一種新型高效的TBS配套脫水工藝

杜愛軍

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司 東曲選煤廠，山西 太原030200)

東曲選煤廠位于山西省古交市，隸屬于西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 1994年11月正式投產(chǎn)，2009年9月完成了分選系統(tǒng)的全面升級(jí)改造，將原有跳汰粗選+兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器精選+煤泥浮選的分選工藝改造為原煤預(yù)先脫泥+無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選+粗煤泥TBS分選+細(xì)煤泥浮選的聯(lián)合分選工藝。改造后，東曲選煤廠處理能力為3.0 Mt/a。產(chǎn)品以12級(jí)瘦精煤(灰分≤11%，硫分≤1.3%，粘結(jié)指數(shù)≥30)和12級(jí)高硫貧瘦精煤(灰分≤11%，硫分≤1.8%，粘結(jié)指數(shù)≥15)為主。

長期以來，我國選煤行業(yè)尤其是煉焦煤分選領(lǐng)域，已形成了以塊、末煤重介分選+煤泥浮選為主的成熟分選工藝，且重介質(zhì)旋流器向大型化方向發(fā)展，煤泥浮選向著提高煤泥可浮性的方向發(fā)展[1-3]。從而帶來了大直徑旋流器有效分選下限的提高和浮選入料粒度上限的降低，最終導(dǎo)致介于重介質(zhì)旋流器有效分選下限和浮選分選上限之間的粗煤泥(1～0.25 mm)得不到有效分選，因此，能夠有效補(bǔ)充上述工藝不足的TBS(Teetered Bed Separator)得到廣泛應(yīng)用。其分選粒度區(qū)間居于重介質(zhì)旋流器分選下限和浮選設(shè)備分選上限之間[4-6]。

1 存在問題

東曲選煤廠生產(chǎn)工藝為，進(jìn)入分選系統(tǒng)的50～0 mm粒級(jí)原煤經(jīng)篩孔尺寸為1.0 mm的脫泥篩預(yù)先脫泥后，50～1.0 mm粒級(jí)進(jìn)入無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選；<1.0 mm 粒級(jí)煤經(jīng)分級(jí)旋流器分級(jí)，底流為1.0～0.25 mm粒級(jí)煤采用TBS分選，溢流<0.25 mm粒級(jí)煤泥進(jìn)入旋流微泡浮選柱浮選。TBS工藝環(huán)節(jié)為：經(jīng)TBS分選后的精煤進(jìn)入TBS產(chǎn)品桶或池，經(jīng)泵給入濃縮旋流器進(jìn)行濃縮，濃縮旋流器的溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)進(jìn)一步回收，底流(1.0～0.25 mm粒級(jí))通過弧形篩脫水后進(jìn)入煤泥離心機(jī)二次脫水形成TBS精煤產(chǎn)品[7-8]。TBS分選后的尾礦自流進(jìn)入高頻篩脫水形成中煤產(chǎn)品。改造前TBS配套脫水工藝原則流程如圖1所示。

圖1 改造前的TBS配套脫水原則流程圖Fig.1 Flowsheet of TBS′s dewatering process before renovation

以東曲選煤廠多年運(yùn)行情況來看，該工藝存在以下不足：

(1)系統(tǒng)復(fù)雜，初期投資費(fèi)用高。該系統(tǒng)除核心設(shè)備KS-TBS/3000型TBS和終端脫水設(shè)備H1000型精煤泥離心脫水機(jī)外，還需搭配12 m3TBS產(chǎn)品桶一部、用于濃縮旋流器供料的100ZJ-B42渣漿泵一臺(tái)、FX500型濃縮旋流器兩臺(tái)及配套底流和溢流箱、Hxsa15-20-60-AT型精煤弧形篩兩部、含有傳感器及電控閥門的液位控制系統(tǒng)一套。不計(jì)配套管路與溜槽，不考慮安裝費(fèi)用，單套系統(tǒng)總投資約為48萬元。東曲選煤廠有兩套系統(tǒng)，需投入96萬元。

(2)運(yùn)營成本高。因投入設(shè)備較多，該系統(tǒng)弧形篩、渣漿泵、濃縮旋流器及相關(guān)耐磨管路的年維護(hù)費(fèi)用達(dá)12萬元。渣漿泵功率為37 kW，按每班工作12 h，年運(yùn)行300班，工作時(shí)電流按額定電流的75%計(jì)，年電耗約為37 kW×12 h×300 d×75% = 9.99萬kW·h,工業(yè)電價(jià)以0.8元/kW·h計(jì)，年電耗約7.99萬元。兩套系統(tǒng)年運(yùn)營費(fèi)合計(jì)為39.98萬元。

(3)TBS產(chǎn)品桶(或池)需可靠的液位及濃度穩(wěn)定系統(tǒng)，否則將導(dǎo)致旋流器底流濃度不穩(wěn)定，造成產(chǎn)品水分波動(dòng)大，同時(shí)導(dǎo)致渣漿泵上料困難甚至淤塞、煤泥離心機(jī)產(chǎn)品帶水嚴(yán)重，造成安全質(zhì)量事故。

(4)存在“跑粗”現(xiàn)象，易引起產(chǎn)品損失或?qū)е孪乱画h(huán)節(jié)工藝紊亂。在我廠，弧形篩篩網(wǎng)的篩縫為0.5～0.35 mm，弧形篩篩下水中>0.25 mm粒級(jí)產(chǎn)率為28.73%，這部分物料進(jìn)入浮選系統(tǒng)會(huì)影響浮選效果。

2 改造方案

以東曲選煤廠原有TBS系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過對(duì)各設(shè)備工藝性能、工藝效果進(jìn)行評(píng)定試驗(yàn)，得出各處理階段物料的粒度組成、產(chǎn)率、灰分、水分等指標(biāo)。分析后，將工藝系統(tǒng)的不足歸結(jié)為兩點(diǎn)：(1)煤泥“跑粗”引起精煤損失和后續(xù)工藝紊亂；(2)無法有效滿足終端脫水設(shè)備煤泥離心機(jī)入料濃度<50%的要求，從而引起產(chǎn)品水分超標(biāo)。

為解決系統(tǒng)存在的問題應(yīng)考慮采用一種投資低廉、系統(tǒng)簡單、能耗低、隔粗效果好、產(chǎn)品水分滿足后續(xù)設(shè)備入料要求的TBS配套脫水設(shè)備。而如何確定預(yù)脫水設(shè)備或系統(tǒng)搭配就成了新工藝研究的關(guān)鍵點(diǎn)。

預(yù)脫水設(shè)備指標(biāo)對(duì)比數(shù)據(jù)，見表1。由表1可知，電磁式高頻篩可滿足工藝需求，故新的脫水系統(tǒng)以電磁式高頻振動(dòng)篩作為核心設(shè)備，具體為：設(shè)計(jì)一套由TBS干擾床分選機(jī)、分配管路、電磁式高頻振動(dòng)篩、煤泥離心機(jī)組合而成的TBS產(chǎn)品配套脫水工藝系統(tǒng)。其特征為：TBS溢流不經(jīng)TBS產(chǎn)品桶(池)進(jìn)行收集，不經(jīng)濃縮旋流器濃縮，而是直接給入分料器，分料器末端有控制閥門，經(jīng)分料器將物料給入電磁式高頻振動(dòng)篩進(jìn)行預(yù)脫水。通過對(duì)電磁式高頻振動(dòng)篩篩縫的選擇、篩面傾角調(diào)節(jié)、振幅調(diào)整，篩上物濃度與煤泥離心機(jī)入料濃度可實(shí)現(xiàn)較高程度匹配，篩下物料粒度得到了有效控制，為高效浮選創(chuàng)造了有利的入料條件。改造后TBS配套脫水工藝原則流程圖如圖2所示。根據(jù)煤種與產(chǎn)品灰分要求不同，電磁式高頻振動(dòng)篩的篩下水和離心機(jī)離心液可選擇進(jìn)入浮選系統(tǒng)或尾煤系統(tǒng)。

表1 預(yù)脫水設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

圖2 改造后的TBS配套脫水原則流程圖

3 應(yīng)用效果

(1)改造前后預(yù)脫水設(shè)備效果對(duì)比數(shù)據(jù)見表2。改造后，電磁式高頻振動(dòng)篩篩下物料中>0.25 mm粒級(jí)產(chǎn)率為5.89%；而改造前，濃縮旋流器溢流中>0.25 mm粒級(jí)產(chǎn)率為27.95%，弧形篩篩下水中>0.25 mm粒級(jí)產(chǎn)率為28.73%，說明改造前，濃縮旋流器濃縮效率低，弧形篩“跑粗”現(xiàn)象嚴(yán)重，致使一部分低灰的粗顆粒進(jìn)入到浮選系統(tǒng)，影響浮選效果。電磁式高頻振動(dòng)篩篩下水灰分為42.20%，可選擇直接進(jìn)入尾礦系統(tǒng)處理，使困擾東曲選煤廠多年的浮選入料“跑粗”問題得到了有效治理。

(2)改造前后煤泥離心機(jī)脫水效果對(duì)比數(shù)據(jù)見表3。改造后，煤泥離心機(jī)回收量由17.64 t/h增加至22.17 t/h，增加了4.53 t/h，增加的這部分物料被提前回收，未進(jìn)入浮選系統(tǒng)，降低了浮選系統(tǒng)壓力。粗精煤產(chǎn)品水分降低了1.4個(gè)百分點(diǎn)。煤泥離心機(jī)產(chǎn)品帶水嚴(yán)重的現(xiàn)象得到根治。

表2 改造前后預(yù)脫水設(shè)備效果對(duì)比Table 2 Comparison of performance indicators of predewatering equipment before and after renovation %

表3 改造前后煤泥離心脫水機(jī)效果對(duì)比

4 經(jīng)濟(jì)效益

(1)初期投資。我廠兩套舊系統(tǒng)設(shè)備投入為96萬元。改造后，單系統(tǒng)僅需裝備兩臺(tái)DZSM2436型電磁式高頻振動(dòng)篩，投資24萬元，雙系統(tǒng)總價(jià)為48萬元，故使用新系統(tǒng)可為選煤廠節(jié)約初期投資48萬元。

(2)后期投入。因投入設(shè)備較多，舊系統(tǒng)弧形篩、渣漿泵、濃縮旋流器及相關(guān)耐磨管路的年維護(hù)費(fèi)用達(dá)39.98萬元。新系統(tǒng)的四臺(tái)電磁式高頻振動(dòng)篩年維護(hù)費(fèi)用為12.8萬元，單臺(tái)功率僅為4.2 kW，四臺(tái)電磁式高頻振動(dòng)篩年電耗為6.04萬kW·h,電費(fèi)約4.83萬元，故新系統(tǒng)年可節(jié)約成本23.35萬元。

5 結(jié)語

東曲選煤廠基于電磁高頻篩研發(fā)的TBS脫水新工藝投資低廉、系統(tǒng)簡單、能耗顯著降低、產(chǎn)品水分合格率及穩(wěn)定率提高，對(duì)選礦廠后續(xù)工藝效果無干擾，為TBS干擾床工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了全新思路。