屯蘭選煤廠煤泥增灰方法探析

張 海 軍

(西山煤電(集團)有限公司 屯蘭選煤廠，山西 古交 030200)

0 引 言

近年來，隨著國內細粒級煤分選工藝、分選裝備、脫水等技術的日益成熟[1-3]，建立資源節約型企業、提高煤炭資源利用率、實現企業效益提升與綠色環保發展同步推進、雙向創益等也隨之具有更好的基礎解決途徑。基于煉焦煤具有不可再生、稀缺的特性，高效利用煉焦煤，特別對細粒煤的高效分選與回收再利用[4-10]，對選煤行業具有十分重要的意義。2018年屯蘭選煤廠煤泥灰分近6個月平均為41.1%，其中<1.5 mm各粒度級因工藝系統等方面不完善，未能得到有效分選，使得煤泥水回收系統負擔過重，煤泥分選設備超負荷運行且工況不佳，使得煤泥水系統一度惡化，導致部分低灰細粒級煤進入煤泥系統，造成煤泥灰分低、煤泥產量增大的問題突顯，極大地制約選煤廠的正常生產，煤泥提灰成為選煤廠較為棘手的問題。通過對屯蘭選煤廠煤泥特性、工藝系統、日常管理等諸多方面深入考量，并結合選煤行業細粒煤分選工藝前景及未來發展趨勢，以提高煤泥灰分為主攻方向，因地制宜、多管齊下，為屯蘭選煤廠煤泥提灰探索科學合理的路徑。

1 選煤廠概況

屯蘭選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電集團有限公司下屬企業，屬于礦井型煉焦煤選煤廠，設計生產能力為5.00 Mt/a，選煤工藝為:原煤經準備篩分、破碎、除雜后，粒度<150 mm入原煤倉；150 mm～30 mm的塊煤采用重介淺槽分選，淺槽分選出>50 mm塊煤破碎至50 mm以下入重介緩沖倉；50 mm～1.5 mm的原煤采用無壓三產品重介旋流器分選；1.5 mm～0.25 mm 細煤泥由TCS粗煤泥分選機分選；<0.25 mm細粒級煤泥由5臺XTX--TA16機械攪拌式浮選機分選；浮選精煤采用加壓+板框壓濾機聯合脫水后回收。

2 煤泥特性

(1)粒度細、微粒含量多，尤其是小于0.075 mm的微粒約占70%～90%。

(2)持水性強，水分含量高。經圓盤真空過濾機脫水的煤泥含水一般在30%以上；板框壓濾機脫水后水分在26%～28%；壓濾機脫水后水分在20%～24%。

(3)灰分高，發熱量低。按灰分及熱值的高低可把煤泥分成3類:低灰煤泥，灰分:20%～32%，發熱量12.5 MJ/kg～20 MJ/kg；中灰煤泥，灰分30%～55%，發熱量8.4 MJ/kg～12.5 MJ/kg；高灰煤泥，灰分>55%，發熱量3.5 MJ/kg～6.3 MJ/kg。

(4)黏性較大。煤泥含有較多黏土類礦物，粒度細，水分高，具有一定流動性，導致煤泥堆放、貯存和運輸較為困難。

3 煤泥灰分偏低的原因分析

煤泥灰分偏低的關鍵點主要包括現場跑、冒、滴、漏導致低灰精煤進入煤泥水系統、加壓濾液、3228精礦入料池跑溢流、601浮選入料濃縮池的溢流，導致TCS尾礦、浮選尾礦灰分等方面不達標。

2018年影響煤泥灰分關鍵點統計見表1。

表1 2018年影響屯蘭選煤廠煤泥灰分關鍵點統計

時間浮選尾礦灰分/%加壓濾液濃度/(g·L-1)加壓濾液灰分/%480入料泵灰分/%3228溢流灰分/%601浮選濃縮池灰分/%363B灰分/%TCS尾礦灰分/%煤泥灰分/%1月9日565214.311.513.110.514.342.241.32月5日524515.410.512.49.813.839.939.53月8日605113.511.311.311.513.445.542.5

注:363B—TCS粗精煤和板框壓濾機脫水后轉載皮帶；3228—TCS分選后的精礦入料池；480泵—快開5臺入料泵盤根漏料。

結合表1中影響煤泥灰分關鍵點的統計，以下從人員操作水平、設備更新、工藝環節等方面剖析煤泥灰分偏低的原因。

(1)人員操作水平。浮選崗位司機技術水平低，責任心不強，車間對浮選指標考核未落實到個人。浮選601濃縮池跑溢流，溢流灰分平均10.5%，溢流直接進入612煤泥濃縮機，底流直接壓煤泥。TCS分選效果差，尾礦灰分偏低，尾礦排至306中矸脫介篩上，篩下物灰分平均48.3%，中矸磁尾經磁選機回收后，進入濃縮池濃縮后底流打入高頻篩回收，<0.3 mm篩下水進入煤泥水系統壓煤泥。

(2)設備更新。目前使用的3臺GPJ—120加壓過濾機自2004年改造投入使用以來，設備老化，整機密封性差，濾液管、分配頭磨損嚴重，濾扇變形，濾液水濃度高達52 g/L，灰分平均14.4%，濾液中的<0.106 mm細泥一直在系統中打轉，形成惡性死循環，導致加壓排料時間過長，回收效率直線下降，影響浮選尾礦灰分。

(3)工藝環節。淺槽脫泥后3222、3223、3229分級旋流器壓力不穩，導致分選效果差，溢流有部分粗顆粒，給浮選造成較大壓力。3236、3237、3238此3臺處理TCS精礦脫水設備—離心機的篩籃個別時段跑粗嚴重，0.3 mm～0.75 mm的粒度級混在離心液直接進入601浮選濃縮池，跑粗>0.5 mm低灰進入浮選無法分選，最終隨尾礦進入濃縮池，底流經高頻篩回收，篩下水進入煤泥水系統壓料。跑粗嚴重時，高頻篩個別時段灰分低至35%左右，篩下物灰分42%，嚴重影響煤泥灰分。

(4)現場低灰精煤跑冒滴漏嚴重。TCS分選后溢流精礦進入3228入料池，因3229濃縮旋流器壓力不穩，造成入料池液位不穩，個別時段跑溢流，低灰沿地溝進入集中泵房，最終進入607濃縮池。363B皮帶中部到機頭部分跑偏嚴重，無法調整易撒料，機頭清掃器使用效果差，導致皮帶處物料較多，低灰部分用水沖洗直接進入607濃縮池。

4 采取措施

4.1 車間考核

(1)浮選崗位新增考核。加大對浮選崗位司機考核力度，要求隊組落實到個人。對個人浮選尾礦考核進行修訂，實行重獎重罰，加壓班長考核占浮選崗位司機獎罰30%。尾礦灰分與獎罰考核如下:浮選尾礦灰分>65%時獎20元/個，尾礦灰分≥60%～≤65%時獎15元/個，尾礦灰分<55%、<45%、<40%時分別扣10元/個、50元/個、100元/個。

(2)針對601浮選入料池跑溢流，及時更換601底流泵，生產技術科嚴格考核煤泥水車間，嚴禁跑溢流，發現跑溢流扣罰300元/次。

(3) TCS粗煤泥分選，精礦和尾礦灰分嚴格按照范圍控制。其精礦和尾礦灰分與考核獎罰如下:TCS精礦的灰分在11.5%～12.8%時獎10元/個，<11.5%時罰15元/個，>12.8%時罰20元/個；TCS尾礦灰分≥60%時獎10元/個，>55%～60%時罰15元/個，≤55%時罰20元/個。

4.2 設備更新

2019年3月20日完成了3臺加壓更換3臺板框壓濾機，加壓濾液灰分、細泥對系統的影響全部消除。新快開投入使用后，回收能力逐步提高，浮選尾礦灰分明顯提高，尾礦灰分每班平均65%以上。

4.3 工藝管理環節

針對3222、3223、3229分級、濃縮旋流器壓力不穩，車間新增3臺旋流器壓力報警裝置和在線濃度檢測裝置，接入車間操作室，發現壓力低和濃度高時，可及時聯系和調整。

離心機篩籃跑粗，車間建立更換TCS精礦篩籃的臺賬，使用周期在45 d，到周期及時觀察和檢測濾液濃度，發現篩籃跑粗嚴重時應及時匯報調度進行更換。

4.4 低灰精煤跑冒滴漏治理

對363B入料溜槽進行收口改造，機頭清掃器更換為合金鋼清掃器。3228入料池跑溢流，對液位進行嚴格考核，發現跑溢流，扣罰責任隊100元/次，對入料池周圍進行封堵。5臺入料泵盤根進行更換。一層地面做地溝，所有低灰精煤引入一層泵坑，轉排至快開入料池，最終形成閉路循環。

5 效果分析

2019年屯蘭選煤廠煤泥灰分關鍵點統計詳見表2。

表2 2019年屯蘭選煤廠煤泥灰分關鍵點統計表

時間浮選尾礦灰分/%加壓濾液濃度/(g·L-1)加壓濾液灰分/%480入料泵灰分/%3228溢流灰分/%601浮選濃縮池363B灰分/%TCS尾礦灰分/%煤泥灰分/%3月27日67.500000062.457.64月5日68.300000060.556.34月8日72.500000058.554.44月9日69.400000057.552.9

經過屯蘭選煤廠洗煤車間制定一系列措施和新增生產指標考核，影響煤泥灰分的關鍵點逐步消除，浮選尾礦灰分明顯提高，TCS尾礦灰分已達60%，2019年3月25日煤泥灰分已達55.3%。下一步借鑒呂臨能化選煤廠煤泥資源化利用新途徑[11]、新技術，充分研究煤泥可選性曲線，通過煤泥分級深度分選工藝[12-15]，回收煤泥中的中煤、精煤資源，將尾礦灰分提高到75%以上作為固體廢棄物轉排矸石山上。