重介中煤破碎再選工藝改造研究

郭 榮

（西山煤電屯蘭選煤廠，山西 古交 030206）

煉焦煤是煤炭資源中的一個重要品種。目前，我國煉焦煤選煤廠廣泛采用了三產品重介旋流器分選，其中的中煤產品產率一般可達到20%，灰分一般在30%左右。這些中煤產品由于灰分及硫分難以滿足用戶需求，因此一般無法直接用于煉焦生產，僅能作為動力煤使用，這對于混入中煤的精煤來說無疑是一種損失。因此，對重介中煤合理破碎后進行二次分選，盡可能分離出精煤組份，對于合理利用資源，實現效益最大化具有重要意義。本文以山西呂梁某選煤廠重介中煤為試驗樣品進行中煤破碎再選試驗研究，為中煤再選工藝研究提供一些理論參考。

1 生產現狀分析

1.1 生產工藝現狀

該選煤廠工藝流程相對簡單，采用選前不脫泥無壓三產品重介旋流器進行分選，分選粒度上限50mm。其中，精煤在經由弧形篩和直線振動篩脫水脫介后，經離心機進一步脫水后成為精煤產品，中煤和矸石在經弧形篩和直線振動篩脫水脫介后直接落地成為產品。直線振動篩篩下水經磁選機回收介質后進入煤泥水系統進一步處理。工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 選煤廠主選工藝流程圖

1.2 中煤產品現狀

該選煤廠中煤產品產率一般在20%～30%之間。隨機選取某一正常生產班次中的中煤產品進行粒度分析，篩分過程參照GB/T477-2008中的有關規定進行，所得數據如表1。

如表1所示，本文所用中煤樣品灰分為29.23%，灰分較高。產品粒度主要集中在+0.5mm范圍內，產率達到了98.86%，-0.5mm粒級產率極低，僅為1.14%，說明重介產品脫介過程效果較好。隨著粒度的降低，灰分呈降低趨勢，說明該中煤里的精煤組份相對于矸石易碎。

表1 重介中煤粒度組成

表2 50～0.5mm重介中煤浮沉組成

如表2所示為50～0.5mm粒級重介中煤的浮沉組成情況。本廠的精煤灰分一般要求不高于9.0%，則表2中符合要求的只有-1.4g/cm3密度級產物，但該密度級產率較低，僅為3.64%；同時，當以1.4g/cm3為分選密度時，其±0.1含量高達23.92%，已經屬于較難選煤范圍，由此可見，對該中煤產品采用直接再選回收精煤的方法并不適用。此外，+1.8g/cm3密度級樣品灰分偏低，僅為59.91%，，這說明在矸石組分中普遍夾雜有礦物連生體，也正因這一特點，使得通過破碎手段進行精煤再選的方法成為可能。

2 破碎粒度上限分析

在中煤破碎過程中，當破碎粒度上限不同時，各粒級的產率也會相應變化，尤其是-0.5mm范圍內的物料產率會產生較大變化。由于本廠現有主選工藝為三產品重介旋流器，因此考慮在進行中煤再選時仍以該設備為主要分選設備。而對于重介旋流器而言，當樣品粒度低至0.5～0.25mm范圍內時，其分選精度會顯著下降，嚴重影響產品質量。因此本文在進行原料破碎產物粒度分布統計時將重點考察該粒級的變化情況。

如圖2所示為破碎粒度上限不同時，破碎產物中+0.5mm，0.5～0.25mm和-0.25mm三個粒度級的產率變化情況。可見，隨著破碎粒度上限的降低，破碎產物中+0.5mm粒級產率逐漸降低，0.5～0.25mm和-0.25mm粒級的產率均逐漸上升，并且在不同的破碎粒度上限情況下，這兩個粒級的產率始終基本相同。當破碎粒度上限低于6mm時，0.5～0.25mm和-0.25mm兩個粒級的產率上升趨勢更加明顯。當破碎粒度上限為1mm時，-0.5mm粒級產率之和已基本等于+0.5mm粒級產率。因此，對于三產品重介旋流器分選工藝而已，破碎粒度上限定的過細不利于分選過程的進行。

圖2 不同破碎粒度上限各主要粒級產率變化

為進一步評估不同破碎粒度上限下的預期分選效果，對不同粒度上限條件下破碎后的產物分別進行浮沉試驗，統計其不同密度級產率，假定中煤再選時的分選密度為1.4g/cm3，統計其±0.1含量，繪制折線圖如圖3所示。由于重介旋流器的有效分選粒度一般為+0.5mm，因此本文只對各破碎產物中+0.5mm粒級進行浮沉數據統計。

圖3 不同粒度上限破碎產物+0.5mm浮沉組成

如圖3所示，隨著破碎粒度上限的減小，-1.4 g/cm3密度級產率有減小的趨勢，并且當破碎粒度上限小于6mm后，這種減小的幅度更加明顯。由前文分析可知，隨著破碎粒度上限的減小，+0.5mm粒級的產率不斷降低；同時，在本廠原煤中，由于煤巖組分相對于矸石更加易碎，因此更多的精煤組份由于過粉碎而進入到了-0.5mm粒級的煤泥當中。而當采用重介旋流器分選時，-0.5mm粒級分選效果較差，精煤組份難以有效回收，也會導致最終的精煤產率下降。

在評價不同破碎粒度上限條件下物料的可選性時，主要參考了分選密度±0.1含量這一指標。由圖3中可見，1.4g/cm3分選密度下的±0.1含量隨著破碎粒度上限的減小而逐漸升高，當破碎粒度上限大于等于3mm時，1.4g/cm3分選密度下的±0.1含量均在10%～20%之間，屬于中等可選；當粒度上限小于3mm后可選性明顯惡化，1.4g/cm3分選密度下的±0.1含量大幅上升至21.14%，已經屬于較難選煤范圍。綜上所述，為了達到較好的再選效果，破碎粒度上限應控制在13～6mm范圍內。

3 改造措施

由前文分析可知，對本廠中煤進行破碎再選的最佳粒度上限范圍為13～6mm。在改造過程中堅持盡可能利用現有系統的改造原則，除了考慮主選系統的分選效果外，還應考慮到煤泥水等輔助系統的生產負荷問題。在本文試驗中，破碎粒度上限為13mm和6mm時的預期分選效果基本相同，但破碎粒度上限為6mm時，-0.5mm粒級產率更大，因此對后續煤泥水系統造成的生產負荷更大。綜合考慮后，建議將破碎粒度上限控制在13mm。

對于破碎后的中煤，采用0.5mm脫泥入選，增加0.5mm脫泥篩。將+0.5mm粒級破碎中煤直接導入三產品重介旋流器的入料皮帶進行重介分選。對于-0.5mm粒級物料，目前在選煤設備領域逐漸興起的TBS分選機，可實現對1～0.25mm粒級物料的有效分選，可考慮對-0.5mm粒級物料進一步分級，對0.5～0.25mm粒級采用TBS分選，-0.25mm粒級進行浮選。考慮到本廠目前尚未應用TBS分選機，因此可直接對-0.5mm粒級物料進行浮選，回收精煤。

4 結語

對煤炭資源的清潔高效利用是未來煤炭利用領域的一大趨勢。中煤作為一種尚未充分開發出使用潛能的洗選副產品，亟需尋找一種有效手段進行充分再利用。本文在現有洗選工藝基礎上，結合本廠實際，在盡可能減少基建及設備投資的基礎上，對中煤破碎再選工藝進行了探索研究，對于中煤的合理高效利用有一定的參考意義。