安居煤矿选煤厂细粒级浮选精煤回收工艺技改实践

2020-09-11王小楠张光伟蒋钢正葛家君王治帅马军飞

煤炭加工与综合利用 2020年8期

王小楠，张光伟，蒋钢正，葛家君，王治帅，张星，马军飞

(1.济宁矿业集团有限公司安居煤矿选煤厂，山东济宁 272000；2.威海市海王旋流器有限公司，山东威海 264203)

1 概述

随着采煤机械化的发展和开采条件的日益恶化，造成了选煤厂面临的洗选对象呈现“细、泥、粘”上升的趋势，为后续煤泥水处理带来了极大困难，尤其是浮选精煤和尾煤的脱水问题最为突出[1-5]。

我国目前选煤厂浮选入料总量约占炼焦煤入洗原煤总量的20%左右，浮选精煤产率约为浮选入料量的50%左右，而浮选精煤的含水量约占全部产品水分的 60%左右。根据有关资料，大部分选煤厂的入洗原煤中，小于0.5 mm粒级煤泥的含量为25%～30%。全国炼焦精煤水分平均为11.31%，其中水分大于13%的占3.3%，水分在10%～13%的占68.9%，而水分小于10%的仅为 17.8%。同时煤炭用户对煤炭产品质量要求也在逐步提高，其中精煤水分是最关键的指标之一。精煤产品水分偏高不仅提高了运输成本，同时也浪费运输资源，尤其是对炼焦配煤而言，水分增高，热能消耗会增加，影响炼焦成本，延长焦化时间，降低焦炉产率，甚至缩短了炼焦炉寿命。据统计，煤的水分每增加一个百分点，炼焦时间将延长 10 min，焦炭产量将降低 3%～4%。精煤水分的增加对选煤厂的生产同样不利，煤中水分过高会使运输胶带打滑，在北方冬季寒冷地区，还会发生设备或车皮冻结事故，影响连续生产和产品运输[6-8]。

1.1 选煤厂存在的问题

安居煤矿选煤厂隶属于济宁矿业集团有限公司，是一座设计处理能力为1.2 Mt/a的矿井型选煤厂，于2014年底正式投入生产，入选原煤以气煤为主。选煤厂主要入洗本矿自采原煤，自投产以来，总体运转平稳。但在浮选精煤水分控制方面尚存在一些问题，有必要进行技术改造，以便实现企业效益的最大化。安居煤矿选煤厂原设计中，浮选精煤采用快开式隔膜压滤机进行脱水处理，压滤机滤饼经破碎机破碎处理后，掺入精煤产品。但因压滤机的滤饼产品水分较高(最高可达25%～30%)，致使滤饼经破碎机破碎后又快速地粘在了一起，这些浮选精煤泥呈“坨状”掺入精煤后，造成精煤产品质量极不均匀，灰分、水分等指标不稳定，时常出现超标问题，增加了精煤产品销售的难度。为了解决这一问题，安居煤矿选煤厂不得不采用停开浮选系统，将所有本应进入浮选系统的细煤泥引入浓缩机，最终作为尾煤泥销售。由于尾煤泥价格与精煤产品价格相差悬殊，造成了经济效益的严重损失，大幅度降低了选煤厂利润。

为提高选煤厂的精煤产率和经济效益，必须对浮选精煤脱水系统进行技术改造，最大程度降低浮选精煤泥的水分，使其可以均匀地掺入到精煤产品中，保证综合精煤产品指标稳定。

1.2 解决措施

采用卧式沉降过滤式离心脱水机对浮选精煤脱水系统进行技改，解决浮选精煤泥向精煤产品中均匀掺入的问题。卧式沉降过滤式离心脱水机回收的浮选精煤产品(水分16%～18%，松散物料)，能够均匀地掺入精煤产品，实现浮选精煤泥与块精煤、末精煤均匀混合销售[9]。

2 试验分析

安居煤矿选煤厂浮选入料粒度组成见表1，浮选机入料的可浮性试验数据见表2。

由表1可知，浮选入料的主导粒级为小于0.045 mm和0.074～0.045 mm，其含量分别可达36.83%和14.67%；各粒级灰分均不高，其中小于0.045 mm粒级的灰分为42.49%；随着粒度增大，灰分呈降低趋势，其中0.25～0.125 mm粒级的灰分仅为8.79%；若不经浮选处理，这部分粗粒直接进入浓缩机，最终成为尾煤泥产品，将造成精煤产率的下降和经济效益的严重损失。

表1 安居煤矿选煤厂浮选入料的粒度组成

表2 安居煤矿选煤厂浮选入料可浮性试验数据

从表2可知，当浮选精煤灰分为9.90%时，浮选精煤产率为55.60%，浮选尾煤灰分为46.10%；当浮选精煤灰分为10.80%时，浮选精煤产率为63.40%，浮选尾煤灰分为52.24%；当浮选精煤灰分为12.0%时，浮选精煤产率为73.50%，浮选尾煤灰分可达64.72%。

由此可知，浮选入料中存在产率为55.60%～73.50%的精煤产品，具有极高的分选价值，若直接作为尾煤泥产品出售，将造成经济效益的严重损失。综上分析可知，对浮选精煤回收工艺进行技改是十分必要的。

3 细粒级浮选精煤回收工艺技术改造

安居煤矿选煤厂针对浮选精煤水分难以控制的问题，在原煤泥分选工艺的基础上进行了技改，将原有快开式隔膜压滤机更换为脱水效率更高的卧式沉降过滤式离心脱水机，以最大程度降低浮选精煤水分，使其可以均匀地掺入到综合精煤产品中，达到提高精煤产率和经济效益的目的。

技改前和技改后的工艺流程分别如图1、图2所示。

从图1看出，技改前的工艺流程：选前脱泥筛下煤泥水经煤泥水旋流器分级处理后，底流进入TBS粗煤泥分选机分选，TBS溢流与精煤磁选尾矿煤泥水混合后，进入另一台煤泥水旋流器进行分级、浓缩处理，煤泥水旋流器底流经弧形筛和煤泥离心机进行脱水、脱泥处理后，成为粗精煤泥产品；2台煤泥水旋流器溢流、弧形筛筛下物料和煤泥离心机滤液进入浮选机，浮选精煤经快开式隔膜压滤机进行脱水处理后，成为精煤泥产品，压滤机滤液作为循环水，浮选尾矿进入浓缩机，最终成为尾煤泥产品。

该工艺的主要问题是难以降低精煤泥产品的水分，造成最终精煤产品质量问题频发，销售困难，最后只得停用浮选系统，将全部煤泥水引入浓缩机，最终成为尾煤泥产品，导致精煤产率降低，经济效益损失严重。

从图2看出，技改后的工艺流程：选前脱泥筛下煤泥水经煤泥水旋流器分级处理后，煤泥水旋流器溢流进入浮选机分选，旋流器底流进入TBS粗煤泥分选机分选，TBS溢流与精煤磁选尾矿煤泥水混合后，进入另一台煤泥水旋流器进行分级、浓缩处理，煤泥水旋流器溢流进入浮选机，煤泥水旋流器底流与浮选精煤合并后，进入弧形筛进行截粗处理，弧形筛筛上粗颗粒物料进入煤泥离心机脱水后成为粗精煤泥产品；截粗弧形筛的筛下物料进入新增卧式沉降过滤式离心脱水机进行脱水、脱泥处理后，成为最终精煤泥产品，卧式沉降过滤式离心脱水机的滤液经快开式隔膜压滤机进一步处理后，滤饼可根据实际情况掺入精煤泥或尾煤泥产品，压滤机滤液作为循环水，浮选尾矿进入浓缩机，最终成为尾煤泥产品。

改造后的工艺具有以下优点：

(1)将TBS粗煤泥分选机精矿与浮选精矿混合后，利用卧式沉降过滤式离心脱水机进行固液分离，可有效提高脱水效率，最大程度降低精煤泥水分，使其粗精煤能均匀地掺入到精煤产品中。

(2)卧式沉降过滤式离心脱水机上游设置1台截粗弧形筛，将入料中大于1 mm的粗煤泥提前脱除，避免其进入卧式沉降过滤式离心脱水机造成磨损、堵塞等问题。

(3)卧式沉降过滤式离心脱水机滤液经快开式隔膜压滤机进一步脱水处理，滤饼可根据实际情况作为精煤泥或尾煤泥产品，更加方便灵活地控制精煤灰分、水分及尾煤发热量。