利民選煤廠浮選系統改造實踐

解亞輝，馬云州，趙振龍，左新偉

(1.神華烏海能源有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 016064；2.唐山陸凱科技有限公司，河北 唐山 063020)

內蒙古利民煤焦公司選煤廠(以下簡稱“利民選煤廠”)隸屬于神華烏海能源有限責任公司，位于內蒙古自治區鄂爾多斯市鄂托克旗棋盤井鎮。該選煤廠是一座設計能力為2.40 Mt/a的煉焦煤選煤廠，選煤工藝為三產品重介質旋流器分選、煤泥重介質旋流器分選、浮選機分選的聯合工藝。入選原煤主要為利民礦生產的9#、16#煤，9#煤屬于低硫、高灰的優質煉焦煤，16#煤屬于高硫、高灰的優質煉焦煤；主導產品為10～12級冶煉精煤和混煤，精煤主要作為焦化廠煉焦用煤，混煤作為周邊電廠的發電燃料。

該選煤廠浮選系統選用兩段浮選工藝[1]，重介精煤磁選尾礦采用振動擊打弧形篩一次脫水分級(分級粒度為0.4 mm)，篩下物采用一次浮選機分選；一次浮選精礦和振動擊打弧形篩的篩上物混合后，采用臥式沉降過濾離心脫水機處理；臥式沉降過濾離心脫水機濾液自流到二次浮選入料緩沖桶，二次浮選精礦采用精煤壓濾機回收，兩次浮選尾礦由斜管濃縮機處理。在浮選系統運行過程中，煤泥浮選效果較差，主要表現為浮選尾煤灰分低，精煤損失嚴重，嚴重影響企業的經濟效益。因此，必須對浮選系統進行改造。

1 存在問題與原因分析

按照2017年2—9月的生產指標，浮選系統改造前，一次浮選入料灰分為19.67%、精煤灰分為11.64%、尾煤灰分為26.68%；二次浮選入料灰分為16.50%、精煤灰分為9.88%、尾煤灰分為30.47%。由此推算，一次浮選精煤的產率為39.84%，二次浮選精煤的產率為59.27%。按照65%的理論產率來看，煤泥浮選效果差，浮選精煤產率較低。浮選系統改造前的浮選效果見表1。

表1 浮選系統改造前的煤泥浮選效果

在生產實踐中，曾經嘗試通過增加捕收劑用量來提高浮選精煤產率[2]，精煤產率有所增加，但精煤灰分增加更多，嚴重影響總精煤灰分。經過多方面分析，認為煤泥浮選效果差的原因主要有四個方面。

(1)二次浮選入料的礦化效果差。二次浮選系統布置有乳化加藥裝置[3]，但其與管道混合器不匹配，導致二次浮選入料的礦化效果差，進而使二次浮選效果變差，部分本應被回收的精煤損失在尾煤中。

(2)捕收劑與起泡劑比例嚴重失調[4]。為了保證浮選機和壓濾機穩定運行，浮選司機通過降低起泡劑用量的方法來減少緩沖桶內的泡沫量；同時，為了保證浮選效果穩定，不得不加大捕收劑的用量，導致捕收劑與起泡劑的比例失調，最大達到20∶1。

(3)浮選劑的分散度低[5]。一次浮選、二次浮選均采用在乳濁液泵前加藥的方式，由于加藥路徑太長，藥劑在輸送過程中容易出現兼并、析出的問題，導致浮選劑的穩定性和煤漿的礦化效果降低。此外，給料泵經常出現不上料的現象，導致浮選機無法有效正常分選。為了強化浮選劑與煤漿的作用效果，提高浮選機運行的穩定性，改善煤泥浮選效果，必須加大浮選劑用量，導致藥劑消耗進一步增加。

(4)浮選入料緩沖桶缺少加水裝置。通常高效的浮選作業需要適宜的入料濃度，但由于浮選入料緩沖桶缺少加水裝置，導致浮選入料濃度無法及時調節。二次浮選入料緩沖桶內的泡沫量大，造成入料桶“漫泡”、入料泵“空泵”現象，導致浮選機運行不穩定，浮選效率不高。此外，由于二次浮選精礦桶內存在大量泡沫，導致壓濾機上料不連續，運行不穩定。為了減少精礦桶的虛泡數量，操作人員只能減少浮選劑用量，導致浮選精煤損失進一步加劇。

2 煤泥性質

2.1 粒度組成

該選煤廠煤泥(浮選入料)為難浮煤泥[6]，其灰分為21.32%，從煤泥粒度組成(表2)可以看出：>0.45 mm粒級產率低(僅為8.58%)，說明浮選前的煤泥分級效果較好，粗粒進入浮選系統的數量較少；中間粒級的產率相差不大，均在20%左右，灰分也均在20%左右；<0.075 mm粒級產率較高(占30.07%)，灰分略高于其他粒級，說明細泥積聚嚴重。

表2 煤泥粒度組成

2.2 密度組成

從煤泥密度組成(表3)可以看出：煤泥灰分較低，<1.30 g/cm3密度級的灰分僅為4.62%；低密度級的產率較高，<1.40 g/cm3密度級的產率為51.69%，對應的灰分為7.89%，說明煤泥質量較好，有進一步回收的必要。

表3 煤泥密度組成

綜上所述，煤泥粒度組成比較均勻，原生煤泥灰分低，中間密度級產率較高[7]，故提高浮選選擇性成為保證浮選精煤質量合格的關鍵。

3 改造方案

在對煤泥性質研究的基礎上，結合生產過程中的具體問題，制定出浮選系統改造方案，以提高煤泥浮選效果。

(1)為一次浮選機的一槽、二槽、三槽各增設兩個浸沒式喉管，以提高浮選機的充氣量，保證其分選過程穩定。

(2)根據現場實際需要，為一次浮選入料緩沖桶增設稀釋水裝置，并為二次浮選入料緩沖桶增設消泡裝置，以便在降低浮選入料濃度的同時根據生產情況對其進一步調整。同時，為二次浮選入料緩沖桶增設精礦桶和消泡裝置，以保證精煤壓濾機入料的連續性，并減少精礦桶內的虛泡數量。

(3)在二次浮選入浮前增加管道混合器和加藥裝置[8]，其是通過乳化器、給料泵、管道混合器、浮選機的合理組合來工作的。管道混合器依據文丘里管結構設計，在給料泵的作用下，礦漿以一定的流速流經該裝置；其內部產生相應的負壓，負壓區的引出管連接乳化器的乳濁液出料管。在負壓作用下，礦漿與浮選劑等容進入，并進行高紊流混合，能夠避免浮選劑的兼并與析出。

(4)為了優化浮選劑的藥劑制度[9]，在煤泥灰分為30.40%、礦漿濃度為67 g/L的條件下，對其進行單元浮選試驗[10]，結果見4。由表4可知：捕收劑與起泡劑的用量比例穩定在4∶1～6∶1之間時，煤泥浮選效果較好，故實際生產中可依據此比例調節。

表4 煤泥單元浮選試驗結果

4 改造效果

在浮選系統改造完成后，對煤泥浮選效果進行檢查，結果見表5。由表5可知：綜合尾煤灰分提高18.95個百分點，浮選精煤產率提高35.53個百分點，浮選系統改造成效顯著。

表5 浮選系統改造后的煤泥浮選效果

在浮選改造后，浮選精煤產率提高35.53個百分點，總精煤產率提高3.50個百分點。按照原煤處理能力2.40 Mt/a、精煤銷售價格500元/t計算，該選煤廠每年的銷售收入預計增加4 200萬元。

5 結語

通常中煤含量高不但使重選難度加大，而且使煤泥的中間密度物增多，導致浮選分離難度增加。采用新型乳化加藥裝置，可使藥劑乳化后幾乎無滯留的與礦漿同時進入管道混合器，既能保證浮選劑的乳化效果在輸送過程中不減弱，又能強化浮選劑與煤漿的接觸，延長兩者的接觸時間，實現乳化劑與煤漿的實時礦化。

通過浮選系統改造，利民選煤廠在提高浮選精煤產率方面探索出新途徑，不但為兩次浮選工藝的管理積累了經驗，而且為企業帶來了可觀的經濟效益。在選煤廠技術管理過程中，應當破除傳統思維觀念，堅持科學創新思想，積極應用新技術、新設備、新方法提高工藝效果和洗選效率。