的处理程度息息相关。该选煤厂利用真空过滤脱水工艺对浮精煤泥采取脱水，该脱水工艺是现阶段运用最广泛、最普遍的脱水工艺。真空过滤脱水是通过真空过滤机来进行的，随着该设备服役时间的增长，真空过滤机的处理能力大不如以前，这样会使人工捅饼的频率增大，额外增加了劳动强度；增大系统运行维护成本；恶化浮选和过滤效果；增加滤饼的水分，加剧砸车埋道的现象，严重影响安全[1]。

3 选煤工艺及系统优化研究

为了充分利用能源及节省材料，有效降低三废的排放量，降低某选煤厂洗煤对环境的污染，就要对先前的工艺进行优化，使污染在工艺生产中尽最大可能降低。结合上述分析存在的问题，对选煤工艺及系统进行优化研究。

3.1 低精煤灰分工艺及系统优化

根据对该选煤厂原煤样本调查分析，要使精煤灰分达到7%以下，分选密度就要在1.4以下。国内外洗煤产业实践证实，当分选密度在1.7时，此时为最佳分，数量效率可以达到95%左右；而把该选煤厂的分选密度降到1.4时，此时数量效率仅有80%左右，主要是由于随着分选密度的降低，跳汰机器系统的自身精度大幅度下降。而选用重介质旋流器，分选精度会随着分选密度的下降反而会上升。因此运用投资费用少的跳汰机作粗选，运用重介质旋流器来作精选可以很好地满足现在工艺要求。其优点主要有以下几点。

1) 利用跳汰机可以先排除掉矸石和高灰中煤，然后通过脱泥使进入重介质旋流器的物料大幅度减少，同时不影响低灰精煤的产量。

2) 利用该工艺可以少用一套高密度介质机，进而达到简化工艺系统、减少生产与维护成本。

3) 利用该工艺，可以灵活应用，满足不同煤品种的生产需求[2]。

3.2 煤泥水处理系统工艺及系统优化

通过实地调查研究，发现要使煤泥水处理系统在使用过程中按照原设计要求进行闭路循环必须满足两个条件：首先，使洗水中不再有煤泥聚集；其次，水处理系统要达到洗水平衡。针对以上条件，对煤泥脱水工艺及系统优化如下。

1) 对跳汰机的洗水量由以前的1 300 m3/h减少到1 100 m3/h，进而有效减少了入料矿浆量。

2) 重新选择合适的絮凝剂和凝聚剂用在煤泥水处理设备的浓缩机上来减少循环水中含有的煤泥。

3) 把以前压滤机上使用的过滤塑料网板全换成透水性好、寿命长、滤饼易脱落的无纺滤布，这样就能使以前不能循环使用的压缩机滤液全部能循环使用。

通过以上优化，煤泥水处理系统在使用过程中能按照原设计要求很好地进行闭路循环，避免了水资源的浪费及污染。

3.3 煤泥脱水系统工艺及系统优化

真空过滤机是通过压力差来进行工作的，通过其过滤的滤饼水分高、脱饼效率还低。而筛网沉降离心机这种通过离心力及螺旋推进器原理工作的设备其无论是在滤饼水分还是在对脱饼的处理能力都优于真空过滤机。同时使用筛网沉降离心机的维护及运行费用也低廉，会使维修工人的工作量降低。因此我们用筛网沉降离心机来替代真空过滤机，同时还省去了浮选工艺环节。

通过筛网沉降离心机的使用，可以发现：

1) 相比真空过滤器，它使滤饼水分降低了5%左右，同时还使细煤泥在整个系统中的循环减少。

2) 减少了浮选工艺，使得整体工艺指标更好控制，操作方法愈加便捷，工作人员及其相关配套也在减少，使得生产成本下降。

3) 筛网沉降离心机脱水效果明显且稳定，是一种可以大范围推广的煤泥脱水系统。

4 结语

根据太原某选煤厂的实际情况，为使精煤灰分达到7%以下，保证煤泥水处理系统按照原先设计要求达到闭路循环，提高煤泥浮精脱水设备处理能力，本文探索了切实可行、经济有效的工艺及系统优化方案，该选煤厂采用这些优化后的工艺及系统方案之后，不仅很好地解决了上述问题，而且还使企业生产成本下降许多，取得了社会效益、环境效益、经济效益三者之间的完美平衡。