不脱泥无压三产品重介选煤技术及其应用

程文科 周娟华

(1.中国矿业大学(北京),北京市海淀区,100083;2.冀中能源集团公司,河北省邢台市,054021)

1 马头选煤厂概况

马头选煤厂是冀中能源峰峰集团有限公司的中央型选煤厂,始建于1957年,1959年投产,是我国“一五”期间156项重点建设项目之一,与武汉钢铁焦化厂相配套,原设计能力为年入洗原煤200万t,工艺为跳汰+浓缩浮选工艺。1999年改造为跳汰粗选+重介精选工艺。

为适应焦肥煤难选和极难选的特点,解决原设计中存在的分选效率低、精煤产率低、质量不稳定、难以洗选出灰分较低的优质精煤,以及用人多、洗洗加工成本高,煤泥、矸石、煤泥水对环境污染等问题,2008年又改造为不脱泥无压三产品重介选煤工艺,取得了较为显著的社会经济效益。

2 技术改造方案及工艺流程特点

2.1 技术改造方案

技术改造方案综合采用了国内外先进的选煤技术,以提质提效减排为目的,设计年处理原煤400万t(新建200万t、改造200万t),主要工艺采用不脱泥无压三产品重介旋流器取代原来的跳汰粗选与二产品重介精选工艺,煤泥水系统由浓缩浮选改为直接浮选,增加了煤泥重介分选工艺,以优化分选效果,截取进入浮选的粗煤泥,尾煤两段浓缩、两段回收。该选煤工艺国内外领先,是选煤业的主导工艺。

2.2 技术改造内容及设备选型

技术改造主要内容有:新建原煤缓冲、配煤仓;新建年入洗200万t不脱泥无压三产品重介浮选车间;改造原有年入洗200万t跳汰粗选+重介精选工艺为不脱泥无压三产品重介工艺;改造原煤准备车间和浓缩、压滤、装运系统。

设备选用英国MMD500加长型破碎机,美国麦克拉纳汉750型分级破碎机、澳大利亚申克公司SL G系列的直线振动筛、澳大利亚VM1400型末煤离心机,美国艺利磁选机。这些设备既保证了工艺系统的稳定运行,又具有良好的性价比。

3 选煤工艺流程和主要特点

改造后的工艺流程如图1所示。具体特点如下所述。

图1 改选后的工艺流程

(1)选煤工艺简单。原料煤无须手选、筛分,直接进入破碎机,不脱泥不分级,采用单一低密度悬浮液分选,实现了整个系统集中自动化控制,降低了工人劳动强度,提高了效率。达到了简化工艺流程和优质高效生产的目标。

(2)分选精度高。可以在难选和极难选的原料煤条件下,选出质量合格的精煤、中煤和“纯净”的矸石。精煤灰分可降低到9.0%以下。

(3)运行可靠、故障率低。采用1.4 m大直径旋流器提高了重介质旋流器的入选粒度,入选粒度上限达到80 mm,旋流器采用无压给料,减少了原料煤过度破碎而产生的次生煤泥量,降低了介质泵、管道磨损的程度和生产系统的故障。

(4)装机功率低、分选效率高。在整个系统中,仅设置一台大型重介质旋流器,重悬浮液密度检测点设置在介质泵出口管道上,调节密度的补水点设置在介质泵的进口,并配备了介质密度自动检测控制装置。操作的可控性强,生产管理方便,使得悬浮液密度调节及时,检测准确,稳定可靠,入洗吨煤电耗在8 kWh以下。

(5)分选粒级下限低。采用煤泥重介旋流器、弧形振动筛、沉降式离心脱水机回收粗煤泥,可将分选下限由0.5 mm降到0.25 mm以下,弥补了大直径旋流器下限分选的不足,有效减少了浮选入料量和作业负荷,分选精度高,保证了精煤产品质量。

(6)介质消耗低。脱介筛稀悬浮液按产物分别进行磁选,既消除了对分选精煤产品的二次污染又改善了浮选入料的煤质条件,有利于介质系统的粗精煤泥回收,又能够将密度较低的精煤筛下浓悬浮液分流到磁选机脱泥,有利于降低介质消耗。

(7)实现了清水洗煤。浮选尾煤自流和中、矸磁选尾矿收集后用泵打至一段浓缩机,其底流经截粗后产物进入中煤产品,提高了附加值,一段浓缩溢流经中转泵打入二段浓缩机;二段浓缩加絮凝剂沉降,底流由尾煤压滤机处理,通过截粗大幅度减少了进入压滤机的尾煤量,细煤泥回收充分,溢流浓度达到10 g/L以下,达到了固液分离彻底、洗水良性循环、清水选煤的目的。

4 分选指标及经济效益分析

不脱泥无压三产品重介工艺使用1年来与采用跳汰粗选+重介精选工艺相比,在原料煤基本相同的条件下,分选指标及经济效益十分显著。

4.1 分选指标

两种工艺中煤、矸石浮沉组成对照见表1,两种工艺分选指标对照见表2。

表1 两种工艺中煤、矸石浮沉组成对照表

表2 两种工艺分选指标对照表

从以上2个表中的数据可以看出,三产品重介旋流器选煤工艺的分选指标明显好于原有的选煤工艺指标。

(1)损失降低。最终中煤产品小于1.4 g/cm3含量由15.54%降低到6.38%,降低了9.16个百分点,中煤中带矸石量即大于1.8 g/cm3含量由43.17%降低到14.19%,降低了28.98个百分点,极好地改善了中煤质量。矸石小于1.4 g/cm3含量由1.05%降低到0,1.4～1.8 g/cm3部分含量由8.01%降低到1.55%,降低了6.46个百分点,排出了真正纯矸石。

(2)分选精度高。从分选的角度,可以把跳汰机和粗精煤重介(或中煤重介)看成是一个综合的三产品旋流器,对跳汰粗精煤而言,把跳汰中煤和重介中煤合并起来,看成是最终中煤产品,把跳汰矸石和重介精煤视为最终产品,而中煤重介是把重介精煤和跳汰精煤合并,这样,其综合分选精度与三产品旋流器的分选精度就有了可比性。由于跳汰机和三产品重介旋流器一个先排矸和一个先出精煤,因此,跳汰机的E2对应于三产品重介旋流器的E1,相应E1对应E2。由表1和表2改造前后数据对比可以看出,一段可能偏差降低0.15左右、二段可能偏差降低了0.05左右,重介旋流器的分选精度明显高于跳汰与二产品重介选煤工艺。

(3)数量效率。马头选煤使用无压给料三产品重介旋流器后,由表2月综合数据比较,数量效率提高6个百分点以上。

4.2 技术经济指标

马头选煤厂两种工艺经济指标对照见表3。

表3 马头洗选厂两种工艺经济指标对照表

由表3可知,应用不脱泥无压三产品重介工艺技术后,在同样生产10级冶炼焦精煤的条件下,精煤产率提高了3.89%,全年入洗原煤400余万t,即多产精煤15.56万t。在目前市场条件下,精煤与中煤价格差为680元/t,全年增加收入10580.8万元,节约电费796.4万元,节约介质68万元,节约人工费1353万元,合计年增收节支12798.2万元。经济效益十分显著,该工艺是国内选煤业提高技术经济效益的发展方向与途径。