陶二礦選煤廠增設浮選系統的實踐

石 煥

（煤炭科學研究總院唐山研究院，河北省唐山市，063012）

冀中能源邯鄲礦業集團陶二礦選煤廠屬礦井型無煙煤選煤廠，經多次改造后，現原煤入洗能力1.20M t／a。選煤廠采用無壓三產品重介旋流器＋粗煤泥C S S分選＋煤泥濃縮壓濾聯合工藝，洗水閉路循環。根據煤質變化，原煤入洗量為230～300t／h，主要產品有洗大塊、洗中塊、洗小塊、洗粒煤和洗末煤等品種，適用于冶金、電力、建材、化工、造氣及民用等行業。目前，選煤廠煤泥數量占入洗原煤的15%～22%，且有持續增大的趨勢，選煤廠現采用濃縮壓濾工藝回收煤泥，未設煤泥浮選環節。為了充分利用煤炭資源、保護環境，提高選煤廠經濟效益，陶二礦選煤廠決定增設煤泥浮選系統。

1 煤泥水處理系統現狀

圖1 改造前煤泥水流程

選煤廠現有煤泥水處理流程見圖1，所有磁選機尾礦經分級濃縮旋流器組分級濃縮后，旋流器底流自流進入直徑2.1m的C S S粗煤泥分選機，C S S溢流經高頻篩脫水后篩上物摻入洗末煤；C S S底流經高頻篩脫水后，篩上物作為粗煤泥產品出廠堆存，篩下水返回磁選尾礦桶。旋流器組溢流和C S S溢流高頻篩篩下水自流進入濃縮機回收煤泥。

煤泥水采用兩段濃縮工藝，煤泥水先進入一段濃縮機（直徑24m）沉淀澄清，濃縮機溢流作為循環水復用，底流再給入二段濃縮機（直徑20 m）。二段濃縮機基本作為尾煤快開壓濾機入料緩沖池，生產中基本不出溢流，底流用快開壓濾機脫水回收煤泥。

2 浮選工藝的確定

2.1 入浮煤泥性質

為研究煤泥的可浮性，對選煤廠現有壓濾煤泥采樣并進行試驗，按照G B／T 477－2008《煤炭篩分試驗方法》規定對煤樣進行小篩分試驗，試驗結果見表1；按G B／T 4757－2001《煤粉（泥）實驗室單元浮選試驗方法》進行小浮選試驗，礦漿濃度80g／L，捕收劑用柴油，起泡劑用G F油，試驗結果見表2。

由表1可見，入浮煤泥粒度細、灰分高，入料灰分為47.24%；入料中除＋0.5mm粒度級灰分較低為12.04%，小于要求的最終精煤灰分15%外，其余各粒級灰分均大于15%；隨粒度減小灰分大幅增加，－0.045mm粒級含量高達57.31%，灰分為62.24%，說明煤泥不易浮、矸石存在泥化現象。

表1 小篩分試驗結果

表2 小浮選試驗結果

表3 順序評價試驗結果

由表2可見，藥劑總用量1000g·t－1時，隨藥劑油比（柴油∶G F油）增加，精煤產率和灰分均呈下降趨勢。要求精煤灰分小于15%時，煤泥可浮性為極難浮。可推斷增設浮選后，要求浮選精煤15%以下時，精煤產率不低于40%，尾煤灰分在60%以上。

根據is O 8858－2《硬煤—浮選試驗第3部分：釋放評價》試驗方法對入浮煤樣進行順序評價試驗，結果見表3，根據試驗結果繪制產率－灰分曲線見圖2，根據曲線可查出不同精煤灰分下的浮選精煤理論產率。

2.2 浮選工藝和設備的選擇

由表1可知，隨粒度減小，灰分大幅增加，表明矸石存在泥化現象，這與實際生產情況相符。入浮煤泥中－0.045mm細粒級含量高達57.31%，灰分高為62.24%，為減輕高灰細泥對浮選精煤的污染，最終采用直接浮選工藝。

根據入浮煤泥中細粒級含量高、粒度細的特點，最終確定選用快開壓濾機作為浮選精煤脫水設備。快開壓濾機與傳統隔膜式精煤壓濾機相比，特點是快速打開多塊濾板，卸料時間縮短，處理量大大增加，設備選用臺數減少，產品水分較真空過濾機低，對煤泥變化適應性較強。浮精脫水設備選用K X G Z 350／1600－U型精煤快開壓濾機2臺。

圖2 順序評價試驗結果

浮選設備選用天地科技股份有限公司唐山分公司生產的X J M－K S 24型浮選機，該機適應能力強，集礦漿預處理和浮選機分選于一體，與常規浮選工藝配置相比，能有效降低廠房布置高度和長度，浮選機礦漿處理能力600～850m3／h，干煤泥處理量可達80t／h，滿足入浮礦漿量和煤泥量的要求。

3 工藝改造

本次改造主要包括兩部分內容，一是補套浮選車間及相關設施，二是單獨回收矸石磁選機尾礦，避免高灰細泥再次入浮惡化浮選分選效果。

矸石磁選機尾礦單獨回收系統改造在現有主廠房內進行，需增加濃縮旋流器組和振動弧形篩各1臺，矸石磁選機尾礦經濃縮旋流器組濃縮分級、振動弧形篩脫水后，弧形篩篩上矸石粗煤泥給入C S S底流高頻篩最終脫水后摻入粗煤泥產品，旋流器溢流和弧形篩篩下水入濃縮機。

補套浮選車間位于主廠房西北側，主體采用鋼結構，樓板采用混凝土現澆樓板。浮選車間二層與主廠房之間設聯系通道。精、中磁選機尾礦經現有濃縮旋流器分級和濃縮后，旋流器組溢流和C S S分選機溢流高頻篩篩下水利用現有管路自流進入浮選入料緩沖池，經泵給入浮選機進行分選，浮選精煤泡沫自流入精礦緩沖桶后由泵打入快開壓濾機脫水，浮精產品經刮板輸送機和帶式輸送機轉載出廠落地，壓濾機濾液自流進入循環水池（也可流入濃縮機）；浮選機尾礦添加絮凝劑后自流進入現有直徑24m高效濃縮池澄清，利用現有煤泥水系統回收尾煤，循環水復用。改造后煤泥水處理流程見圖3。

圖3 改造后煤泥水處理流程

4 改造實施效果

新建浮選車間內設備順利投入生產。生產采樣時，由于矸石磁尾回收系統設備已安裝完畢但尚未投入使用，所有磁選機尾礦均進入煤泥濃縮旋流器。浮選機生產采樣結果、相應精煤灰分下浮選精煤理論產率和浮選數量效率見表4。

表4 浮選生產采樣結果及效率

由表4可看出：

（1）浮選精煤灰分達到了設計要求，通過藥劑用量調整可控制在15%以下。

（2）浮選機工業生產效果整體上優于實驗室小浮選試驗結果，相近精煤灰分時，浮精產率和尾煤灰分高于小浮選試驗。

（3）浮選機浮選效率大于80%，取得了良好的分選效果。

改造后，補套浮選后，提高了全廠精煤產率。入浮煤泥占入洗原煤按保守值15%計算，浮精產率按40%計算，則可增加精煤產率6%，年增加精煤7.2萬t，經濟效益顯著。同時，增設浮選后，進入濃縮機的煤泥總量最低減少40%，為降低洗水濃度提供了有力的保證，減輕了尾煤壓濾車間設備壓力。

5 結語

浮選系統正常、高效運行是提高資源利用率、增加企業經濟效益的有效途徑，陶二礦浮選系統的生產實踐表明，該廠浮選系統工藝設計合理，設備運行可靠，提高了精煤產率，有效回收了精煤資源，取得了良好的經濟效益，同時也為無煙煤選煤廠煤泥浮選提供了有益的參考。