中马村矿选煤厂末煤重介系统技术改造分析

孙海滔

(煤炭科学研究总院唐山研究院，河北 唐山 063012)

中马村矿选煤厂为矿井型选煤厂, 末煤重介系统设计能力为0.50Mt/a。原工艺：13～0mm级末原煤经0.5mm脱泥，筛上物去混料桶，由泵打至三产品重介旋流器，分选出末精煤、中煤、矸石三种产品。粗煤泥经高频筛回收掺入中煤，细粒煤泥进入浮选。浮选精矿经加压过滤机过滤掺入末精煤，浮选尾煤经浓缩压滤，落地地销。

但随着我国经济高速发展，市场对煤炭的需求不断扩大，煤炭价格不断上扬。原末煤重介系统存在以下突出问题：①煤泥含量较大，原有煤泥处理系统回收能力不足，粗煤泥灰分较高，无法利用，造成资源的严重浪费，不仅使企业经济效益的降低，还制约了市场的多层次拓展。②原有末煤重介系统存在介耗大，脱介筛处理能力不足，加大了生产成本，降低了选煤厂的经济效益。

1 选煤厂存在问题分析

中马村矿选煤厂改造前的原则工艺流程见图1，主要存在如下问题：

(1)煤泥含量较大，粗煤泥得不到有效的分选，灰分过高只能掺入中煤，造成资源的严重浪费。根据该厂实际生产情况，粗煤泥通过分级旋流器及高频筛回收，回收后掺入中煤。由于分级设备对粗煤泥的分选作用较弱，导致回收的粗煤泥灰分较高，不能满足精煤灰分要求，只能将回收的粗煤泥掺入中煤，造成资源的浪费和企业经济效益的降低。如果勉强将回收的粗煤泥掺入精煤，为了保证精煤灰分，就要降低主洗精煤灰分，使其背灰，这样会严重影响精煤产率。

(2)末煤重介系统存在介耗大，脱介设备处理能力不足等现象。根据该厂的实际生产及煤质情况：原工艺中原煤经筛孔为0.5mm振动筛脱泥，筛上物有压给入φ850/600的三产品旋流器分选，由于该矿原煤粒度较细，3～0.5mm含量占39.02%，-0.5mm含量占19.8%，导致脱泥筛脱泥效果很差，筛上产品中+0.5mm含量一般在15%左右。为了提高脱泥效率，不得不加大喷水量，而由于筛缝只有0.5mm，加大喷水量又造成筛上物料水分太高甚至跑水、从而降低已调节好的合介密度，造成分选密度控制难度加大、分选效果波动，且合介分流大，同时磁选机由于选型及结构等因素有严重的跑介现象，介质净化回收差。目前使用的磁选机与正常煤用磁选机存在很大的差别：①在尾矿排料方式上是从磁选滚筒的正下方，缺少尾矿溢流槽；②滚筒转速上，目前该厂使用的磁选机是36转/min，而正常914型号煤用磁选机仅为9～12转/min。所以导致全厂介耗非常高。

图1 改造前选煤厂原则工艺流程

2 工艺改造

2.1 技改方案

针对选煤厂现状和存在的问题，设计维持现有主洗系统主体不变、仅对关键设备和煤泥水处理系统及相关环节进行改造。

(1)采用新增粗煤泥单独分选来解决煤泥含量较大，粗煤泥得不到有效地分选。

根据本厂粗煤泥含量大特点，对粗煤泥进行单独分选具有如下优点：

①提高脱泥、脱介效率，降低介耗和浮选药剂；②重介分选下限及平均粒度提高，分选效果更好；③降低了浮选粒度上限，避免了浮选尾矿跑精煤问题，精煤回收更大化，总精煤回收率可提高2%左右或更高。

缺点：增加了一个系统，投资增加，但投资回报高；

粗煤泥分选方案比较

结合选煤厂目前的工艺流程，设计做了如下三个方案比选：

方案一：粗煤泥分选采用煤泥重介旋流器分选。

优点：煤泥重介旋流器的煤泥分选是在重介质和离心力场中进行，在一定程度上使分选效果得以改善。

缺点：煤泥重介旋流器单台处理量小；入料压力是常规重介旋流器的3～5倍，电耗高、磨损大；需要使用超细粒磁铁矿粉做介质，介质制备、回收系统复杂，介质回收困难，介耗高、系统稳定性差。以上因素导致目前我国选煤厂的大部分煤泥重介旋流器系统处于非最佳运行状态，难以达到理想的分选效果。

方案二：粗煤泥分选采用螺旋分选机分选

优点：螺旋分选机可以实现1～0.15mm级物料的有效分选。

缺点：螺旋分选机处理能力低，难以大型化，而且最低分选密度通常在1800kg/m3以上，不能产出低灰精煤，仅适宜分选易选的动力煤。

方案三：粗煤泥分选采用干扰床分选机(TBS)分选

优点：①干扰床分选机可以实现宽粒级煤泥的有效分选；②有效分选密度为1400～1900kg/m3，可以产出低灰精煤和高灰矸石；③分选密度可在1.4～1.9范围内调节，分选过程全自动控制，无需人员操作；④对入料煤质变化的适应性强，Ep值≤0.12；无需复杂的入料分配系统，设计紧凑，占用空间小；⑤粗煤泥入TBS分选，可以减少重介分选和浮选的入料量，分选介质为循环水，无需重介质和化学药剂，可以降低选煤厂介耗和浮选药剂消耗，精煤回收率可提高2%左右；⑥设备无动载荷，动力消耗<1kW，电源为220V、50Hz；⑦安装简单，设备维护费用低；⑧改造方案中所选TBS是中国矿业大学863研究成果，已在煤质特性比较接近的河北金牛能源股份有限公司葛泉矿选煤厂改造中应用，应用效果显著。

缺点：投资较大，但投资回报高。

通过三个方案对比粗煤泥单独分选采用干扰床分选机分选具有其他方案不能具有的优势。

综上所述采用新增粗煤泥单独分选即干扰床分选机(TBS)分选可以解决煤泥含量较大，粗煤泥得不到有效的分选的问题。

(2)提高脱泥筛分级效果

将原脱泥筛改为香蕉筛，由0.5mm脱泥改为1.5mm脱泥，以提高脱泥筛分级效果。由于精煤产率较大将原2460精煤脱介筛改为3660，原产品脱介弧形筛包角为450脱介时间短，效果差，弧形筛更换为包角为530的弧形筛，原脱介筛采用0.5mm脱介改为采用1mm脱介；这样可以解决脱介筛处理量不足、脱介效果不理想等问题。增加两台伊利选煤专用磁选机解决严重的跑介现象。通过上述方法不仅可以解决脱介筛处理量不足、介耗高的问题，还能满足粗煤泥单独分选入选上限的需要。

2.2 技改工艺流程

通过对多种选煤方法比选，最终确定改造后中马村矿选煤厂原则工艺流程，见图2。

图2 改造后中马村矿选煤厂原则工艺流程

流程简述如下：

入选末原煤通过原煤分级筛(筛缝1mm)脱泥，脱泥筛筛上13～1.5mm原煤直接进入混料桶，由泵打到有压三产品重介旋流器进行分选，分选出精、中、矸三种产品。精煤经弧形筛和脱介筛脱介脱水后，进入到精煤离心脱水机进一步脱水直接作为最终产品。中煤经弧形筛和脱介筛脱介脱水后，直接作为最终产品。矸石经弧形筛和脱介筛脱介脱水后，直接作为最终产品。精、中、矸弧形筛和脱介筛下的合格介质返回合格介质桶循环使用。精、中矸稀介质和精煤弧形筛筛下分流出的部分合格介质去稀介桶，由泵打到磁选机进行磁选，磁选精矿回合格介质桶循环利用，尾矿进入磁尾矿桶由泵打到脱泥筛作为喷水。

<1.5mm的原煤通过煤泥桶由泵打到浓缩旋流器浓缩分级后底流进入TBS进行分选，TBS溢流经振动弧形筛初步脱水后进入煤泥离心机进一步脱水后作为精煤产品，底流经弧形筛及高频筛，筛上掺入矸石，弧形筛及高频筛筛下与浓缩旋流器溢流、振动弧形筛筛下及煤泥离心机滤液去浮选。浮选精矿经加压过滤机过滤后掺入脱介筛精煤作为最终精煤产品。浮选尾矿去浓缩机，浓缩机底流经尾煤压滤机压滤直接作为尾煤产品。浓缩机溢流及压滤机滤液作为循环水。

3 改造前后经济效益比较

改造前后最终产品平衡情况见表1、表2。

表1 改造前最终产品平衡表

表2 改造后最终产品平衡表

改造前后煤泥矸石作为废弃物不计，从改造前后产品平衡表可以看出以生产灰分低于10%的精煤产品为比较基准，改造后精煤产率提高了3.42%，每年多产精煤1.71万t，中煤产率降低0.08%，每年少产中煤0.05万t。

按照现市场行情：精煤大约为1200元/t，中煤大约为400元/t。改造前产品年销售收入为：34.52万t×1200元/t+2.47万t×400元/t=42412万元；改造后产品年销售收入为：36.23万t×1200元/t+2.42万t×400元/t=44444万元；改造后产品年销售收入比改造前产品年销售收入多2302万元。改造后无疑具有较高的经济收益。

4 结 语

中马村矿选煤厂经过技术改造后，将现生产过程中进入中煤的低灰精煤全部回收，增加全厂精煤量，提高企业的经济效益：末煤重介系统实现介质系统稳定，提高原煤的处理能力，降低介耗；选煤厂实现洗水闭路循环，达到选煤厂洁净生产，既减少对环境的污染，又合理利用了宝贵的矿产资源，社会效益十分显著。

该研究结果对其他具有相同问题的选煤厂设计具有一定的借鉴和指导意义。

[1] 符东旭，祁泽民， 刘文礼，等.选煤工艺的新突破——粗煤泥分选机[J].中国煤炭，2008(07).

[2] 周曦.洗选煤技术实用手册[M].北京:民族音像出版社,2003.