粗煤泥洗選工藝優化設計

張克彬

（陽泉煤業集團新景礦洗煤廠，山西 陽泉 045000）

0 引 言

無煙煤選煤廠需要先通過洗選才可以生產噴吹精煤，利用井下采出的原煤，通過篩選和洗選加工，最終進行不同規格的產品劃分，主要分為中塊、小塊、噴吹1號精煤、噴吹2號精煤、電煤、中煤和煤泥等。被用于高爐噴吹的為精煤，而中煤主要用于發電等動力用煤，兩者用途不同，而且精煤的價值遠高于中煤。

洗選工藝是原煤加工劃分為各品種選煤產品的主要方法，洗選工藝的不合理，可能會導致生產價值較高噴吹煤的同時混入較為劣質的中煤，降低精煤品質；或者導致稀缺低硫無煙煤遺失，造成較大經濟損失。本文以此為研究內容，針對洗煤廠現有粗煤泥分選工藝進行洗選工藝設計，旨在提高粗煤泥和精煤的回收效率。研究結果不僅可以給企業帶來較大經濟收益，而且可以解決我國低硫無煙煤資源短缺的問題，具有重要的實際意義。

1 現有洗煤工藝存在的問題

洗煤廠目前采用的洗煤工藝為：首先采用原煤預先脫泥重介旋流器進行分選，其次利用粗煤泥TBS進行分選，然后對煤泥進行直接浮選，最后通過尾煤濃縮壓濾回收。如圖1所示，為粗煤泥深度洗選工藝流程示意圖。采用該洗煤工藝時，存在以下主要問題：

1）重介分選系統。重介主洗選系統工作正常，各類指標都正常。但是當重介洗選出來的精煤進入TBS分選時，會重復分選，造成工序重復，不僅浪費時間，而且會增加分選設備負荷，提高洗煤工藝的成本。

2）粗煤泥TBS分選系統。目前洗煤廠進行粗煤泥分選時采用的為兩產品TBS分選系統，洗選回收率太低，僅為40%，導致精煤損失過大，造成珍貴稀缺的低硫無煙煤資源大量浪費，嚴重影響選煤廠經濟效益。

3）煤泥浮選系統。洗煤廠現采用的煤泥浮選工藝為直接浮選，浮選濃度較低，僅為50g/L左右，不僅無法達到浮選機實際處理能力，而且憑空增加了電量損耗。

4）尾煤壓濾回收系統。①選煤廠廠內現有2臺加壓過濾設備，但由于所需風壓不夠，現只能使用1臺加壓過濾機，不僅浪費了設備資源，無法合理利用各設備，增加壓濾回收效率，而且由于只使用1臺加壓過濾機，會對這臺壓濾機造成較大負荷，影響設備使用壽命。②選煤廠現有3臺450m2的尾煤壓濾機，作為洗選工藝最后一個環節，囤積的尾煤量較大，導致壓濾設備回收壓力大，為達到每日洗選要求，洗選設備每天至少工作20個小時。③選煤廠現進行尾煤壓濾回收時，都是3臺壓濾機共用1臺容積為40m3的入料筒，由于壓濾機入料筒的容積有限，無法同時容納3臺壓濾機回收的精煤。因此，采用2臺壓濾機進料，1臺壓濾機排料的方法。該方法雖然暫時解決了入料筒容積過小的問題，但是會降低尾煤壓濾回收效率，同時不便于管理，容易出現生產問題。

圖1 粗煤泥深度洗選工藝流程

2 洗選工藝優化設計流程

將0～50mm的原煤運入洗煤廠，首先經過1mm的脫泥篩進行脫泥處理，脫泥后通過重介旋流器分選出精煤、中煤和矸石三類產品。其中，精煤、中煤和矸石分別通過1mm的脫介后，進行對應產品離心機脫水處理后作為產品。各產品通過脫介篩下合介進入磁選機，磁選后進入合格介質桶。

脫泥篩篩選的產品和磁選機選出的尾煤通過分級旋流器進行分級處理，分級精度為0.2mm。分級旋流器處理后的產品進行TBS分選，分選得到的精煤及尾煤通過振動弧形篩進行脫水處理，最后采用精煤離心機脫水成為精煤產品。粗煤泥通過振動弧形篩進行脫水處理，然后與分級旋流器的溢流進行浮選，浮選所得精煤通過壓濾機脫水后，一起進入高效濃縮機的入料井。在其中加入絮凝劑加藥點，可以通過該點進行絮凝劑的添加。

在澄清池外側設立噴水泵，用于介質桶上的加水、脫泥篩上的噴水以及廠房衛生清理等的用水。

粗煤泥經過濃縮機濃縮后得到的煤泥水，通過底流泵抽入到廠房內壓濾回收機入料桶，并可以通過入料泵回收煤泥及壓濾機濾液，濾液可回收再用于濃縮機的使用。

優化后的洗選工藝預留了壓濾得到的煤泥重新進入中煤的通道，當煤泥或中煤灰分降低時，濃縮機濃縮所得底流可通過過濾式離心機沉降脫水后，摻入到中煤產品中進行銷售，可以增加洗選產品結構的靈活性。

目前有防洪任務的城市大都只編制了應對江河洪水的城市防洪預案，缺乏城市內澇積水、山洪泥石流、交通癱瘓、地下設施雨水倒灌、供水供電中斷等次生災害的應急預案。同時，城市建設不斷向空中、地下發展，出現了大量高層建筑和地下設施，高度集中的供水、供電、能源、通信系統增加了城市的脆弱性，一旦發生洪澇災害，往往會發生水電中斷、交通癱瘓等一系列次生災害，缺乏應對這些次生災害的應急預案，會導致災害來臨時無法及時采取措施，防災減災工作難以有效進行。

3 洗選設備選型

3.1 設備浮選能力核算

選煤廠現有4臺XJM-S16型浮選機，按礦漿每立方通過量為7～12m3/h計算，該浮選機礦漿通過量為 16×（7～12）×4=448～768m3/h，則浮選機總浮選能力為（448～768）×4=1792～3072m3/h。按浮選機每立方處理干煤泥量為0.6～1.0t/m3h計算，則該型號浮選機每 臺 處 理 干 煤 泥 量 為 16×4×（0.6～1.0）=38.4～64.0t/h，取平均值51.2t/h。則4臺浮選機處理能力為51.2t/h×4=204.8t/h。

洗選工藝優化后浮選干煤泥量為170.6t/h，考慮不均衡系數，取1.15，得196.19t/h，小于204.8t/h。因此，現有的4臺XJM-S16型浮選機能夠滿足工藝優化后的干煤泥量的浮選能力。

3.2 設備浮選精煤能力核算

選煤廠現有2臺GPJ-120型號的加壓過濾機，按每平方生產能力為0.5～0.8t/h來計算，則每臺該型號生產能力為60～96t/h，由于工藝要求，取生產能力下限60t/h，則兩臺加壓過濾機的生產能力為60×2=120t/h。工藝優化后，計算得浮選精煤量為93.83t/h，考慮不均衡系數1.15，得工藝優化后需要浮選精煤量為107.9t/h，不超過現有設備的生產能力120t/h。因此，現有加壓過濾機生產能力可以滿足工藝優化后的需求。

3.3 設備浮選尾煤能力核算

選煤廠現有3臺450m2壓濾機，壓濾總面積為1350m2。工藝優化后浮選尾煤量為76.77t/h，考慮不均衡系數，得88.29t/h。按壓濾機每平方生產能力為0.03～0.06t/h計算，則工藝優化后計算所得壓濾面積為 88.29/(0.03～0.06)=1471.5～2943m2，原有設備遠遠不夠優化設計后的浮選尾煤量。因此，對壓濾機重新選型，綜合考慮，選用3臺KZG800/2000-U型壓濾機，每臺壓濾面積為800m2。

3.4 設備煤泥水濃縮能力核算

選煤廠現有兩臺φ35m的濃縮機，一臺使用，一臺備用，則每臺濃縮機的沉降面積為3.14×17.522=961.63m2，則兩臺的沉降面積為 961.63×2=1923.26m2。工藝優化后煤泥水濃縮沉降面積為進入濃縮機的煤泥水量除以每平方米濃縮處理能力，即2488.01/2.0=1244m2。因此，現有設備可以滿足本次工藝優化設計。

4 工藝優化前后洗煤廠得到的經濟效益

通過實際統計及市場調查，得出工藝優化前后各產品產量及市場價格表，見表1，表2。

表1 工藝優化前各產品產量及市場價格

表2 工藝優化后各產品產量及市場價格

由上表可知，精煤價格為794元//t，煤泥價格為80元/t，工藝優化前中煤價格180元/t，優化后由于中煤品質提高，價格提升到240元/t。工藝優化前的精煤產量為1.06Mt/a，中煤產量為1.06Mt/a，煤泥量為0.20Mt/a；工藝優化后的精煤產量為1.17Mt/a，中煤產量為0.60Mt/a，煤泥量為0.32Mt/a。

則通過計算，可得出洗選工藝優化前后洗煤廠增加的年收益為：

[(1.17-1.06)×794-1.06×180+0.60×240+(0.32-0.20)×80]×106=5014 萬元

減去洗煤廠年生產成本3230萬元，則最終計算得洗煤廠年提升凈利潤為5014-3230=1784萬元。

5 結 論

本文針對洗煤廠現有洗選工藝具有較大弊端的現象，根據實際生產情況，通過探討現有洗煤工藝的問題，進行洗選工藝流程的優化。并對現有洗選設備進行能力核算，對無法滿足工藝優化后洗選能力壓濾機設備進行重新選型，選用型號為KZG800/2000-U的壓濾機，滿足優化工藝洗選能力的設備繼續延用。最后，通過實地考察及現場統計，確定優化后的洗選工藝具有較大的經濟效益，為洗煤廠提升了1784萬元的凈利潤，證明研究成果具有實用價值。