下峪口选煤厂工艺技术升级改造

苟晓东

(中煤科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467099)

陕煤韩城矿业公司下峪口选煤厂1976年建成投产，是一座年处理能力为60万t的跳汰+煤泥浮选工艺的选煤厂，1989年经过改扩建，生产能力达到120万t/年，主要生产冶炼瘦精煤。洗选原煤来自2#煤、3#煤，其中2#煤原煤灰分一般在15%～25%，属低灰-中灰煤，煤质牌号由浅至深为主焦煤、瘦焦煤、瘦煤2#、瘦煤1#及贫煤。3#煤灰分一般为20%左右，属中灰煤，煤质牌号为瘦煤2#、瘦煤1#及贫煤。选煤厂主导产品为高热、高灰熔点的优质配焦煤和优质动力煤，产品用户主要为莱钢、马钢、湘钢、武钢、宝钢等。近几年，随着开采煤质的变化以及设备的老化，原有的设备和工艺已经无法适应市场竞争的需要，因此为了提高经济效益，完善产品结构，决定对下峪口煤矿选煤厂进行技术升级改造。

1 现存的问题

1) 煤质变化。

下峪口选煤厂生产工艺为跳汰—浮选联合流程。其设计原煤灰分18.25%，原煤中可见矸占全样的1.22%. 主导粒级为13～6 mm，占全样的23.01%，6～4 mm次之，占全样的16.60%，而4～1 mm粒级占全样的7.9%，说明原煤中细粒含量很高，原煤易碎。随着粒度的减小，各粒度级对应的灰分也在降低，由50～25 mm级灰分23.92%降至4～1 mm级灰分的14.79%，表明细粒物中低灰分物含量较多，煤比矸石更易碎，而其原煤的可选性为易选煤。采用跳汰—浮选联合流程能满足当时的生产要求。随着近几年原煤煤质的变化，该工艺已经很难满足生产的需要，其煤质情况见表1.

由表1可以看出，主导粒级是4～1 mm，占全样的31.72%，比设计原煤同样粒级增加了23.82%，而且原煤灰分也由原来的18.25%增加到27.92%，其可选性也由易选煤变为难选煤。

2) 工艺落后。

下峪口矿选煤厂设计工艺是跳汰+浮选。跳汰工艺分选精度低，只适合易选或中等可选煤，由于煤质变为难选煤，这种低分选精度的工艺已经不能满足生产需要。与此同时，原煤中细粒含量大量增加，造成物料透筛严重，矸石带煤稳定在5.5%～6.0%，精煤损失严重。

众所周知，浮选对0.5～0.25 mm粒级的分选效果并不好，所以现在新建选煤厂大多对+0.25 mm粗煤泥采用单独的分选设备，而下峪口矿选煤厂只是单纯的-0.5 mm粒级浮选，很多大颗粒由于无法跟随浮选气泡上升而损失在尾矿中，造成大量精煤损失。

对煤泥水系统而言，浮选尾矿经过煤泥浓缩机浓缩后，溢流水做为生产循环水，浓缩机底流到厂外进行沉淀回收。厂外煤泥沉淀池和煤泥堆放场不仅占地面积大，而且沉淀时间长，水资源也浪费，返回生产系统量不足，容易引起生产中断，环境污染严重。

3) 设备老化、能力不足。

由于原煤中矸石含量增加，大量可见矸的增加影响浮标闸门的自动排料，促使跳汰机还没有形成床层就进行排料，矸石带煤增加。而且由于矸石斗子运输量的限制，跳汰机小时入洗量不能提高，二段床层变薄，二段风水难以控制，透筛损失加大。

机械搅拌式浮选机由于充气量不足，气泡不均匀，使得大量精煤损失在尾矿中，尾矿灰分偏低。而且由于入洗原煤细粒级含量的大幅增加，浮选来料处理不完，造成浮选机能力不足，引起生产中断；或精矿循环量大，浮选精矿中含有浮选药剂造成过滤机来料黏，过滤机吸料不好，脱水效果变差。

2 产品结构定位

根据下峪口煤矿煤质特点与市场调查分析，该选煤厂产品定位在炼焦配煤，亦可高炉喷吹煤。设计的下峪口选煤厂产品方案如下：1) 精煤：50～0 mm，Ad(%)≤10.00%，Mt(%)≤12.0%，St,d(%)<0.50%，为炼焦配煤或高炉喷吹用煤。2) 中煤：50～0 mm，Ad(%)≤50.0%，Mt(%)≤9.0%，为发点动力用煤。3) 煤泥：0.5～0 mm，Ad(%)≥50.0%，Mt(%)≤24.0%，为发点动力用煤。4) 矸石：50～0 mm，Ad(%)≥80.0%，Mt(%)≤14.0%，综合利用。

3 新工艺的确定

下峪口选煤厂采用脱泥无压三产品重介旋流器+TBS粗煤泥分选+煤泥浮选的选煤工艺，最终产出精煤、中煤、煤泥和矸石4个产品。设计用原煤主要来自3#煤，随着开采煤层的变化，有可能混合入洗2#煤，煤种主要为瘦煤，少量贫煤。

3.1 50～1 mm粒级分选工艺确定

从跳汰厂实际生产情况来看，跳汰分选精度低，无论是中煤还是矸石中都会带煤。另外，精煤灰分有一定波动。重介工艺的突出优点就是分选精度明显高于跳汰，对中等可选、难选、极难选的原煤，适应性都很好[1]. 从煤质分析可知，入选原煤中-13 mm末原煤含量大， -50 mm原煤在满足产品要求分选密度内，采用跳汰分选难免会存在末煤透筛量大的现象，影响精煤产率，在这种情况下，采用重介选更具有明显的优势。而且跳汰分选工艺的循环水量远大于重介工艺，当跳汰分选密度低于1.4 kg/L时，跳汰机很难保证正常分选[2]. 为保证得到较高质量的精煤产品以及较好的经济效益，设计采用选前脱泥无压三产品重介旋流器，其理由如下：

三产品重介比两产品更能保证排矸纯度，若采用两段二产品工艺，虽然能保证产出3个产品，但需要2套介质系统，投资高，且二段高密度比重液难以配备，设备及管路磨损严重，介质消耗较高。另外，采用三产品分选，在煤质好的情况下，中煤可掺入精煤中，只产出两种产品；煤质差时，在产出优质精煤的基础上，可以多产出一个中煤副产品，产品结构灵活性强。采用无压入料是由于原料煤无需泵输送，可以减轻对煤的破碎和泥化作用。对于1 mm选前脱泥主要是由于减少了主洗系统中的煤泥量，改善了洗选产品脱介筛的脱介效果，降低了介质分流量。达到介耗低、系统运转稳定、生产管理较方便的目的，而且1 mm也能满足后面粗煤泥分选的上限。通过计算机模拟计算，其工艺产品结构预测见表2.

3.2 1～0.25 mm粒级分选工艺确定

根据煤质资料分析，1.0～0.25 mm的粗煤泥需要设置粗煤泥分选系统，以实现控灰降硫的目的，通常对粗煤泥分选有螺旋分选机、煤泥重介旋流器、TBS干扰床等工艺。

螺旋分选机最佳分选粒度是2～0.15 mm，分选密度一般在1.75 g/L以上，其分选精度较差，介于跳汰洗煤和摇床洗煤之间，I值一般为0.2左右，且入料对浓度和粒度要求较严，尤其对片状物料分选效果较差，实际使用效果不好[3]. 一般用于动力煤洗煤厂的降硫，对炼焦煤洗煤厂的粗煤泥降灰效果不佳。

表2 三产品旋流器产品预测表

煤泥重介旋流器与选前不脱泥重介旋流器分选工艺配套使用，分选物料来自精煤脱介弧形筛下分流，物料在主选旋流器得到初步分选，但灰分较高，分选介质利用主选旋流器对介质的分级作用形成极细粒磁铁矿粉，使灰分较高的粗煤泥在煤泥重介旋流器中进一步得到有效分选[4].通过前述分析，该选煤厂的合理主选工艺应采用选前脱泥重介分选工艺，即煤泥重介旋流器分选工艺不适合该厂。

TBS最佳分选粒级1.0～0.25 mm粗煤泥，入料粒度上下限之比以4∶1为宜。分选密度在1.4～1.9 kg/L范围内可调控[5]，而且TBS工艺与下峪口选煤厂脱泥无压三产品相匹配。因此，设计采用TBS分选粗煤泥。通过计算机模拟计算，其产品结构预测见表3.

表3 TBS产品预测表

3.3 -0.25 mm粒级分选工艺确定

该厂生产练焦配煤，为尽可能提高精煤产率及经济效益，细粒煤采用浮选工艺。浮选机适应性强，易于生产管理，而且下峪口原跳汰选煤厂使用浮选机多年，效果较好，所以本设计采用浮选机处理细粒煤泥。

3.4 最终产品平衡

按照确定的选煤工艺，经过计算机模拟计算后，最后的洗选产品平衡表见表4.

表4 最终产品平衡表

4 技术经济分析比较

按照确定的工艺和现有的跳汰工艺进行比较，即可得出两者的技术指标和经济效益指标的差异。两种工艺的技术指标见表5.

表5 两种工艺技术比较表

通过表5可以看出，脱泥无压三产品重介旋流器+TBS粗煤泥分选+煤泥浮选工艺比现有跳汰+浮选工艺精煤产率高1.43%. 参考当地精煤、中煤、矸石、煤泥价格，精煤1 200.00元/t，中煤300.00元/t，煤泥150.00元/t，其具体的经济效益分析见表6.

表6 两种工艺经济效益分析表

从表6分析可以看出，脱泥无压三产品重介旋流器+TBS粗煤泥分选+煤泥浮选工艺比现有跳汰+浮选工艺销售收入增加2 177万元。

5 结 论

下峪口选煤厂现有的跳汰+浮选工艺由于煤质的变化可选性由设计初期的易选变为现在的难选，而且设备老化，工艺落后已经很难适应现有生产及市场要求。根据客户及市场分析预测，产品结构定位为炼焦配煤或高炉喷吹煤以及电力用煤。通过对选煤方法的选择，确定了脱泥无压三产品重介旋流器+TBS粗煤泥分选+煤泥浮选工艺，使得精煤产率比现有跳汰+浮选工艺提高1.43%，年利润增加2 177万元。

参 考 文 献

[1] 刘国庆.阳泉一矿选煤厂主洗系统改造方案研究[J].选煤技术,2016(06):90-94.

[2] 郭立志.浅析林西矿选煤厂新老工艺系统[J].水力采煤与管道运输,2015(02):69-73+77.

[3] 叶贵川,马力强,徐 鹏,等.螺旋分选机应用现状研究[J].煤炭工程,2017,49(04):132-135.

[4] 邵燕祥.粗煤泥分选回收工艺的分析与应用[J].选煤技术,2017(03):92-96

[5] 李 强,史帅星,张跃军.流态化床分选设备发展与应用[J].矿产综合利用,2017(03):29-32+37.