选煤厂粗煤泥分选系统的优化设计

包小燕

(中煤科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002)

1 项目概况

朝川选煤厂现有分选工艺为：原煤(-50 mm)先经过0.5 mm脱泥后进入无压三产品重介质旋流器分选，煤泥采用浮选+加压过滤机回收，浮选尾煤采用浓缩+压滤联合回收。

脱泥筛下的煤泥水经过浓缩分级以及弧形筛、高频筛脱水回收后和脱泥筛上的物料一起进入三产品旋流器进行分选，选后产品经脱介、脱水出精煤、中煤、矸石三种产品。分级旋流器溢流、弧形筛筛下水、高频筛筛下水进入浮选系统。浮选精煤通过加压过滤机(2台)和隔膜压滤机(1台)回收，浮选尾煤通过浓缩机沉淀后采用快开压滤机回收。

2 朝川选煤厂存在的问题

(1)原生煤泥量大，影响介质系统的稳定性。目前，朝川选煤厂脱泥筛的筛孔为0.5 mm，由于入选原煤具有粒度细、煤泥含量大的特点(原生煤泥含量占比达40%～50%)，造成脱泥筛筛分效率低，过多的煤泥进入重介质分选系统，影响介质系统的稳定性。

(2)重介质精煤“背灰”严重。根据现场实际情况，精煤磁选尾矿通过分级浓缩、弧形筛以及高频筛回收后，其灰分比重介质精煤高出至少4～5个百分点，掺入精煤产品后，导致重介质精煤“背灰”严重。

(3)浮选系统煤泥量大，生产成本高。脱泥系统产生的大量煤泥水与精煤粗煤泥回收系统的煤泥水一起进入浮选系统，造成进入浮选系统的煤泥量大，生产成本高。

因此，加大脱泥筛的筛孔，提高脱泥效率，并对筛下煤泥进行有效分选，可以减少主选为粗煤泥分选“背灰”的现象，提高重介质分选系统的稳定性，改善重介质旋流器的分选效率，同时，入浮煤泥量的减少也会使浮选成本有所降低[1]。

3 粗煤泥分选工艺分析

3.1 分选上、下限的确定

朝川选煤厂现有脱泥工艺为0.5 mm脱泥，本次设计推荐0.75 mm脱泥工艺，增大脱泥筛的筛孔，减小进入重介质系统的煤泥量，可显著降低介耗，同时可满足目前粗煤泥分选机的入料粒度要求。

该矿煤泥中高灰细泥含量较大，浮选机分选及浮选精煤脱水困难，粗煤泥分选下限不易过低。因此，本次设计分选下限定为0.3 mm，以满足浮选入料要求，同时浮选精煤脱水时0.3～0.1 mm的较大颗粒可以作为“骨架”，防止大量细泥堵塞滤网的情况出现。

综上所述，朝川选煤厂粗煤泥分选工艺的分选粒度级为0.75～0.3 mm。

3.2 煤质特征

设计所参考的煤质资料以选煤厂老车间303筛下0.5～0 mm煤泥的筛分资料为基准，参考临近粒度级含量，并根据生产大样增加0.75 mm粒度，对筛分资料进行校正，见表1。浮沉资料参考生产大样中1.0～0.25 mm粒度级作为0.75～0.3 mm粒度级的浮沉资料并进行校正，见表2。

表1 煤泥粒度组成表

表2 0.75～0.3 mm粗煤泥浮沉组成

由表1可知，随着粒度级的不断减小，煤泥灰分明显升高，小于0.15 mm的产率为21%，灰分为44%，说明煤泥中存在大量的高灰细泥。对大于0.3 mm的粗煤泥进行分选时，如分级、脱泥效率较低，部分小于0.3 mm细煤泥进入粗煤泥产品，会污染精煤，提高精煤灰分。因此，设计时必须考虑除去这部分高灰细泥。

4 分选工艺分析

4.1 粗煤泥分选设备的选择

目前，对于炼焦煤选煤厂，在粗煤泥分选方面分选精度较高、应用较广的是TBS分选机。鉴于朝川选煤厂对产品指标的严格要求：中煤灰分大于60%，煤泥灰分大于70%，矸石灰分大于80%，精煤灰分不大于11%(生产中以上指标无法同时满足)，在设计时需选择三产品TBS或者两产品TBS串联，才能确保有两种产品满足指标要求。这两种生产方式相比较，前者具有更广泛的适应性与灵活性，工艺布置简单，更适合在原有车间改造。

设计采用中国矿业大学研发的三产品TBS分选机，可满足粗煤泥的一次入料两次分选[2]。对粗煤泥预先分离出高密度粗颗粒物料，有效降低矸石带煤量，改善粗煤泥入料的密度和粒度组成，弱化粒度对分选的影响[3]，同时可以出三种产品，符合煤炭精细化分选的要求。

4.2 粗煤泥回收环节工艺设计

目前，朝川选煤厂的粗精煤灰分为14%左右，主要是高灰细泥含量大。掺入精煤产品后，导致重介质主选精煤“背灰”严重，因此，在经过三产品TBS分选后的粗煤泥回收环节，同样要以脱出高灰细泥为首要考虑因素。设计将分选后的TBS精煤经过分级旋流器浓缩后，采用五层高频叠筛进行进一步筛分，高频叠筛通过其高开孔率的聚氨酯精细筛网，可将高灰细泥对粗精煤的影响降到最低。该设备的筛分原理为，筛上物流经每段筛网之间衬有耐磨橡胶的造浆槽时，被喷水装置充分翻转和碎散而重新造浆，再进入下一段筛分；通过多次造浆和筛分，粗、细物料彻底分离，实现高效筛分[4]。目前正在使用高频叠筛的多个选煤厂均认为，该设备特别适合于入料中筛下粒级含量高或粘度大的细粒物料的筛分。将高频叠筛应用在粗煤泥回收环节后，因其对粗精煤截粗、脱水、脱泥以及降灰有显著作用，最终使选煤厂的精煤产率提高了2%左右[5-8]。因此，本设计将分级浓缩后的粗精煤采用高频叠筛和煤泥离心机联合回收。

4.3 改造后的分选工艺

主要设备确定后，结合朝川选煤厂存在的问题、煤质特征以及产品指标要求，设计确定的粗煤泥系统分选工艺见图1。

脱泥筛下煤泥水由浓缩旋流器分级脱泥后，进入三产品TBS干扰床分选机分选，TBS的溢流由新增的粗煤泥精矿旋流器+高频叠筛进行脱水、脱泥。TBS精矿自流至现有磁选精矿桶，然后通过新增的精矿泵给入分级旋流器组，浓缩后进入高频叠振筛，脱水后进入新增加的煤泥离心机脱水回收。TBS尾矿自流进入中煤矸石磁选尾矿桶，与现有的中煤矸石磁选尾矿一同回收。TBS中矿经浓缩斗和弧形筛脱水后进入合格介质桶(这部分物料量很小，对介质密度不造成影响，其他厂已有该工艺的应用)，经重介质旋流器再进一步分选。

5 改造成果及结论

在粗煤泥的分选及脱泥、脱水环节，结合朝川选煤厂高灰细泥含量高的特点，将三产品TBS的分选精度、叠筛的筛分效率及生产的稳定性作为设计首要考虑的因素[9-10]，使其工艺合理先进、技术可靠。

朝川选煤厂粗煤泥分选系统改造项目于2018年9月投入使用。实际生产表明，精煤灰分由改造前的14%降至10.5%左右，吨原煤介耗由原来的1 kg降至0.5 kg左右。改造后的粗煤泥分选工艺，与成熟的脱泥重介分选工艺及煤泥浮选工艺完美结合，具有分选效率高、生产系统灵活可调、管理操作方便、质量控制高效简捷的优点，为企业创造了显著的经济效益。