优化选煤工艺 适应煤质变化

俞海鹰

(皖北煤电恒源股份销售公司，安徽 宿州 234000)

优化选煤工艺适应煤质变化

俞海鹰

(皖北煤电恒源股份销售公司，安徽 宿州 234000)

为了适应原煤煤质变化的需要，五沟煤矿选煤厂在对生产状况进行分析的基础上，确定了生产系统改扩建方案，并根据实际情况逐步推进工艺系统改造工作。在采取一系列改造措施后，生产系统的适应能力提高，选煤工艺更加灵活，经济效益、社会效益、环境效益均得到提升，改造成效显著。

煤质变化；选煤工艺；动筛排矸；粗煤泥分选系统；煤泥重介系统

五沟煤矿选煤厂是一座设计能力为0.60 Mt/a(主要设备按0.90 Mt/a选型)的矿井型炼焦煤选煤厂，2008年10月正式投产运行，主选采用三产品重介质旋流器分选、煤泥浮选的联合工艺。随着矿井产能的提升和开采深度的延伸及工作面的变化，原煤煤质大幅波动(其灰分在25%～60%之间变化)，尤其是原煤的粒度组成细化(<3 mm粒级产率高达70%)，给选煤生产带来了很大的困难和挑战。

为了应对产品市场的变化和满足合理利用稀有资源的需要，2009年初集团公司投资2 200万元对该选煤厂进行改扩建，使选煤厂实际处理能力由0.60 Mt/a提升至1.50 Mt/a。截止目前，该厂入选原煤实现了“四级”分选，即>50 mm粒级采用动筛跳汰机分选、50～0.7 mm粒级采用无压三产品重介质旋流器分选、0.7～0.125 mm粒级粗煤泥采用干扰床分选机分选、<0.125 mm粒级细煤泥浮选，并实现了与矿井同步生产。经过一系列改扩建后，该选煤厂的选煤工艺更加灵活、完善，基本能够适应矿井产能提升的需要和原煤煤质大幅波动的需求。

1 生产状况

(1)原煤准备系统。由于煤矿井下工作面断层多且煤层薄，毛煤中大块物料含量高(在20%左右)，尤其是大量掘进煤进入其中或毛煤水分高时(在7%～9%之间)，工人捡矸劳动强度大，矸石带块煤严重(在3%左右)，选煤效率偏低，这对后续重介选煤产生了很大影响。此外，超粒级的存在也易使正常生产中断，设备能耗增高，生产成本增加，产品质量不稳定。

(2)煤泥重介分选系统。初步设计时根据原煤煤质特点选用了重介选煤工艺，即两台精煤分流箱分流的合格悬浮液和精煤直线振动筛一段收集槽收集的合格悬浮液自流至煤泥重介桶，再由泵以一定的压力给入煤泥重介旋流器，旋流器溢流进入精煤磁选机，底流进入中煤磁选机，脱介后的物料经处理后成为最终精煤或中煤产品。通过投产后的技术检查资料可知：进入重介系统的煤泥灰分为13.45%，经煤泥重介旋流器分选后，进入中煤磁选机的底流灰分仅为15.85%。由于低灰煤泥进入中煤系统，致使精煤产率降低，介耗量增大[1]；当弧形筛脱介效果差时，合介桶的液位控制困难，商品煤灰分波动大。

(3)粗煤泥回收系统。2012年入选原煤灰分和细粒级物料含量不断提高，原煤灰分由30%增加到40%，甚至在50%以上，<3 mm粒级物料产率在60%～80%之间，致使重介质旋流器的分选粒度下限明显提高(高达0.75 mm)，进而使精煤泥灰分偏高(高达30%)[2]。由于这部分煤泥灰分高，只能掺入中煤产品，造成大量稀有资源浪费。

(4)尾矿处理系统。原设计尾矿处理系统采用两段浓缩工艺，即中矸磁选尾矿经一段浓缩处理后，其底流采用水力分级旋流器、弧形筛、离心机联合脱水，水力分级旋流器溢流被再次浓缩，二段浓缩底流采用压滤机脱水。在一段浓缩处理过程中，由于尾矿粒度粗，矸石粉末密度大，加之动筛煤泥水中存在大量超粒物料，导致DN500入料管路磨损严重，浓缩机的上方入料缓冲桶、中间基础被冲刷严重，且这部分物料极易沉淀，容易引发停耙、入料管路堵塞事故[3]。此外，浓缩机底流(分级旋流器入料)的浓度高、粒度粗、密度高、流量大，要求底流泵的扬程高，当底流泵扬程下降时，易使水力分级旋流器分级效果变差，出料管路和压滤车间隔膜泵被堵塞，在采取一系列措施后，效果并不明显。

(5)在浮选生产中发现，<0.045 mm粒级物料是浮选精矿的主导粒级，加压过滤机的滤液浓度高(100～180 g/L)，导致设备工作效率低；滤液在系统内形成小循环后，影响浮选系统的正常运转和浮选效果[4]。

2 改扩建方案与实施

2.1 采用动筛跳汰排矸代替人工拣矸

2010年初，该选煤厂在原煤准备车间南侧新建了一座动筛跳汰车间，采用动筛跳汰排矸代替人工拣矸，改造后的原煤处理原则流程如图1所示。原煤经分级筛50 mm分级，>50 mm粒级物料通过人工捡杂后进入动筛跳汰机，动筛精煤被破碎到50 mm以下，再由带式输送机转载至缓冲仓，动筛矸石直接进入矸石仓，动筛跳汰机的透筛物料经斗式提升机脱水后，采用带式输送机转载至缓冲仓。

图1 改造前后的原煤处理原则流程

经过工艺改造后，原煤处理能力得到提高，能够满足矿井产能提升的要求，选矸效率显著提高，工人劳动强度降低；后续重选作业压力得以缓解，且生产连续性增强，产品质量明显稳定，生产成本降低[5]。

2.2 取消煤泥重介系统

考虑到原煤煤质波动幅度大，煤泥重介系统不能满足生产需要，将进入煤泥重介桶的入料管引入合格介质桶，并将进入煤泥重介桶的弧形筛分流管引至两台精煤磁选机。脱介后的磁选尾矿采用振动弧形筛分级、脱水，粗颗粒经离心脱水后成为精煤产品，细颗粒直接浮选。在煤泥重介系统改造后(图2)，精煤产率明显提高，精煤泥被全部回收后掺入精煤，混精煤质量合格且稳定，且集控操作简单、方便、灵活。

2.3 增设粗煤泥分选系统

经过大量论证与考察，该选煤厂确定采用大直径水力分级旋流器、TBS干扰床分选机、脱泥筛形成的联合工艺代替原工艺，改造前后的煤泥处理原则流程如图3所示。

图2 改造前后的煤泥重介系统原则流程

图3 改造前后的煤泥处理原则流程

改造后，大直径水力分级旋流器的底流“夹细”现象明显改善(表1、表2)[6]，这为TBS干扰床分选机的有效分选创造了良好条件。通过专用脱泥筛的把关处理，在洗涤水的作用下，<0.125 mm粒级物料的含量进一步降低。改造后的工艺流程更加简单，运行成本低，自动化程度高，易于管理[7]。

表1 小直径水力分级旋流器底流的粒度组成

表2 精煤泥(FX710水力分级旋流器底流)粒度组成

TBS干扰床分选机的分选粒级宽(0.125～0.7 mm)，能够有效解决因原煤煤质、工艺、设备影响精煤产率的问题，且分选效果良好(表3)，使产品合格率和稳定率稳步提高，而这有利于脱介、重选等其他环节的改造。

表3 TBS干扰床分选机各物料的粒度组成

2.4 中矸尾矿处理系统改造

在实际生产过程中，当入选原煤煤质较好时，煤和矸石泥化现象不突出，其中存在大量低灰细泥，中矸磁选尾矿灰分低，一般在27%～30%之间。研究分析发现，<0.125 mm粒级物料的灰分≤20%，由于其经水力分级旋流器处理后再次被浓缩，故煤泥灰分偏低。如果能够有效分选出其中的精煤，不但可以提高精煤产率，而且能够减少煤泥产量，并提高煤泥灰分。

为此，在主厂房三楼+10 m标高处(中煤离心机上方)安装了两台φ380 mm的水力分级旋流器，中矸磁选尾矿以一定压力进入其中，旋流器底流直接自流至二楼的中煤离心机，溢流自流至浮选入料池(图4)。原中煤泥离心机、一段浓缩系统及转载带式输送机作为备用系统，以增加生产系统的灵活性[8]。

图4 中矸尾矿处理系统原则流程

改造后，中矸磁选尾矿预先分级效果明显，溢流中>0.125 mm粒级物料很少(表4)，压滤车间煤泥量降低，管路堵塞等现象基本被杜绝[9]。一段浓缩处理难度降低，生产事故减少，生产连续且稳定，有效解决了没有备用浓缩池的问题；长距离的高空管路、浓缩机入料缓冲桶基础、压滤机的滤板与滤布磨损程度均降低，维护量减少，使用寿命得到延长；在部分设备停用后，能耗明显降低，维护费用减少。

2.5 浮选精矿脱水系统改造

原设计浮选精矿采用加压过滤机脱水，加压过滤机的滤液进入浮选系统，从而形成局部小循环。研究分析发现，浮选入料中<0.045 mm粒级物料的产率高达60%～70%，浮选过程中有大量极细颗粒的存在，导致精矿泡沫发虚，且泡沫量大，加压过滤机工作效率降低。在实际生产中，新增浮选机的入料为精煤磁选尾矿的细粒部分，原浮选机的入料为中矸磁选尾矿的细粒部分和加压过滤机的滤液，浮选机单机检查结果见表5。

表4 水力分级旋流器溢流的粒度组成Table 4 Size composition of underflow of classifying hydrocyclone %

表5 浮选机单机检查结果

改造前，为有效回收浮选精煤，将TBS溢流部分分流至加压过滤机的入料池，目的是合理掺粗；在浮选精矿槽中添加助滤剂(聚丙烯酰胺)，选用选择性好、捕收能力强、泡沫易碎的浮选药剂[10]；调整加压过滤机的反吹风仓与加压仓的压差，并适当增大其下滤液阀的开度。虽采取多项措施，但加压过滤机的处理能力仍不能满足实际生产需要，一直维持在25～30 t/h之间。

基于对大量试验数据的分析发现，加压过滤机的滤液浓度有时高达180 g/L，导致其中物料不能被及时、有效回收，这对浮选作业、脱水作业及后续的浓缩、澄清作业均产生了很大的负面影响。为此，增加一台隔膜压滤机，用于处理<0.125 mm粒级浮选精矿；通过其与加压过滤机配合使用，解决了加压过滤机滤液小循环问题，可以提高浮选精煤脱水的处理量，提高精煤产量。

3 效益分析

通过工艺系统改造，该选煤厂洗选工艺趋于完善，洗选效果明显提高。压滤煤泥平均灰分由36%提高至40%以上，使精煤产率提高了1个百分点左右；增设干扰床分选机分选系统后，使精煤质量稳定，产率提高4.50个百分点，中煤产率降低。据统计，实际精煤产率提高5.50个百分点。目前，主焦煤价格为790元/t，该厂实际入选能力为1.50 Mt/a，故精煤产量提高8.25万t/a，每年可创造2 400万元的经济效益。

在工艺系统改造完成后，不但企业经济效益得到提高，而且杜绝了洗水外排，使工人劳动强度降低；同时也使稀有资源的综合利用率得以提高，社会效益和环境效益明显。

4 结语

随着矿井开采深度的延伸，地质条件不断发生变化，煤层或工作面不断改变，加之矿井产能不断提高，商品煤指标和市场持续变化，这给选煤厂生产系统的适应性带来很大困难和挑战，容易引发生产波动和中断等问题，导致生产系统能力不足，工艺系统不灵活，商品煤质量下降 。

为了适应原煤煤质变化的需要，五沟煤矿选煤厂不断优化工艺系统，积极引进先进、适用装备，并科学创新、大胆实践，取得了一定成效，为新厂设计、老厂改造以及选煤生产管理的改进提供了有益借鉴。

[1] 许春节.芦岭选煤厂无压重介选煤降低介耗的实践[J]. 山东煤炭科技,2016 (4)：203.

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[3] 李 翔.耙式浓缩机压耙故障原因及预防措施[J]. 设备管理与维护,2015 (4)：34.

[4] 于增军.东露天选煤厂加压过滤机煤泥水分控制[J]. 中国高新技术企业,2015(22)：154.

[5] 张毅勤.炼焦煤选煤厂机械选矸作业入料粒度下限的探讨[J]. 选煤技术,2014(2)：65-66.

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[7] 檀群星.TBS干扰床分选机分选百善选煤厂粗煤泥的可行性分析[J]. 选煤技术,2014 (5)：63.

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[10] 赵宏伟，张晓华，李乃玉，等.加压过滤机处理细颗粒煤的实践与改造[J]. 科技资讯,2012(29)：87.

Optimization of coal cleaning process for better adaption
to variation of raw coal property

YU Hai-ying

(Wanbei Coal & Electricity Hengyuan Shareholding Marketing Co., Suzhou 234000, Anhui, China)

In order to cater to the need for better adaption to variation of raw coal property, Wugou Coal Mines existing coal cleaning system remoulding and extension scheme is determined following an analysis of the current operating status, and ongoing transformation work is gradually pushing ahead according to specific conditions. After the adoption of a series of remoulding measures, the coal cleaning system now works with a much higher adaptability and more flexibility of technological process. The technical reform has met with remarkable result, bring about much improved economical, social and environmental benefits.

variation of raw coal property; coal cleaning process, de-shaling movable-bed jig; coarse slime separation system; slime heavy-medium separation system

1001-3571(2016)04-0036-05

TD94

B

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.010

俞海鹰(1968—)，男，江西省上饶市人，工程师，硕士，从事煤炭销售管理工作。

E-mail:182394240@qq.com Tel:13956876667

俞海鹰. 优化选煤工艺 适应煤质变化[J]. 选煤技术，2016(4)：36-40.