基于粗煤泥高效分选减排回收工艺的研究与应用

张帆 王云鹏 张宏松

（兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿选煤中心，山东 郓城 274705）

国内重介质选煤技术中，大直径重介质旋流器已经基本取代跳汰选煤而成为主流。重介旋流器的大型化，使其分选粒度下限上升；此外，新型浮选设备和高效浮选药剂的广泛应用使浮选粒度上限下降。最终，重介旋流器有效分选粒度下限和浮选有效分选粒度上限之间的0.25～2.0mm的粗煤泥不能有效分选，因此，很多重介质选煤厂出现了处理能力得不到充分发挥、精煤产率难以提高、介质消耗大等问题。

目前，我国选煤厂多采用两段（粗粒煤重介分选、煤泥浮选）或者两段半（粗粒煤重介分选、粗煤泥回收、细煤泥浮选）选煤模式。对于两段选煤模式，常出现“浮选跑粗、浮选精煤灰分偏高”、“重介主选系统煤泥含量过高、原煤处理量低、介耗过大”等问题而逐渐被替代。而两段半选煤模式仅对粗煤泥进行简单回收，回收的粗煤泥灰分高于主选精煤，只能部分掺入精煤，导致精煤泥产率较低，大量得不到有效分选的粗煤泥只能作为中煤出售，降低了选厂的经济效益。

一、研究方向

针对赵楼选煤中心磁选机尾矿及煤泥分选机尾矿精煤含量偏高，煤泥分选工艺及设备不尽完善导致的低灰精煤流失等问题，研究了重选深度回收技术及装备，用于TBS 底流和磁选机尾矿进行分选，排出高灰细泥进入全浮选系统，高灰粗颗粒进入中煤脱水筛，低灰产品经高频筛分级脱水回收，进入精煤产品系统。

该工艺流程采用一级旋流脱泥+二级离心分选+高频变频分级筛跳汰分选分级的工艺方法回收精煤，同时完成高灰细泥和高灰粗颗粒的脱除，工艺流程短。研制的集成装备具有处理能力大、分选效率高、能耗低、适应性强等优点。

二、详细技术内容

（一）“煤泥离心分选+高频分级筛”分选工艺

在该工艺中，中矸磁尾及TBS 底流进入煤泥桶，经渣浆泵打入煤泥离心分选机，煤泥离心分选机由两段旋流器串联而成，一次分级可以同时得到三种产品：一段溢流、二段溢流和二段底流.通过煤泥离心分选机分级和分选，将煤泥分为精煤、高灰细泥、中煤三种产品。具体来说，多产品旋流器的一段主要起分级作用，一段溢流可以脱除高灰细泥，一段底流在余压下由切向给入二段旋流器，二段旋流器主要起分选作用，二段底流可以脱去高灰粗颗粒，二段溢流进入高频分级筛进一步脱泥降灰，从而得到精煤产品。

分选工艺设备联系图如图1 所示。

（二）两端组合分选回收技术

粗煤泥粒级范围宽，微细粒级含量高，采用常规一级柱锥旋流器进行分离时，存在微细颗粒沉降速度慢，分离效率低的问题，同时由于物料性质、操作参数及工艺参数等不稳定导致的空气柱随机偏移现象，导致溢流跑粗，造成分离精度差，对于微细颗粒分级常采用小直径旋流器，其处理量低，势必造成提高入料压力，能耗高、磨损大、堵塞严重等问题。针对这些问题，研制了两段组合式旋流器，如图2 所示。

旋流器的一段主要起按粒度大小的分级作用，二段主要起按密度差异的分选作用.一段设计成平底结构，一方面可以有效解决旋流器底流口堵塞问题，另一方面平底结构旋流器具有压降低的特点，从而可以为二段分选提供适宜的浓度和粒度和压力。二段是一个具有特殊结构的水力旋流器，具有锥角大、锥体短的结构特点.由于分选主要发生在旋流器的底部，锥角大，锥体短的特点，可以使分选空间尽量大而平坦，以利于在离心力、流体曳力、向心浮力等的作用下按密度分层。同时短锥旋流器可以避免密度小的粗颗粒进入外旋流，即减少了按粒度分级作用的影响。另外二段旋流器还有一个特点，就是溢流管插入筒体深度大，这样可以使溢流口和底流口距离较近，加强了分选作用，容易实现按密度分选。一次分级可以同时得到高灰细泥为主的一段溢流，以高灰粗颗粒为主的二段底流和灰分较低的二段溢流三种产品。

（三）变频高频筛技术

振动筛设计为直线变频高频振动筛，改变传统脱水筛结构，采用大倾角筛面布置以及补加冲洗水等方式，提高筛分效率，从而达到控制精煤灰分的目的。高频分级脱水筛采用低振幅、高频率、可变频率运行，实现细粒级高效分级，分级粒度可以达到150 目，利用筛面颗粒产生跳汰作用使其按比重分层。从而进一步提高细颗粒煤泥的回收率。脱水筛筛面补加冲洗水，即提高了筛分效率，又降低精煤泥灰分。其结构如图3 所示。

三、工艺应用效果

设计在赵楼煤矿选煤中心得到实际应用.现场采用一台，备用一台。旋流器压力0.16Mpa，正常洗煤生产时，带煤量为900 吨/小时，每小时精煤可回收约9.4t 吨，占每小时入洗量的1.04%.对系统入料、溢流、底流、筛上产品进行取样分析，结果如下：入料煤泥水的质量百分浓度为22.34%，灰分Ad 为26.77%；溢流煤泥水的质量百分浓度为3.56%，灰分Ad为38.92%；底流煤泥水的质量百分浓度为59.45%，灰分Ad 为46.77%；高频筛出料精煤泥质量浓度75.5%，煤泥中灰分为8.67%，满足精煤灰分要求。

四、结语

该技术对于完善现有选煤工艺、提高精煤回收率，有着重要的科学意义和实际意义。可以对三段法选煤理论进一步升华、对煤泥分选工艺进一步完善、从而推动煤炭行业的技术进步。该技术目前针对国内现有选煤厂煤泥回收传统工艺进行改造，研究成果可以推广到其他选煤厂技术改造工艺中，可以产生较好的社会效益，应用前景十分广阔。