南屯煤礦選煤中心浮選工藝技術(shù)改造

楊正軻，張 麗

（1.兗礦集團南屯煤礦選煤中心，山東鄒城 273515；2.兗礦集團南屯煤礦教培中心，山東鄒城 273515）

0 引言

兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦選煤中心隸屬于兗州煤業(yè)股份有限公司，1989年建成，年設(shè)計入洗能力1.8 Mt，經(jīng)過幾次技術(shù)改造后現(xiàn)核定實際入洗能力3 Mt/a，2007年8月以后主要產(chǎn)品為2號精煤、2號動力煤，屬礦井型煉焦煤選煤中心。南屯煤礦選煤中心選煤工藝采用單一跳汰混合入洗的工藝流程，原煤經(jīng)跳汰機分選后，洗矸回填，洗中煤供電廠用煤或地銷，精煤經(jīng)過分級、脫水后形成產(chǎn)品裝倉外運或地銷。煤泥經(jīng)煤泥離心機回收粗煤泥后，由壓濾機回收細煤泥供科澳電鋁公司電廠燃料用煤。

從表1中可以看出壓濾煤泥平均產(chǎn)率為12.77%，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，系統(tǒng)煤泥產(chǎn)率最高時可達16.19%左右，并且原煤煤質(zhì)有惡化的趨勢，存在煤泥產(chǎn)率進一步增加的趨勢。2013年1～10月壓濾煤泥平均產(chǎn)率為8.78%，灰分26.78%，水分25.9%。從礦井的采場條件來分析，井下采場以九采區(qū)和邊角煤為主，泥化程度會越來越嚴重，煤泥的含量呈增大趨勢。

表1 2010-2013年煤泥產(chǎn)量統(tǒng)計

盡管南屯煤礦選煤中心地面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)施雖然已比較完善，能夠生產(chǎn)出滿足市場需求的多種產(chǎn)品，但是由于廠內(nèi)煤泥回收系統(tǒng)的工藝環(huán)節(jié)不完善，造成了壓濾煤泥產(chǎn)量過高，達不到公司規(guī)定的要求，因此必須對現(xiàn)有地面工藝系統(tǒng)進行改造，增加低灰煤泥回收系統(tǒng)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；另一方面，由于細煤泥中的末精煤沒有有效回收，造成大量的經(jīng)濟損失，而且給后續(xù)煤泥水處理帶來嚴重的問題。因此，有必要在煤質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，考慮增加細煤泥分選回收環(huán)節(jié)，不但可以分選出較大部分的末精煤，而且可以緩解煤泥水處理系統(tǒng)的壓力。

為了改善選煤中心運行狀況，優(yōu)化選煤中心產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高公司的經(jīng)濟效益和市場競爭力，針對選煤中心煤泥水系統(tǒng)的改造勢在必行。該項目實施后可提高選煤中心末精煤回收率，降低煤泥水處理系統(tǒng)負荷，降低壓濾煤泥產(chǎn)率，提高選煤中心經(jīng)濟效益。

1 煤質(zhì)特征及可選性

通過煤粉小篩分試驗、浮選藥劑制度選擇試驗、浮選參數(shù)試驗、煤粉分步釋放試驗等結(jié)果，繪制出煤粉分步釋放曲線圖（圖1）。

從圖1中可以查出，當(dāng)滿足精煤灰分＜10%的要求時，煤粉的可浮性為：浮選精煤產(chǎn)率rc=53%，浮選精煤灰分Ad,c=9.80%，浮選入料灰分Ad,f=27.90%，則可燃體回收率Ec=rc(100-Ad,c）/（100-Ad,f=66.31%，可燃體回收率Ec在60.1%～80.0%，按照MT/T 259—1991《煤炭可浮性評定方法》規(guī)定，此時該煤粉的可浮性為中等可浮。

圖1 煤粉分布釋放曲線

2 煤泥水處理流程改造

根據(jù)設(shè)計原則以及煤泥量計算，改造后的煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。撈坑溢流進入一段濃縮池進行濃縮，濃縮池溢流作為循環(huán)水，底流經(jīng)原有隔粗系統(tǒng)進行粗煤泥回收，回收粗煤泥后的煤泥水，即濃縮旋流器組溢流、高頻篩篩下水、離心機離心液等，全部由集中水池打入新增浮選機，浮選精煤通過新增快開式壓濾機進行脫水，經(jīng)刮板機運至精煤皮帶進入精煤系統(tǒng)。浮選尾礦進入原壓濾濃縮池進行尾煤濃縮，濃縮底流經(jīng)壓濾車間原有以及新增快開壓濾機回收最終的煤泥。

圖2 改造后煤泥水系統(tǒng)流程

3 工藝設(shè)備布置

浮選車間東西長4跨21.5 m，南北寬3跨19 m，高28.5 m。車間工藝布置：車間18.6 m平面和14.4 m平面分別布置3臺精煤壓濾機和3臺煤泥刮板運輸機，10.4 m平面上布置3臺圓盤給料機，7.9 m平面布置兩臺浮選機以及1臺精煤帶式輸送機、1臺煤泥破碎機，0.00 m平面設(shè)有浮選精礦池、浮選尾礦池、精煤濾液池等，并設(shè)有配電室，跨過原產(chǎn)品膠帶走廊設(shè)有精煤泥轉(zhuǎn)載膠帶走廊，煤泥轉(zhuǎn)載膠帶走廊長22.5 m，寬4 m，高11 m，壓濾精煤由煤泥破碎機破碎后經(jīng)帶式輸送機轉(zhuǎn)載進入原精煤皮帶。

4 自動化系統(tǒng)設(shè)計

為了使得系統(tǒng)高效可靠，充分考慮系統(tǒng)的兼容性、適用性及經(jīng)濟性，PLC選用昆騰系列產(chǎn)品，上位軟件選用美國通用公司Cimplicity8.0，該軟件為全中文界面，工作于Window XP系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)圖形監(jiān)控、動態(tài)圖形顯示、歷史數(shù)據(jù)采集管理、狀態(tài)趨勢圖、自診斷、報警等諸多功能，該軟件易學(xué)易維護，在我國各行業(yè)應(yīng)用廣泛。上位機與PLC系統(tǒng)之間通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交流，PLC主站柜放置在新增浮選低壓配電室內(nèi)，可通過以太網(wǎng)通訊與選煤中心原有集控系統(tǒng)連接成一套完整的PLC系統(tǒng)。工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)也可與控制系統(tǒng)連接，組成全廠自動化系統(tǒng)（圖 3）。

圖3 自動化系統(tǒng)圖

5 實際應(yīng)用效果

2014年3月完成技改項目，經(jīng)過聯(lián)合試運轉(zhuǎn)及帶料試運轉(zhuǎn)后，4月1日正式投入生產(chǎn)。新的浮選工藝及設(shè)備對于選煤中心相關(guān)技術(shù)人員及職工來說都是陌生的，在浮選系統(tǒng)調(diào)試完成后，在采用常規(guī)控制浮選尾礦閘板、變換充氣量和入浮量等方法后，浮選精煤灰分仍然居高不下，普遍在15%以上，離公司規(guī)定的10%以下相差甚遠。如何能夠在最短時間內(nèi)浮出合格精煤，將浮精灰分控制在10%以下，達到公司要求，是制約浮選改造項目能否取得成功的關(guān)鍵。為了找到降低浮精灰分的方法，通過對煤質(zhì)進行分析，多次做浮選試驗，對起泡劑和捕收劑的用量和比例進行研究，最終，制定出最適合南屯煤礦煤質(zhì)的藥劑制度，用以指導(dǎo)浮選生產(chǎn)。

6 浮選試驗

進行浮選試驗得到3組數(shù)據(jù)，表2是在入料灰分23.32%，藥劑添加量1000 g/t，8種捕收劑狀態(tài)下的浮選試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

表2 浮選試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計1

針對選定的捕收劑及起泡劑，在行業(yè)普遍認定的最佳入浮濃度80 g/L條件下，找出最佳的2種藥劑添加比例及用量。結(jié)果見表3，本著滿足指標(biāo)已經(jīng)盡量少用藥的原則，確定藥劑用量1200 g/t，藥劑添加比例12:1。入料灰分24.67%，入浮濃度82 g/L。

對不同入浮濃度條件下的浮精灰分進行試驗，找出能滿足質(zhì)量要求的入浮濃度范圍。結(jié)果見表4，最終得出，入浮濃度≤150 g/L，最好＜120 g/L。

通過以上浮選試驗，形成了藥劑添加制度，用以規(guī)范和指導(dǎo)浮選司機操作（表5）。

表3 浮選試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計2

表4 浮選試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計3

表5 浮選藥劑添加對照表

經(jīng)過不到1個月的時間，成功浮出合格精煤，各項技術(shù)指標(biāo)均達到公司要求，真正做到“煤泥水全入浮”。同時，浮精塊灰、尾礦灰分、浮精產(chǎn)率、藥劑消耗等都達到公司標(biāo)準，同時領(lǐng)先于其他兄弟礦井。運行至今，南屯煤礦浮選系統(tǒng)沒有出現(xiàn)大型設(shè)備故障，自動化及監(jiān)控系統(tǒng)運行平穩(wěn)，整個6層廠房只需2～3人即可完成生產(chǎn)任務(wù)，浮出的精煤摻入精煤產(chǎn)品皮帶，每年可多創(chuàng)經(jīng)濟效益2000多萬元人民幣。