朱家店選煤廠工藝系統(tǒng)技術(shù)改造實(shí)踐

程云霄

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

朱家店選煤廠隸屬于山西離柳焦煤集團(tuán)，地處山西省中陽縣金羅鎮(zhèn)水峪村，是一座原設(shè)計(jì)能力為0.90 Mt/a的礦井型選煤廠。該選煤廠原煤以選前脫泥方式入選，采用50～0.5 mm粒級由有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、0.5～0 mm粒級浮選、浮選尾煤壓濾回收的聯(lián)合工藝。主要入選朱家店煤礦4#煤，從目前開采情況看，原煤中矸石含量較大，細(xì)粒煤灰分較高，硬度較大；主導(dǎo)產(chǎn)品可作為煉焦配煤，中煤和煤泥供當(dāng)?shù)仉姀S發(fā)電。

該選煤廠于2006年投產(chǎn)后運(yùn)行一直不正常，每班生產(chǎn)一段時間后精煤灰分就會波動，循環(huán)水逐漸變黑，篩面跑水跑介，浮選效果變差，尾煤灰分降低，介耗越來越高。該廠曾進(jìn)行過多次生產(chǎn)檢查和局部改造，但效果均不理想；由于其為礦井型選煤廠，選煤生產(chǎn)異常對井下正常工作影響很大。為了徹底解決這些問題，2013年底山西離柳焦煤集團(tuán)委托天地科技股份有限公司唐山分公司對選煤廠工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

煤泥處理系統(tǒng)不完善是朱家店選煤廠運(yùn)行異常的主要原因，該選煤廠原設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的煉焦煤分選工藝，<0.5 mm粒級煤泥全部浮選，但煤泥浮選效果不理想。為此，對該選煤廠洗選工藝進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)置了脫泥截粗環(huán)節(jié)，即原煤脫泥后再入選，具體原則流程如圖1所示。

圖1 朱家店選煤廠原煤洗選原則流程

(1)煤泥分選系統(tǒng)不完善。原煤泥桶的入料為脫泥篩的篩下水和磁選尾礦，桶內(nèi)煤泥水經(jīng)弧形篩(篩孔尺寸為0.3 mm)分級后，篩上物由脫泥篩脫泥(篩孔尺寸為0.5 mm)，篩下水去浮選。由于工藝設(shè)計(jì)存在缺陷，0.3～0.5 mm粒級煤泥得不到有效處理。隨著洗選時間的延長，系統(tǒng)內(nèi)的煤泥量不斷增加，致使重介懸浮液的濃度和粘度逐漸增加，密度不斷增大，進(jìn)而導(dǎo)致重介質(zhì)旋流器分選效果變差。此外，這部分煤泥在系統(tǒng)中循環(huán)一段時間后，只能通過洗選產(chǎn)品帶走，致使脫介篩的脫介負(fù)擔(dān)增大。在這種情況下，不但煤泥得不到有效脫除，而且介質(zhì)回收效果較差，精煤產(chǎn)品易被污染，重介分選系統(tǒng)介耗較高。

粗煤泥中存在一定量精煤，但由于其灰分較高，不宜直接摻入精煤產(chǎn)品；如果將其直接摻入中煤，則會造成精煤損失[1-2]。由于粗煤泥的粒度特殊，無論采用重介選還是浮選都難以得到高精度的分選[3-4]，因此有必要對其單獨(dú)進(jìn)行分選。

(2)煤泥水處理中加藥方式不合理。該選煤廠原采用人工加藥方式，煤泥水濃縮、沉淀效果均較差，進(jìn)而引發(fā)了一系列生產(chǎn)問題：篩孔易被堵塞，篩機(jī)處理能力下降，影響脫水、脫泥、脫介效果[5]；循環(huán)水濃度較高，浮選系統(tǒng)負(fù)荷較大，藥劑用量較大，精煤產(chǎn)率下降，尾煤灰分偏低；重介懸浮液粘度大，重介質(zhì)旋流器分選效果差，洗選效率下降；介質(zhì)分流量增大，磁選機(jī)負(fù)荷增加，影響脫介效果；濃縮底流中的粗粒、微細(xì)粒含量相對增多，流動性較差，容易發(fā)生“壓耙”事故。

此外，就實(shí)際生產(chǎn)來看，人工加藥時藥劑溶解性差，利用率和有效性較差，且存在滯后性，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、及時控制。隨著選煤廠向大型化、連續(xù)化、自動化發(fā)展，以及選煤技術(shù)的快速進(jìn)步和管理水平的不斷提高，人工加藥已不能滿足現(xiàn)代化選煤廠的生產(chǎn)與管理需要。

2 改造方案與實(shí)施

2.1 增加粗煤泥分選系統(tǒng)

對于煉焦煤選煤廠，粗煤泥的有效回收對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和商品煤的質(zhì)量都至關(guān)重要[6]。相對螺旋分選機(jī)和煤泥重介質(zhì)旋流器而言，TBS干擾床分選機(jī)具有分選密度可調(diào)，有效分選密度范圍寬，自動化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行成本低等特點(diǎn)[7-8]。因此，在原工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上選用一臺TBS干擾床分選機(jī)作為粗煤泥分選設(shè)備。該選煤廠技術(shù)改造后的原則流程為50～1 mm粒級由三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1～0.25 mm粒級由TBS干擾床分選機(jī)分選、<0.25 mm粒級浮選、浮選尾煤壓濾回收的聯(lián)合工藝，如圖2所示。

磁選尾礦全部進(jìn)入尾礦池，再泵輸送至原煤脫泥篩篩面，作為原煤脫泥的沖水；原煤脫泥篩的篩下水進(jìn)入粗煤泥桶，然后采用泵給入粗煤泥分級旋流器組；旋流器組底流由TBS干擾床分選機(jī)分選，TBS精礦經(jīng)精煤旋流器組濃縮后，由煤泥振動弧形篩預(yù)先脫水，再采用煤泥離心機(jī)脫水、回收；TBS尾礦經(jīng)高頻篩脫水后摻入中煤或矸石，旋流器組溢流、弧形篩的篩下水進(jìn)入浮選系統(tǒng)處理。

圖2 工藝系統(tǒng)技術(shù)改造后的原煤洗選原則流程

生產(chǎn)實(shí)踐表明：增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)，可使1.5～0.25 mm粒級粗煤泥得到有效分選，在提高精煤產(chǎn)率的同時減輕了后續(xù)作業(yè)負(fù)擔(dān)，解決了“跑粗”問題，浮選入料量和重介系統(tǒng)煤泥量均減少，分選效果大大改善，生產(chǎn)成本明顯降低[9-10]。

2.2 增設(shè)自動加藥裝置

為了提高藥劑使用效果，該選煤廠增設(shè)了一套HSJ/A-3000一體化加藥裝置(圖3)，該裝置主要由箱體、干粉進(jìn)料機(jī)、自動控制系統(tǒng)三部分組成。干藥粉被置于料斗后，螺旋式輸送器將需要投加的干藥粉送出，在出口處干藥粉和水經(jīng)旋流式粉體預(yù)稀釋裝置處理后進(jìn)入箱體，在制備格、熟化格的攪拌機(jī)作用下，藥劑被稀釋與熟化，再通過螺桿泵輸送至加藥點(diǎn)。

HSJ/A-3000一體化加藥裝置占地面積小，將該裝置布置在老廠房的循環(huán)水泵房，這樣距離濃縮池近，需要鋪設(shè)的管路短。此外，該選煤廠還對煤泥水的藥劑制度進(jìn)行了優(yōu)化，將單一添加絮凝劑改為絮凝劑和凝聚劑同時使用，凝聚劑和絮凝劑的加藥點(diǎn)分別位于距離中心給料口5、20 m處，并將加藥位置由單點(diǎn)改為多點(diǎn)，每兩個加藥點(diǎn)的間距在0.5 m左右。

圖3 HSJ/A-3000一體化加藥裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3 改造效果

在對朱家店選煤廠工藝系統(tǒng)改造后，重介系統(tǒng)分選效果和浮選系統(tǒng)效果明顯改善(表1)。生產(chǎn)實(shí)踐表明：TBS精煤灰分穩(wěn)定在13%左右，最終精煤灰分能夠控制在10.50%左右。

表1 TBS干擾床分選機(jī)分選結(jié)果

該裝置投入使用后，循環(huán)水濃度由大于105 g/L降至10 g/L左右，脫介篩噴水顏色恢復(fù)正常，且再沒有出現(xiàn)循環(huán)水管路被堵塞的現(xiàn)象；濃縮底流濃度正常，壓濾系統(tǒng)運(yùn)行正常，壓濾時間縮短，藥劑使用量減少，精煤灰分下降，尾煤灰分提高。

自該選煤廠工藝系統(tǒng)改造后，各項(xiàng)工藝指標(biāo)恢復(fù)正常，洗選能力穩(wěn)定在1.20 Mt/a，完全滿足生產(chǎn)要求；尾煤灰分在60%以上，精煤產(chǎn)率提高約3個百分點(diǎn)，原煤介耗量在2 kg/t以下。按照精煤售價(jià)600元/t計(jì)算，每年因多回收精煤而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益在2 160萬元以上；介耗量至少降低4 kg/t，按照磁鐵礦粉售價(jià)900元/t計(jì)算，每年可節(jié)省介質(zhì)成本432萬元，即每年可獲得2 592余萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。此外，選煤廠連續(xù)正常生產(chǎn)后，礦井也能夠正常運(yùn)行，將會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

朱家店選煤廠工藝系統(tǒng)改造成功的關(guān)鍵是正確分析了生產(chǎn)中存在的問題，并抓住了粗煤泥沒有得到分選和循環(huán)水濃度過高兩個關(guān)鍵點(diǎn)，這對類似選煤廠的工藝系統(tǒng)技術(shù)改造有一定的借鑒意義。

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