天宏选煤厂粗煤泥回收工艺优化研究

2020-10-22郭冬梅廖祥国阎志刚

煤炭工程 2020年10期

郭冬梅，廖祥国，阎志刚

(平顶山天安煤业天宏选煤有限公司，河南平顶山 467021)

平顶山天安煤业天宏选煤有限公司是一座设计能力5.00Mt/a 的矿区型炼焦煤选煤厂。入选原料主要来自平顶山矿区的丁戊庚组煤，原料煤高灰细矸含量高，泥质化严重，不易洗选[1，2]。在生产过程中，TBS分选的粗精煤灰分超标，直接制约着总精煤产率。为提高企业效益，必须对粗煤泥进行精细分级降灰。

1 问题分析

原设计粗煤泥分选工艺如图1所示。原煤脱泥筛筛下水经过分级旋流器组浓缩分级后，底流进入TBS分选，TBS溢流和精煤磁选机尾矿再次经过分级旋流器组，浓缩分级后，底流经振动弧形筛、立式离心机脱泥、脱水后成为粗精煤产品；溢流进入浮选系统。该工艺在生产中存分级旋流器组底流夹细、振动弧形筛脱泥降灰效果差的问题。

1.1 分级旋流器组底流夹细严重

由图1可以看出：在粗煤泥分选流程中，为保证TBS和振动弧形筛入料要求，均采用分级旋流器组对煤泥水进行预先分级浓缩。水力分级旋流器是一种离心分离设备，在离心力作用下利用两相或多相之间的密度差和粒度差实现分离[3]。按照其工作原理，在正常工作状态下，为保证分级精度，旋流器的给料压力和给料量应力求稳定[4]。

该选煤厂采用FX550-GTX4型分级旋流器组，分别是由4台直径为550mm的小旋流器并联组成的旋流器组，由一台给料泵集中进料，各台旋流器通过阀门垂直安装在径向煤浆分配器上，进入各台旋流器的煤浆保持均衡的压力，以保证各旋流器在相同工况下正常运行。实际生产中，来矿量的多少决定旋流器的使用台数，将使用的旋流器阀门打开、备用的旋流器阀门关闭。为保证正常的入料压力和流量，需不断调节阀门的开关度，操作难度大，不易控制，很难保证每台旋流器的入料流量和压力持续稳定，造成旋流器组分级效果差，底流夹细现象严重。

试验数据显示：用于粗煤泥浓缩分级的旋流器组底流中-0.25mm粒级含量高达52.7%，用于粗精煤浓缩分级的旋流器组底流中-0.25mm粒级含量高达61.9%。粗煤泥浓缩分级旋流器组底流夹细，导致后续的TBS分选作业困难，且增加了后续脱泥降灰作业的难度。

TBS是近年来研究应用和推广的粗煤泥分选主要设备之一。对入料粒度和浓度要求较为严格，其最佳入料粒度在1～0.25mm[5，6]。由于上游分级旋流器组底流夹细严重，-0.25mm粒级的煤泥进入TBS分选机，受分选粒度下限的限制，细颗粒中很大一部分高灰细泥进入TBS溢流，对粗精煤造成污染。

1.2 振动弧形筛脱泥降灰效果差

原工艺中粗精煤脱泥降灰系统包括：分级旋流器组、振动弧形筛和立式离心脱水机。振动弧形筛是粗精煤脱泥降灰的主要设备。TBS溢流进入旋流器组，因旋流器组分级精度差，底流夹细严重，致使振动弧形筛入料中细颗粒含量高，且高灰细泥粘度大，极易堵塞筛缝，单靠一个振动电机不能快速脱除细粒，造成振动弧形筛时常堆料和大面积跑水，严重影响筛分效果，达不到对粗精煤的脱泥降灰作用，最终导致粗精煤产品灰分高。

粗精煤产品筛分试验数据见表1。表1数据表明，TBS有效分选粒度下限+0.25mm的灰分累计仅为6.96%，全粒级累计灰分11.60%，而产品要求粗精煤灰分为10.50%左右。对粗精煤的粒度组成分析可知，-0.125mm粒级的含量高达15.1%，灰分29.69%，这部分高灰细泥主要影响粗精煤灰分。为了保证整体灰分不超标，只能采用降低TBS分选密度的方法进行分选，但这样会造成TBS尾矿带精，影响精煤总产率。

表1 粗精煤产品筛分试验数据

2 改进方案与效果

通过对生产工艺分析可以确定，减少粗精煤中-0.25mm细粒级含量，尤其是-0.125mm粒级的细泥含量，能有效降低粗精煤的灰分。因此，对粗煤泥分选系统进行改造。

2.1 改进方案

1)用大直径旋流器替代旋流器组。水力分级旋流器处理能力与其直径的平方成正比，阻力与直径平方成反比[7]，选煤厂粗煤泥分级需要较大的处理能力和较小的阻力[8]。根据处理量和分选粒度的要求，将分别用于粗煤泥、粗精煤浓缩分级的FX550-GTX4型旋流器组全部更换为∅710mm的大直径水力分级旋流器。一台给料泵对应一台分级旋流器供料，旋流器的入料流量和压力很容易保持稳定。且大直径旋流器具有处理量大、效率高、体积小、性能稳定等优点，能够对煤泥水进行高效分级，提高分级精度。

2)用叠层高频振动细筛替代振动弧形筛。叠层高频振动细筛是一种高效精细分级设备，适用于细粒物的精细分级[9]。其具有高频率、低振幅的振动特点和高弹性聚氨酯筛网，利于物料松散和分层，促使小于分级粒度物料的分离和透筛，分级效率最高可达80%以上[10]。天宏选煤有限公司将原工艺中的振动弧形筛替换为ZKJ1007-D5叠层高频振动细筛，能有效脱除粗精煤中的高灰细泥，降低粗精煤灰分[11-15]。

改造后，粗煤泥分选工艺为：1台大直径旋流器+1台TBS分选机+1台大直径旋流器+1台叠层高频振动细筛，简称“1+1+1+1”工艺模式。工艺流程如图2所示。

图2 改造后粗煤泥分选工艺流程

2.2 改造效果

1)粗煤泥分级精度提高。改造后，由于大直径分级旋流器处理能力大，入料方式合理，入料压力和流量均衡稳定，分级效果有了很大改观。改造前后技术检查结果对比见表2、表3。

表2 改造前后351#旋流器底流粒度对比

表3 改造前后357#旋流器底流粒度分析对比表

由表2可以看出，改造后用于粗煤泥浓缩分级的大直径旋流器底流中-0.25mm粒级含量由改造前的52.7%降至29.2%，细粒级含量减少，改善了TBS入料条件。

由表3可以看出，改造后用于粗精煤分级的大直径旋流器底流中-0.25mm粒级由原来的61.9%降为43.8%，降低了下道工序脱泥降灰的压力。

2)粗精煤中高灰细泥含量明显减少。改造后，对粗精煤产品取样进行筛分试验，数据见表4。由表4可以看出，改造后，在入选原料不变的情况下，粗精煤中高灰细泥-0.125mm的含量由改造前的15.1%降为3.9%。叠层高频振动细筛的应用，成功解决了粗精煤中高灰细泥含量过高的难题，使粗精煤灰分稳定在10.5%左右。相应的+0.25mm粒级灰分由改造前的6.96%上升为9.18%。