黄陵一号煤矿选煤厂精煤产品降水探索与实践

缑新学

(陕西陕煤黄陵矿业集团有限责任公司 黄陵一号煤矿选煤厂，陕西 延安727307)

黄陵一号煤矿选煤厂位于陕西省黄陵县境内，隶属于陕西陕煤集团黄陵矿业公司，是一座设计能力为6.00 Mt/a的大型矿井型选煤厂。选煤工艺为：50～1 mm粒级原煤采用无压三产品重介质旋流器分选，1～0.25 mm粒级粗煤泥采用干扰床分选机分选， 0.25～0 mm粒级细煤泥浮选，浮选精矿采用加压过滤机脱水回收，浮选尾矿采用浓缩机和压滤机脱水回收。

近年来，各个生产环节均已被优化，各项生产指标也均已达标，选煤经济效益良好。目前，黄陵一号煤矿选煤厂存在的主要问题是精煤产品水分偏高(平均水分为11%)，在煤炭市场竞争日益激烈的情况下，精煤产品水分偏高在一定程度上制约着商品煤销售。因此，必须采取合理措施，将精煤产品水分控制在合理范围内。

1 精煤产品现状

黄陵一号煤矿选煤厂的精煤产品主要作为炼焦配煤，要求的产品质量指标为：Ad≤9%，Mt≤10%。精煤产品由重介精煤、粗精煤、浮选精煤三部分组成，重介精煤的粒级在50～1 mm 之间，产率在75%～80%之间，产品水分在6%～7%之间；粗精煤的粒级在1～0.25 mm之间，产率在5%～8%之间，正常情况下水分在13%～14%之间，特殊情况下水分在16%～17%之间；浮选精煤粒级在0.25～0 mm之间，产率在17%～20%之间(不扣除掺粗部分)，掺粗[2](掺粗比例在30%左右)时的水分在22%～23%之间，不掺粗时的水分在25%～26%之间，特殊情况下水分在29%左右。精煤产品水分统计结果见表1。由表1可知：由于重介精煤水分与目前大多数选煤厂的生产数据基本吻合，此次不再探讨其降水措施。在正常情况下，粗精煤水分在13%～14%之间，与目前大多数选煤厂的生产数据也基本吻合；但特殊情况下粗精煤水分在16%～17%之间，需要根据实际情况调整。浮选精煤不掺粗时的水分在25%～26%之间，水分明显偏高，需要根据生产情况对不掺粗时的浮选精煤水分进行调整[1]，从而使精煤产品水分降低。

表1 精煤产品水分统计结果Table 1 Statistics of the moisture values of clean coal products %

注：精煤产品水分最低的取值分别是浮选精煤产量最小值和三种产品的水分最小值；精煤产品水分最高的取值分别是浮选精煤产量最大值和三种产品的水分最大值。浮选精煤产量通过加压过滤机的排料量计算得到。

2 降水方案

2.1 粗精煤降水方案

当粗精煤水分在16%～17%之间时，往往是上游环节的振动弧形筛或浓缩旋流器的工况不良所致。振动弧形筛或浓缩旋流器的给料条件变化，经常影响粗精煤水分和固体产率等指标，给料条件包括给料的流速、流量、浓度等，实际生产中尽可能保持这些因素稳定[3]。根据现场生产条件，结合理论分析，要使粗精煤水分稳定在13%～14%之间，需要加强上游环节的管理，具体措施如下：

(1)保证浓缩旋流器的底流浓度和分级粒度，底流浓度要控制在350 g/L以上，分级粒度最好控制在 0.3 mm左右。

(2)将振动弧形筛的分级粒度控制在0.30～0.35 mm之间，减少生产系统内的煤泥循环量；在保证振动弧形筛筛面强度的情况下，选择较细的筛丝；通过人工或击打器定时清理筛面，保证筛面物料能够顺利透筛[4]。

在采取这些措施后，粗精煤水分稳定在13%～14%之间，能够满足生产要求。

2.2 浮选精煤降水方案

2.2.1 加压过滤机的入料粒度组成

目前，浮选精矿浓度为220 g/L，在掺粗的情况下，当工作压力为0.17 MPa左右时，浮选精煤水分为22.40%；当工作压力为0.23 MPa时，浮选精煤水分在21.70%左右。在掺粗、不掺粗两种情况下，加压过滤机入料粒度组成见表2。

表2 加压过滤机入料粒度组成Table 2 Pressure filter feed size analysis %

由表2可知：掺粗时加压过滤机入料的灰分为12.19%，<0.075 mm粒级产率为36.53%；不掺粗时加压过滤机入料的灰分为9.98%，<0.075 mm粒级产率为58.71%，其粒度组成明显偏细。

2.2.2 改进措施

根据上述分析和加压过滤机使用情况，影响浮选精煤水分和加压过滤机处理能力的主要因素包括工作压力、入料浓度、主轴转速、矿浆性质等[5]。

(1)工作压力。工作压力是过滤的推动力，也就是过滤两侧的压力差。工作压力是实现过滤的必要条件，当工作压力增大时，滤饼孔隙减小，过滤阻力增大，滤液排出难度增加[4]。当滤饼接近饱和状态时，其中的水分不再降低。

在过滤的初始阶段，加压过滤机的处理能力随工作压力的增大而增大，滤饼水分随工作压力的增大而减小。当工作压力达到一定程度后，其对处理能力和滤饼水分影响不大，但动力消耗增加，设备部件(滤扇、滤液管等)磨损加剧[6]。

(2)入料浓度。在合理的范围内，入料浓度增加，过滤速度增大。在入料浓度较低时，细颗粒极易随水流直接进入滤布的滤孔，可能使过滤介质的滤孔被堵塞，当其被堵塞时称为“堵塞过滤”。随着入料浓度的增加，更多颗粒接近或到达过滤介质，由于相互干扰，绝大部分颗粒在其上形成“拱架桥”，进而使滤孔长时间不被严重堵塞[6-8]。

(3)主轴转速。主轴转速也是影响加压过滤机过滤效果的重要因素，当工作压力低于设定值时，要适当降低主轴转速，以延长物料脱水时间；当物料中的粗粒较多或物料浓度较高时，要适当提高主轴转速，以免滤饼过厚，进而影响物料水分；当物料中细粒较多时，要适当提高工作压力，并降低主轴转速；当入料浓度较低时，要适当降低主轴转速，以增加滤饼厚度[9]。

(4)矿浆性质。矿浆性质主要包括粒度组成和灰分，粒度组成对加压过滤机的脱水效果影响较大，尤其是<0.075 mm粒级产率和灰分，当这部分物料含量过大时，设备处理能力大幅下降，且产品的水分大大增加。

这四个因素并不是一成不变的，而是相互关联、相互影响的。在实际生产过程中，要根据现场工艺条件和煤质变化及时调整有关参数[10]，以适应生产需要。在理想工况下，加压过滤机各个参数之间的关系为：

M=A1-A2·P+A3·C-A4·R,

Q=-A5+A6·P+A7·C+A8·R，

式中：M为水分，%；A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8分别为回归常数；Q为生产能力，kg/(m2·h)；P为工作压力，MPa；C为入料浓度，%；R为主轴转速，r/min。

综合分析，在加压过滤机运行正常和物料性质不变的情况下，将主轴转速控制在1 r/min左右，工作压力控制在0.30 MPa左右，浮选精煤水分可以控制在19%～21%之间。

3 生产效果

粗精煤和浮选精煤生产条件调整后，对精煤产品水分进行统计，结果见表3。由表3可知：两者的水分分别下降0.40个百分点和1.46个百分点，精煤产品水分可以控制在8.21%～10.59%之间，这为商品煤销售工作的顺利开展奠定了基础。按照全年销售精煤产品1.50 Mt计算，每年可节约运量约2.70万t，节约运输费用约160万元。

表3 调整后的精煤产品水分统计结果Table 3 Statistics of the moisture values of clean coal products after renovation %

4 结语

黄陵一号煤矿选煤厂针对精煤产品水分高的问题，结合实际情况对粗精煤、浮选精煤的脱水环节进行优化；此后，粗精煤和浮选精煤的水分分别下降0.40个百分点和1.46个百分点，精煤产品水分可以控制在8.21%～10.59%之间。这有助于提高产品的市场竞争力，强化“黄灵”产品的品牌建设，并为企业创造了一定经济效益。