新景礦選煤廠粗煤泥洗選回收工藝的優化設計

2020-03-23 09:28:02韓國秀

煤 2020年3期

韓國秀

(陽泉煤業集團新景礦選煤廠，山西陽泉 045000)

眾所周知，我國屬于煤炭資源豐富且消耗量大的國家[1]。煤炭經洗選加工后分為精煤、中煤和矸石，在洗選加工過程中因工藝的問題，使得部分精煤混入中煤，精煤回收率較低，造成精煤資源的浪費[2-3]，并且精煤與中煤銷售價格相差懸殊，使企業的經濟效益受到直接影響。因此改進洗選工藝和方法，提高精煤回收率，不僅可以提高企業經濟效益，同時，對于解決精煤資源短缺問題也有十分重要的意義。在傳統的煤炭洗選加工過程中，將粒度介于2～0.2 mm的煤泥稱為粗煤泥，而粗煤泥的洗選加工也一直是制約精煤產率的重要問題。一般選煤廠多采用“跳汰選礦或重介分選+細粒煤浮選+粗煤泥回收”工藝，然而實際生產過程中，跳汰選礦或重介分選的粒度為1～3 mm，浮選工藝的粒度要求為0.25 mm，這樣在跳汰選礦和浮選工藝間存在粒度間隙，導致粗煤泥分選效果不佳，精煤產率較低，成為制約企業經濟效益的重要因素[4-5]。新景礦選煤廠屬于礦井型選煤廠，經改擴建后生產能力達850萬t/a，主要的洗選工藝為塊煤淺槽重介質分選機+末煤無壓三產品重介質旋流器+粗煤泥螺旋分選機+尾煤壓濾的聯合工藝。原煤中粉煤可浮性較差，TBS分選機精度不高，理論設計入洗煤泥-0.5 mm的煤泥含量占10%，而實際生產中高達30%，因此，需對原煤泥洗選工藝進行適當的改進，以期提高粗煤泥回收率及精煤產率，為企業創造更大的利潤。

1 實驗部分

1.1 煤泥篩分試驗

準確稱取一定量的干燥煤泥樣品，將套篩放置在天平上記錄原始重量并按照孔徑大小疊好，裝上篩底，將稱好的煤樣倒入最上層篩上，加蓋篩蓋。人工震動拍打15 min后依次取下每層篩子，取出篩盤，稱量各篩上物與底盤中煤樣及篩子總質量。確保誤差不超過2，否則重新試驗。

1.2 煤泥小浮沉試驗

煤泥小浮沉試驗按照煤炭行業標準MT57-93《煤粉浮沉試驗方法》進行。準確稱取一定質量的試驗煤樣倒入離心管內，并加入密度為1.3 g/cm3的重液，邊加重液邊用玻璃棒攪拌均勻，使得煤樣完全浸濕，當重液高度達到離心管85%的位置后，將重液及煤樣置于離心機上開始離心，離心速度達到要求速度后開始計時，然后沉降。依次按照上述步驟加入不同密度的重液，然后將不同密度重液離心后的浮沉物沖洗過濾，干燥后測其灰分等指標。

1.3 煤泥浮選試驗

浮選試驗采用140 mL的掛槽浮選，浮選礦漿濃度為100 g/L，捕收劑煤油用量為1 000 g/t干煤泥，起泡劑仲辛醇用量為120 g/t干煤泥。將待浮選煤樣置于浮選槽內，攪拌2 min使其充分潤濕，加入煤油捕收劑，1 min后再加入起泡劑仲辛醇，10 s后開始重啟刮泡，刮泡3 min 后將浮選精煤和液槽內的尾煤分別抽濾、洗滌、烘干、稱重并計算精煤及尾煤產率。分別稱取定量的精尾煤按國標 GB/T212-2001 進行燒灰實驗，確定精尾煤的灰分含量。

1.4 試驗儀器

本試驗采用的儀器有LW-250型臥式離心機，轉速設定為3 000 r/min，離心管：4×250 cm3；離心泵：極限真空度0.05 Pa；自制恒溫保濕箱，溫度50～200 ℃；AUY系列電子天平；自制白鐵皮棋盤格，200 mm×200 mm；BMZ-1型三輥四筒棒磨機，購于市冶金機械有限公司；通用燒杯、量筒、滴管、下口瓶、漏斗等玻璃器皿。

2 結果與討論

2.1 TBS尾礦粗煤泥磨礦解離可行性分析

取該礦的經TBS分選后的煤泥進行篩分和小浮沉試驗，試驗結果如圖1和圖2所示。

圖1 TBS尾礦煤泥篩分試驗

從圖1可以看出，入洗原煤、篩分后的精煤及尾煤中粒度為0.9～0.2 mm的煤泥產率高于其他粒度級的煤泥，產率最高值為精煤產率，接近35%左右，與入料產率相接近；篩分后精礦灰分較低，尾礦灰分高于原煤的灰分；且在煤泥粒度大于0.45 mm及小于0.125 mm的可燃體回收率較低，尤其是粒度大于0.9 mm粒級時，可燃體回收率僅為10%。

圖2 TBS尾礦煤泥小浮沉試驗

從圖2可以看出，密度級為-1.50 g/cm3的煤泥累計產率41.2%，灰分15.90%，同樣說明目前洗選加工過程中，TBS尾礦中大量的可燃體未被有效回收，“跑煤” 現象嚴重，精煤產率下降明顯。同時，入洗的原煤中，粒度在1～0.2 mm，密度級在1.4～1.5 g/cm3的煤泥表現出較難洗選的特性，這是因為在TBS分選過程中部分煤與矸石嵌布共生，形成一種煤矸伴生體富集于尾礦中，這樣精煤資源不能夠得到回收，精煤產率下降，煤炭資源浪費且企業經濟有所損失。因此，需將TBS尾礦煤樣磨礦解離后再分選以提高洗選目的[6]。

2.2 磨礦解離后TBS尾礦篩分及小浮沉試驗

取同樣干燥處理后且通過棒磨機磨礦12 min后的煤泥，對磨礦解離后的煤泥進行篩分及小浮沉試驗，試驗結果如圖3和圖4所示。

圖3 TBS尾礦棒磨12 min后煤泥的篩分試驗

圖4 TBS尾礦棒磨12 min后煤泥的小浮沉試驗

從圖3可以看出，棒磨機磨礦后的煤泥中99%是粒度級為-0.45 mm的煤泥，粒度級0.300～0.154 mm的煤泥占主要部分，將近全煤樣的43%左右，符合該礦最佳分選粒度范圍，磨礦效果較理想。圖4浮沉結果表明，密度級為-1.8 g/cm3的煤泥產率占全部煤泥的45%左右，灰分為21.28%，密度級為-1.5 g/cm3的煤泥產率為28%，灰分僅有8%左右，因此，當要求灰分為11.5%時，理論精煤產率為35%。

2.3 磨礦解離后TBS尾礦煤泥浮選試驗

對磨礦后的煤泥進行浮選分步釋放試驗，試驗結果如圖5所示。從試驗結果可以看出，分步釋放浮選過程中，精煤不斷富集，尾煤中的精煤產率逐漸降低，灰分及累計灰分也呈降低趨勢，最后的精煤產品中灰分最低，當灰分達到最低時，精煤產率最大；即磨礦后煤泥分步釋放浮選試驗得到的灰分為11%左右時，精煤產率為59%，相比于之前同樣灰分條件下，精煤產率比理論精煤產率上升了將近15%。這表明磨礦解離對于粗煤泥的再分選是有意義的且可行的。