中馬村礦選煤廠末煤重介系統技術改造分析

孫海滔

(煤炭科學研究總院唐山研究院，河北 唐山 063012)

中馬村礦選煤廠為礦井型選煤廠, 末煤重介系統設計能力為0.50Mt/a。原工藝：13～0mm級末原煤經0.5mm脫泥，篩上物去混料桶，由泵打至三產品重介旋流器，分選出末精煤、中煤、矸石三種產品。粗煤泥經高頻篩回收摻入中煤，細粒煤泥進入浮選。浮選精礦經加壓過濾機過濾摻入末精煤，浮選尾煤經濃縮壓濾，落地地銷。

但隨著我國經濟高速發展，市場對煤炭的需求不斷擴大，煤炭價格不斷上揚。原末煤重介系統存在以下突出問題：①煤泥含量較大，原有煤泥處理系統回收能力不足，粗煤泥灰分較高，無法利用，造成資源的嚴重浪費，不僅使企業經濟效益的降低，還制約了市場的多層次拓展。②原有末煤重介系統存在介耗大，脫介篩處理能力不足，加大了生產成本，降低了選煤廠的經濟效益。

1 選煤廠存在問題分析

中馬村礦選煤廠改造前的原則工藝流程見圖1，主要存在如下問題：

(1)煤泥含量較大，粗煤泥得不到有效的分選，灰分過高只能摻入中煤，造成資源的嚴重浪費。根據該廠實際生產情況，粗煤泥通過分級旋流器及高頻篩回收，回收后摻入中煤。由于分級設備對粗煤泥的分選作用較弱，導致回收的粗煤泥灰分較高，不能滿足精煤灰分要求，只能將回收的粗煤泥摻入中煤，造成資源的浪費和企業經濟效益的降低。如果勉強將回收的粗煤泥摻入精煤，為了保證精煤灰分，就要降低主洗精煤灰分，使其背灰，這樣會嚴重影響精煤產率。

(2)末煤重介系統存在介耗大，脫介設備處理能力不足等現象。根據該廠的實際生產及煤質情況：原工藝中原煤經篩孔為0.5mm振動篩脫泥，篩上物有壓給入φ850/600的三產品旋流器分選，由于該礦原煤粒度較細，3～0.5mm含量占39.02%，-0.5mm含量占19.8%，導致脫泥篩脫泥效果很差，篩上產品中+0.5mm含量一般在15%左右。為了提高脫泥效率，不得不加大噴水量，而由于篩縫只有0.5mm，加大噴水量又造成篩上物料水分太高甚至跑水、從而降低已調節好的合介密度，造成分選密度控制難度加大、分選效果波動，且合介分流大，同時磁選機由于選型及結構等因素有嚴重的跑介現象，介質凈化回收差。目前使用的磁選機與正常煤用磁選機存在很大的差別：①在尾礦排料方式上是從磁選滾筒的正下方，缺少尾礦溢流槽；②滾筒轉速上，目前該廠使用的磁選機是36轉/min，而正常914型號煤用磁選機僅為9～12轉/min。所以導致全廠介耗非常高。

圖1 改造前選煤廠原則工藝流程

2 工藝改造

2.1 技改方案

針對選煤廠現狀和存在的問題，設計維持現有主洗系統主體不變、僅對關鍵設備和煤泥水處理系統及相關環節進行改造。

(1)采用新增粗煤泥單獨分選來解決煤泥含量較大，粗煤泥得不到有效地分選。

根據本廠粗煤泥含量大特點，對粗煤泥進行單獨分選具有如下優點：

①提高脫泥、脫介效率，降低介耗和浮選藥劑；②重介分選下限及平均粒度提高，分選效果更好；③降低了浮選粒度上限，避免了浮選尾礦跑精煤問題，精煤回收更大化，總精煤回收率可提高2%左右或更高。

缺點：增加了一個系統，投資增加，但投資回報高；

粗煤泥分選方案比較

結合選煤廠目前的工藝流程，設計做了如下三個方案比選：

方案一：粗煤泥分選采用煤泥重介旋流器分選。

優點：煤泥重介旋流器的煤泥分選是在重介質和離心力場中進行，在一定程度上使分選效果得以改善。

缺點：煤泥重介旋流器單臺處理量小；入料壓力是常規重介旋流器的3～5倍，電耗高、磨損大；需要使用超細粒磁鐵礦粉做介質，介質制備、回收系統復雜，介質回收困難，介耗高、系統穩定性差。以上因素導致目前我國選煤廠的大部分煤泥重介旋流器系統處于非最佳運行狀態，難以達到理想的分選效果。

方案二：粗煤泥分選采用螺旋分選機分選

優點：螺旋分選機可以實現1～0.15mm級物料的有效分選。

缺點：螺旋分選機處理能力低，難以大型化，而且最低分選密度通常在1800kg/m3以上，不能產出低灰精煤，僅適宜分選易選的動力煤。

方案三：粗煤泥分選采用干擾床分選機(TBS)分選

優點：①干擾床分選機可以實現寬粒級煤泥的有效分選；②有效分選密度為1400～1900kg/m3，可以產出低灰精煤和高灰矸石；③分選密度可在1.4～1.9范圍內調節，分選過程全自動控制，無需人員操作；④對入料煤質變化的適應性強，Ep值≤0.12；無需復雜的入料分配系統，設計緊湊，占用空間小；⑤粗煤泥入TBS分選，可以減少重介分選和浮選的入料量，分選介質為循環水，無需重介質和化學藥劑，可以降低選煤廠介耗和浮選藥劑消耗，精煤回收率可提高2%左右；⑥設備無動載荷，動力消耗<1kW，電源為220V、50Hz；⑦安裝簡單，設備維護費用低；⑧改造方案中所選TBS是中國礦業大學863研究成果，已在煤質特性比較接近的河北金牛能源股份有限公司葛泉礦選煤廠改造中應用，應用效果顯著。

缺點：投資較大，但投資回報高。

通過三個方案對比粗煤泥單獨分選采用干擾床分選機分選具有其他方案不能具有的優勢。

綜上所述采用新增粗煤泥單獨分選即干擾床分選機(TBS)分選可以解決煤泥含量較大，粗煤泥得不到有效的分選的問題。

(2)提高脫泥篩分級效果

將原脫泥篩改為香蕉篩，由0.5mm脫泥改為1.5mm脫泥，以提高脫泥篩分級效果。由于精煤產率較大將原2460精煤脫介篩改為3660，原產品脫介弧形篩包角為450脫介時間短，效果差，弧形篩更換為包角為530的弧形篩，原脫介篩采用0.5mm脫介改為采用1mm脫介；這樣可以解決脫介篩處理量不足、脫介效果不理想等問題。增加兩臺伊利選煤專用磁選機解決嚴重的跑介現象。通過上述方法不僅可以解決脫介篩處理量不足、介耗高的問題，還能滿足粗煤泥單獨分選入選上限的需要。

2.2 技改工藝流程

通過對多種選煤方法比選，最終確定改造后中馬村礦選煤廠原則工藝流程，見圖2。

圖2 改造后中馬村礦選煤廠原則工藝流程

流程簡述如下：

入選末原煤通過原煤分級篩(篩縫1mm)脫泥，脫泥篩篩上13～1.5mm原煤直接進入混料桶，由泵打到有壓三產品重介旋流器進行分選，分選出精、中、矸三種產品。精煤經弧形篩和脫介篩脫介脫水后，進入到精煤離心脫水機進一步脫水直接作為最終產品。中煤經弧形篩和脫介篩脫介脫水后，直接作為最終產品。矸石經弧形篩和脫介篩脫介脫水后，直接作為最終產品。精、中、矸弧形篩和脫介篩下的合格介質返回合格介質桶循環使用。精、中矸稀介質和精煤弧形篩篩下分流出的部分合格介質去稀介桶，由泵打到磁選機進行磁選，磁選精礦回合格介質桶循環利用，尾礦進入磁尾礦桶由泵打到脫泥篩作為噴水。

<1.5mm的原煤通過煤泥桶由泵打到濃縮旋流器濃縮分級后底流進入TBS進行分選，TBS溢流經振動弧形篩初步脫水后進入煤泥離心機進一步脫水后作為精煤產品，底流經弧形篩及高頻篩，篩上摻入矸石，弧形篩及高頻篩篩下與濃縮旋流器溢流、振動弧形篩篩下及煤泥離心機濾液去浮選。浮選精礦經加壓過濾機過濾后摻入脫介篩精煤作為最終精煤產品。浮選尾礦去濃縮機，濃縮機底流經尾煤壓濾機壓濾直接作為尾煤產品。濃縮機溢流及壓濾機濾液作為循環水。

3 改造前后經濟效益比較

改造前后最終產品平衡情況見表1、表2。

表1 改造前最終產品平衡表

表2 改造后最終產品平衡表

改造前后煤泥矸石作為廢棄物不計，從改造前后產品平衡表可以看出以生產灰分低于10%的精煤產品為比較基準，改造后精煤產率提高了3.42%，每年多產精煤1.71萬t，中煤產率降低0.08%，每年少產中煤0.05萬t。

按照現市場行情：精煤大約為1200元/t，中煤大約為400元/t。改造前產品年銷售收入為：34.52萬t×1200元/t+2.47萬t×400元/t=42412萬元；改造后產品年銷售收入為：36.23萬t×1200元/t+2.42萬t×400元/t=44444萬元；改造后產品年銷售收入比改造前產品年銷售收入多2302萬元。改造后無疑具有較高的經濟收益。

4 結 語

中馬村礦選煤廠經過技術改造后，將現生產過程中進入中煤的低灰精煤全部回收，增加全廠精煤量，提高企業的經濟效益：末煤重介系統實現介質系統穩定，提高原煤的處理能力，降低介耗；選煤廠實現洗水閉路循環，達到選煤廠潔凈生產，既減少對環境的污染，又合理利用了寶貴的礦產資源，社會效益十分顯著。

該研究結果對其他具有相同問題的選煤廠設計具有一定的借鑒和指導意義。

[1] 符東旭，祁澤民， 劉文禮，等.選煤工藝的新突破——粗煤泥分選機[J].中國煤炭，2008(07).

[2] 周曦.洗選煤技術實用手冊[M].北京:民族音像出版社,2003.