河南利源煤焦集團有限公司選煤廠浮選系統技術改造實踐

馮保富，王 鵬，吳學林，江明東

（1.河南利源煤焦集團有限公司選煤廠，河南 安陽 455000;2.唐山森普工程設計有限公司，河北 唐山 064000）

1 概述

河南利源煤焦集團有限公司選煤廠 (以下簡稱利源選煤廠)隸屬于河南省安陽市安陽縣利源集團，設計處理能力為1.20 Mt/a，生產采用原煤不脫泥、不分級無壓給料三產品重介質旋流器分選+煤泥浮選聯合工藝。自該廠建成投產以來，浮選系統一直存在著精煤壓濾機處理能力不足，濾餅灰分高且波動大等問題，給生產造成了很大影響，嚴重影響了選煤廠的經濟效益。為穩定產品質量，提升系統處理能力，利源選煤廠于2013年11月對浮選系統進行了技術改造。

2 存在問題及分析

利源選煤廠原浮選系統工藝流程 (圖1)為:精煤磁選尾礦經精煤泥弧形篩分級為粗粒級的篩上物和細粒級的篩下水，篩下水自流至浮選入料緩沖池，用泵輸送至礦漿預處理器，之后進入浮選;浮選機分選出的浮選尾礦進入煤泥水系統進行處理，浮選精礦則與精煤泥弧形篩篩上物混合，進入沉降過濾式離心機進行脫水回收，成為最終精煤產品;離心機離心液和濾液采用壓濾機脫水回收，壓濾后的濾餅也摻入最終精煤產品，壓濾機濾液則進入循環水池。在實際生產中，利源選煤廠浮選精煤脫水系統主要存在精煤壓濾機壓濾周期長、處理能力不足，濾餅灰分高且波動大的問題。

圖1 原浮選系統工藝流程Fig.1 The flowsheet of raw coal flotation system

2.1 精煤壓濾機壓濾周期長，處理能力不足

原設計浮選精煤采用沉降過濾式離心機進行一次脫水回收，沉降過濾式離心機的離心液和濾液采用一臺XMGZ350/1600型壓濾機進行二次脫水回收。在實際生產時，壓濾機壓濾周期長達1 h，入料時間在50 min以上，如果縮短入料時間，則會導致濾餅夾心甚至不成餅，造成卸料困難，并影響后續運輸設備的正常運行。由于壓濾周期長，導致壓濾機處理能力不足，只有通過降低原煤處理量來維持系統的連續運行，從而制約了整個生產系統的處理能力，因此選煤廠投產后一直未能達到設計處理能力［1］。

通過分析發現，造成這種情況的主要原因是壓濾機壓濾速度慢。壓濾速度慢則是因為入料濃度低、粒度組成細造成的，尤其是入料中＜0.045 mm粒級含量高，對壓濾速度的提高極為不利［2－3］。從圖1可知:壓濾機入料為沉降過濾式離心機的離心液和濾液的混合物，該離心機主要回收入料中＞0.045 mm的粗粒級部分，超過70%以上的＜0.045 mm的細粒級物料隨離心液和濾液排出，因此沉降過濾式離心機的濾液、離心液混合物濃度低，固體物粒度細。為此，對沉降過濾式離心機的濾液、離心液混合物進行采樣，并進行了濃度檢測和小篩分試驗，測得濃度為80～100 g/L之間，小篩分試驗結果見表1。

從表1數據可以看出，濾液和離心液混合物中＜0.045 mm細粒級產率高達72.71%，該部分物料在濾布上形成過濾層后阻礙了濾液的通過，導致過濾速度大幅度降低，加之入料濃度低，僅為80～100 g/L，因此致使生產中壓濾周期長達60 min以上［4－5］。

表1 離心液、濾液小篩分試驗結果Table 1 Sieve analysis of centrifugate and filtrate %

2.2 濾餅灰分高且波動大

在生產中，當浮選精礦灰分在10%時，精煤壓濾機濾餅灰分為12%～15%，高出浮選精礦灰分2～5個百分點，而且極不穩定，易發生大幅度波動，嚴重影響了最終精煤產品質量。分析原因，認為主要有以下兩點:一是沉降過濾式離心機將入料中灰分較低的粗粒級物料大部分回收，而高灰分的細粒級部分大部分隨離心液、濾液排出，成為精煤壓濾機入料，導致灰分升高［6］;二是當精煤泥弧形篩脫水效果不好，出現“跑水”時，就會導致一部分高灰分的細粒級物料不經浮選機分選而直接進入沉降過濾式離心機，然后隨離心液、濾液進入壓濾機入料，從而造成灰分發生波動［7］。

3 技術改造

3.1 方案比選

根據以上的分析，制定了如下三個技術改造方案:

(1)方案1。此方案主要通過改善壓濾機入料性質 (增加濃度、減少細泥含量)、減少入料量來解決處理能力不足的問題，同時降低壓濾精煤灰分。具體方法為:增加一臺FMJ20－2型噴射式浮選機作為二次浮選機，布置在主廠房4層，新增浮選機主要處理沉降過濾式離心機的離心液和濾液，在必要時也可從原有礦漿預處理器溢流管分流一部分入浮煤漿進入新增浮選機，以減輕原有浮選機負荷。新增的二次浮選機的浮選精礦再進行壓濾，浮選精礦濃度一般可達200 g/L以上，灰分可控、可調。由于二次浮選尾礦排出了約60%～70%的煤泥水及高灰細泥，減少了壓濾機的入料量，改善了精煤壓濾機入料粒度組成，因而提高了壓濾速度，為一次浮選提高浮選精煤產率和尾礦灰分，進而提高綜合精煤產率創造了有利條件［9－10］。

(2)方案2。該方案主要通過增加壓濾機數量來解決處理能力不足的問題。方案如下:在現有主廠房外增設壓濾車間，增加一臺精煤壓濾機，并相應增加配套入料泵、刮板輸送機等配套設備;改造現有兩臺精煤泥振動弧形篩，增加擊打器，增強弧形篩泄水能力。

(3)方案3。該方案主要通過改善壓濾機入料性質 (增加濃度、減少細泥含量)、減少入料量的同時增加壓濾機數量來解決處理能力不足的問題，在方案一的基礎上，在現有主廠房外增設壓濾車間，增加一臺精煤壓濾機，并相應增加配套入料泵、刮板輸送機等配套設備。

在綜合考慮投資、改造效果、廠房內部空間、廠房外場地條件以及對選煤生產的影響等因素后，最終選擇了方案1。

3.2 改造的實施

此次技改增加了一臺FMJ20－2型噴射式浮選機及相關輔助設備，將浮選機布置在主廠房4層，用于分選沉降過濾式離心機的離心液和濾液，選出的精礦仍使用原有精煤壓濾機脫水回收，尾礦進入煤泥水處理系統。改造后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的浮選系統工藝流程Fig.2 The modified flowsheet of flotation system

3.3 改造效果

技術改造完成后，取得了明顯的效果:

(1)精煤產率增加。雖然通過二次浮選排除了原壓濾機入料中的大部分高灰細泥，減少了壓濾機的固體入料量，但由于提高了壓濾入料濃度，改善了粒度組成，使壓濾機壓濾速度提高，為一次浮選提高精煤產率創造了條件，使一次浮選精煤產率得到提高［11］。改造前，精煤壓濾機每個生產班平均壓濾11.41個循環，改造后提高至15.5個循環，并且改造后全廠精煤產率提高1.9個百分點。

(2)壓濾精煤灰分降低，改善了精煤產品質量。改造前壓濾精煤灰分基本在12.0% ～15.0%之間;改造后壓濾精煤灰分降至9.0%～10.0%，最高降幅達6個百分點。

(3)精煤壓濾機入料濃度升高，壓濾機入料時間縮短。改造后，壓濾機的入料濃度由原來的80～100 g/L提高到280 g/L左右，壓濾機入料時間縮短30%。

(4)壓濾精煤灰分可控、可調，質量穩定。改造前，壓濾機入料為沉降過濾式離心機的濾液和離心液，灰分不能調控，且不穩定，在12.0%～15.0%的范圍內波動;改造后，壓濾機入料為二次浮選機的精礦，灰分可以通過二次浮選機進行調整和控制，質量穩定。

(5)尾煤壓濾機濾餅灰分升高，尾煤泥量減少。入選焦煤和瘦煤時，尾煤壓濾機濾餅灰分較技改前分別提高5個百分點和6個百分點。技改前尾煤壓濾機平均每班壓濾7.67個循環，技改后減少至4個循環，減少了47.85%。

技改前后技術指標對比如表2所示。

表2 技改前后相關指標對比Table 2 The comparative analysis of technical indexes before and after modification

4 效益分析

利源選煤廠年實際入選原煤約75萬t，如果精煤產率提高1.91個百分點，每年可多回收精煤1.425萬t，精煤與尾煤泥差價按300元/t計算，則每年可增銷售收入300×1.425=427.5萬元。扣除新增電耗、浮選藥劑費用、設備維護費用、人員工資和資產折舊等費用100萬元，則每年可創造經濟效益327.5萬元。

5 結語

本次技術改造受投資、場地以及不影響正常生產等因素的限制，僅實施了增加一臺二次浮選機的局部改造，雖沒有徹底解決整個浮選系統處理能力不足的問題，但依然取得了明顯的效果，不但提高了精煤產率，而且降低和穩定了壓濾精煤的灰分，從而提高和穩定了精煤產品的質量，創造出了可觀的經濟效益，同時也為其他選煤現場類似問題的解決提供了有益參考。

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