邯鄲洗選廠浮選系統技術改造的研究與實踐

王俊霞

(冀中能源峰峰集團 邯鄲選煤廠，河北 邯鄲 056000)

峰峰集團邯鄲洗選廠是我國自行設計、建設的第一座中央型煉焦煤選煤廠，于1959年12月投產，原設計能力為1.50 Mt/a，采用跳汰主再選、煤泥濃縮浮選的聯合工藝。五十多年來，邯鄲洗選廠實施了多輪工藝升級和技術改造。1988年完成浮選機更新改造，以XJX-T12型浮選機取代原M2.5型浮選機，自制兩臺礦漿準備器取代四臺攪拌桶，單位體積處理能力提高57.92個百分點，浮選精煤產率提高0.93個百分點；1999年完成跳汰粗精煤重介再選工藝改造，增加了兩產品重介質旋流器、磁選機、脫介篩等關鍵設備；2011年9月完成了選煤廠分選工藝改革，采用脫泥入選，無壓三產品重介分選、粗煤泥分選、煤泥分級浮選的聯合工藝[1]，同時增加了配套的浮選精煤快開壓濾脫水系統，核定生產能力為3.50 Mt/a 。近年來，隨著原煤煤泥含量的增多，導致浮選設備處理能力不足、分選效果差、精煤產率低，這已經成為制約生產的薄弱環節[2]。為了解決浮選系統瓶頸問題，2016年10月通過對浮選系統入料煤泥減量化研究和實踐,優化了浮選分選效果，實現了煤泥高效分選[3]。

1 問題分析

近年來，峰峰集團本部煤炭資源逐年減少，煤炭產能逐年壓縮，環保要求愈加嚴格，只有降本增效、節能環保才能生存，因此提高產率，降低生產成本刻不容緩。為了增強生存能力，邯鄲洗選廠多措并舉，取得了一些成效，但煤泥浮選系統現存的浮選設備老化、入浮煤泥量大、分選效果差等問題仍給企業生產經營造成很大困擾[4]。邯鄲洗選廠現有的四臺XJX-T12浮選機先后于1988年左右投產使用，至今已使用30年，浮選機機體老化，箱體銹蝕嚴重，刮料不均勻，浮選效果差，處理能力不足，嚴重影響了浮選精煤的穩定性，造成油耗偏高，生產成本增加，故浮選系統的升級改造亟待解決[5]。

2 浮選系統升級改造方案

2.1 浮選工藝現狀

邯鄲洗選廠浮選系統采用分級浮選工藝(圖1)。浮選入料為煤泥分級旋流器溢流和粗煤泥分選機溢流經振動弧形篩處理后的篩下水，通過泵送至分級旋流器再次分級，溢流(<0.125 mm粒級)經浮選柱分選、底流(0.5～0.125 mm粒級)經浮選機分選[6]后，所有浮選精煤自流進入一樓精礦箱，然后再泵揚至快開壓濾機脫水得到最終精煤；浮選尾礦自流至濃縮機，經壓濾后得到尾煤，濾液返回濃縮機。

2.2 工藝改造方案

本次改造主要在現有位置進行設備安裝，設備布置結合場地條件，充分考慮生產需要，盡可能實現系統靈活、區分明確、布置緊湊、整潔美觀。將現有四臺XJX-T12浮選機和礦漿準備器拆除，在原位置安裝新型礦漿預處理器和三臺XJM-S24浮選機，以期工藝和設備對粗、細煤泥實現高精度分選和高效脫水，在煤泥可浮性變化較大時，仍能生產出合格的浮選精煤產品，煤泥分選適應性顯著增強[7]。

圖1 浮選原則流程圖

2.2.1 浮選機改造

邯鄲洗選廠原XJX-T12浮選機屬于機械攪拌自吸式浮選機，礦漿由中心管入料，由于使用年限已久，機箱調整機構和葉輪轉子假底穩流板均已銹蝕嚴重，導致煤泥分選效果差，維修成本大，油耗居高不下，且處理量偏小，更換浮選機迫在眉睫。邯鄲洗選廠結合現有廠房條件，決定采用天地(唐山)礦業科技有限公司研制的XJM-S24新型浮選機，該型號浮選機屬于“假底底吸，周邊溢流，自吸空氣”機械攪拌式浮選機，集直流式入料和自吸式入料優點于一體，既消除了直流式入料礦漿易發生“短路”的問題，又克服了自吸式入料礦漿通過量小的缺點，單室容積達到24 m3，對高密度和微細粒度煤泥分選效果理想，并且在同類產品中具有能耗低、充氣量大、充氣均勻度高、浮選選擇性高、運行可靠性高等優點，已廣泛應用于全國各地選煤廠，并可實現浮選參數自動控制[8]。

2.2.2 加油箱創新性研制

由于浮選藥劑中的雜質經常堵塞油泵，導致藥劑添加量不穩，在此次改造中創新性地研制了新油箱，結構如圖2所示。該油箱結構為三級臺階狀，臺階中間采用0.5、0.25 mm濾網作為隔斷過濾油中雜質，有效解決了油泵堵塞和加藥量不穩現象，利于浮選操作且指標更加穩定。經過現場使用，效果良好，油管不再堵塞，且藥劑添加量穩定[9]。

2.3 浮選入料減量化研究與實踐

隨著原煤煤泥含量增多，為了減少浮選系統入浮煤泥量，邯鄲洗選廠結合自身工藝特點，對相關環節進行了試驗研究和改造。

圖2 油箱結構簡圖

2.3.1 加強振動弧形篩管理，選擇合適篩縫篩板

邯鄲洗選廠振動弧形篩最初使用篩縫為0.6 mm的普通篩板，篩下水中>0.5 mm粒級含量在10%左右。為了減少浮選系統煤泥量，加強振動弧形篩管理，規定每周一、周五技術人員采樣，對篩下水取樣進行篩分試驗。當>0.5 mm粒級含量>8%時，須及時更換篩板，避免粗煤泥進入浮選系統影響分選效率[10]。

經過多種細縫弧形篩板的試驗對比，最終選擇篩縫為0.5 mm的高效細縫弧形篩板。此篩板篩條較細，篩縫角度設計合理[11]，利于脫水且使用壽命長。實踐表明：篩下水中>0.5 mm粒級含量降到3%以下，有效減少了浮選系統入浮量，提高了分選效果，降低了油耗。

2.3.2 適當增大煤泥旋流器的底流口

自2011年全重介工藝改造后，一直選用兩臺FX-750GT旋流器進行煤泥分級處理，旋流器底流口直徑為140 mm，入料壓力為0.126 MPa。為了減少浮選系統入浮量，適當增大旋流器底流口直徑來減輕浮選壓力。在入料壓力不變的情況下，分別對底流口直徑為140、160、180 mm的煤泥分級旋流器底流進行小篩分試驗(表1)。

表1 煤泥分級旋流器底流小篩分試驗結果

由表1可看出：旋流器底流口直徑增大，旋流器底流中>0.5 mm粒級和<0.045 mm粒級含量增多，相應改善了旋流器溢流粒度組成，減少了入浮煤泥中粗顆粒和極細顆粒的含量，有利于提高浮選系統分選效果[12]，經試驗對比最終采用底流口直徑為180 mm的煤泥分級旋流器。

2.3.3 嚴格執行粗煤泥離心機篩籃更換標準

邯鄲洗選廠粗煤泥離心機離心液返回煤泥桶中，再通過泵揚至煤泥分級旋流器，溢流進入浮選系統。因此，加強粗煤泥離心機篩籃更換標準，是浮選煤泥減量入浮的有效途徑。邯鄲洗選廠規定每周對離心液進行兩次粒度分析，當離心液中>0.5 mm粒級含量超過25%時，必須更換篩籃，同時將更換頻率由3個月一次改為2個月一次，有效減少了浮選系統入浮煤泥量和粗顆粒含量，提高了分選效果[13]。

3 改造效果

3.1 浮選入料

通過以上三方面的改進，浮選入料濃度由改造前的20.00%降至改造后的14.04%，降低了5.96個百分點，明顯改善了浮選入料濃度[14]。對改造前后浮選入料分別進行小篩分試驗，結果見表2。

表2 浮選入料小篩分試驗結果對比

由表2可看出：改造后浮選入料粒度組成明顯改善，>0.5 mm粒級含量減少1個百分點，<0.045 mm粒級含量減少3.95個百分點，有利于提高浮選分選效果[15]。

3.2 技術指標

邯鄲洗選廠浮選系統通過設備升級改造和煤泥減量入浮研究，浮選分選效果顯著提高，分別對改造前(2016年)、改造后(2017年)采樣試驗對比，主要技術指標見表3、表4。

通過對比表3和表4中的技術指標發現，在浮選系統升級改造后，浮選尾煤的灰分從60.97%提高到71.10%；與此同時，浮選精煤的產率從88.90%提高到89.27%，提高了0.37個百分點；此外，原煤油耗由0.196 kg/t降到0.170 kg/t，油耗降低了0.026 kg/t。

表3 2016年浮選主要技術指標

表4 2017年浮選主要技術指標

3.3 經濟效益

邯鄲洗選廠浮選系統升級改造后，通過綜合數據分析，經濟效益計算如下：

(1)浮選產率提高0.37個百分點，浮選精煤產量按照占總精煤25%計算，總精煤產率提高了0.092 5個百分點。每年處理原煤按2.60 Mt計算，則每年能增加精煤產量2 405 t，每噸精煤1 200元，年銷售收入增加288.6萬元。

(2)噸煤油耗降低0.026 kg，按年處理原煤2.60 Mt、每噸藥劑8 000元計算，則每年節約用油67.60 t，年可節約費用54.08萬元。

(3)浮選機更換后每小時減少用電80.5 kW，按每月開車時間320 h計算，全年節約用電80.5×320×12=309 120 kWh，電費單價按0.6元/kWh計算，則全年節約電費18.55萬元。

綜上，年創經濟效益為361.23萬元，提高了產品質量穩定性，降低了油、電等物耗成本，顯著提升了企業競爭力和信譽。

4 結語

邯鄲洗選廠通過煤泥減量化入浮研究，對浮選系統進行了升級改造，包括振動弧形篩更換高效細縫弧形篩板、增大煤泥分級旋流器底流口、嚴格執行粗煤泥離心機篩籃更換標準。此次改造明顯提高了浮選分選效果，優化了產品各項技術指標，降低了選煤物耗成本；同時減少了浮選尾煤量，緩解了日趨增加的環保壓力，具有良好的社會效益和經濟效益。

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