馬蘭礦選煤廠洗選工藝系統優化改造

劉俊芳

(山西西山煤電股份有限公司 馬蘭礦選煤廠， 山西 古交 030205)

馬蘭礦選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電股份有限公司，1993年10月投產，屬礦井型煉焦煤選煤廠，設計生產能力4.0 Mt/a,主要入洗馬蘭礦02#、2#及8#三層原煤，煤質為優質肥煤。原洗選工藝為小于50 mm的原煤經無壓三產品旋流器，分選出精煤、中煤、矸石3種產品，精煤磁選機尾礦和精煤離心機離心液經煤泥池由泵打到弧形篩脫水，篩上物進入粗煤泥高頻篩、離心機脫水后，成為粗精煤泥產品。弧形篩篩下水、粗煤泥高頻篩篩下水、離心機離心液進入浮選入料池，經浮選機分選、快開壓濾機脫水后成為細精煤泥產品。主要產品是十二級肥精煤，銷往國內大型鋼廠，副產品為優質動力煤，全部內銷西山煤電集團興能電廠。

馬蘭礦選煤廠入洗的3層肥煤可選性和煤質差別較大，02#煤頂板有0.15 m左右的鋁土泥巖，8#煤煤層中含有一層炭質泥巖。這兩種泥巖在水中極易泥化，產生大量的次生煤泥，不脫泥洗選導致生產過程問題不斷，生產技術指標達不到規定要求，亟需優化工藝改善生產現狀。

1 改造前洗選工藝系統存在的問題

1) 介耗高。原流程為不脫泥入洗，入洗原煤中-1.5 mm煤泥含量高達35%，洗選煤泥全部進入主洗及脫介系統，導致原煤介耗高達3.26 kg/t，遠高于同類型選煤廠介耗。

2) 產品質量不穩定。該選煤廠無粗煤泥分選系統，現有粗精煤泥回收系統采用分級回收，弧形篩、高頻篩脫泥降灰效果差，粗精煤泥灰分有時高達15%以上,使重選為其“背灰”，產品質量不穩定，精煤產率低[1].

3) 管理難度大。不脫泥三產品重介工藝使系統中煤泥循環量增多，導致洗水濃度偏高，煤泥水系統管理難度大，洗水凈化困難，浮精灰分受細泥污染嚴重，灰分偏高，導致洗選效率降低，影響正常生產。

4) 生產效率低。為減少介耗，有效改善脫介效果，生產中洗選原煤處理量降低，導致主洗設備不能滿負荷運行，生產時間延長，電耗增高，同時檢修時間減少，生產效率低[2].

5) 功耗高。該廠現有6套3GDMC1000/700重介旋流器，對應6套合介泵及6條上料皮帶，合介泵電機功率280 kW/臺，功耗高；系統設備臺數多，管理難度大。

6) 中、矸損失大。6臺重介旋流器使用時間長，分選效果差，中煤帶精在8%～15%，矸石帶煤8%～10%，資源浪費嚴重，不符合優質高效選煤廠要求。

2 技術改造

2.1 洗選工藝

改造后工藝與原工藝的主要區別是選前脫泥。脫泥篩的篩上物進入重介旋流器分選。脫泥篩篩下物經煤泥分級旋流器分選后，底流進入粗煤泥分選機分選，分選的精煤和尾煤分別經過各自的電磁高頻篩和離心機脫水后摻入各自產品，煤泥分級旋流器溢流、TBS精礦電磁振動高頻篩篩下水和離心液進入浮選系統，浮選精礦經加壓過濾機回收，浮選尾礦進入濃縮機后由壓濾機回收。

2.2 改造方案

2.2.1 設置選前脫泥

為了有效解決煤泥在系統中循環造成的不利影響，增加3臺脫泥篩進行選前脫泥，脫除的煤泥不進入介質系統，單獨分選回收，減少耗介環節，脫泥后入主洗旋流器的煤泥量減少，減輕脫介篩和磁選機的壓力，3臺脫泥篩篩縫采用1.0 mm.

2.2.2 增加粗煤泥分選環節

采用TBS分選機、電磁高頻篩、離心機等設備對粗煤泥進行分選。

增設粗煤泥分選環節，避開了原煤泥水存在的弊端。原粗精煤回收系統為增加處理量，弧形篩使用1.5 mm的篩孔，篩下水進入浮選系統，粗顆粒精煤泥量大，浮選精煤快開壓濾機的處理能力又非常有限，導致浮選效率低，浮選尾煤灰分低。增加粗煤泥分選環節，粗煤泥不會進入浮選系統，進入快開壓濾機的量變少，減少了壓濾壓力，浮選效果變好。

2.2.3 三產品旋流器改造

將原有6臺1000/700型無壓三產品旋流器，更換成3臺1200/850型無壓三產品旋流器，對配套的配電系統、耐磨管路等進行改造。選前脫泥后3臺脫泥篩物料會進入旋流器分選，如果旋流器不變,6臺小旋流器會存在分料不均現象[3]，影響整個洗選系統。因此,同時對三產品旋流器進行改造。

2.2.4 工藝布置

技術改造在原有場地條件下進行，不打亂原有布局，該廠主洗系統為三套獨立分選系統，改造時采用逐套拆除改造方案，改造不影響系統的正常生產。

3 改造效果

3.1 主要設備應用效果

3.1.1 原煤脫泥篩脫泥效率

原煤脫泥篩采用3673型直線振動篩，篩面面積26.28 m2，篩孔1 mm，處理能力滿足系統370 t/h的要求，故障率低，運轉安全可靠，脫泥篩上增加3道噴水，噴水壓力可調，脫泥效率達70%以上。脫泥篩篩分情況見表1.

表1 脫泥篩篩分表

脫泥效率計算：

ηs=(a-c)(b-a)100/a(b-c)(100-a)×100%

(1)

式中：

ηs—脫泥效率，有效數字取到小數點后第一位，%；

a—入料中小于1 mm的含量，%，取18.32；

b—篩下物中小于1 mm的含量，%，取87.91；

c—篩上物中小于1 mm的含量，%，取5.06.

計算可知，脫泥效率ηs=74.44%.

3.1.2 干擾床技術指標

粗煤泥TBS干擾床分選機選用沈陽科迪公司的 XGR-3600分選機，入料濃度400～500 g/L(45%～50%)，處理粒度1～0.25 mm，Q≥100 t/h·臺(干煤量)。2019年6月對干擾床(TBS)分選機進行了效果評定，結果見表2，TBS分選機洗選效率89.02%，可能偏差為0.115 kg/m3.

3.1.3 重介旋流器分選技術指標

重介旋流器選用海王WTMC1200/850三產品旋流器，2019年5月對三產品重介旋流器進行了效果評定，見表3. 旋流器數量效率為98.84%，一段可能偏差為0.025 kg/m3，二段可能偏差為0.035 kg/m3，工藝效果較好。

3.2 生產指標情況

馬蘭礦選煤廠于2017年10月—2018年7月完成了工藝系統優化改造，投產運行后取得了良好的效果，主要表現在產率、介耗、中損、矸石帶煤指標上。介耗指標對比表見表4，技術指標對比見表5.

表2 TBS分選機單機試驗評定表

從表4中可見，2016—2019年噸原煤介耗在逐年下降，2016年為沒有技改前年平均介耗，2017年和2018年都有技術改造，2019年為技改完成后年平均介耗，技改完成后介耗降低了1.33 kg/t原煤，比預期效果好。

從表5可知，改造后處理量增加50 t/h，比改造方案值高，改造后可能偏差固定在相對較小的范圍，處理精度高；改造后回收率提高了1.1個百分點，中、矸損失少，回收率高資源利用率高，達到了改造預期。

3.3 經濟效益

3.3.1 收益增加部分

1) 多回收精煤。按入洗原煤280萬t/年計算，精煤回收率增加了1.10%，精煤價格按照1 355元/t(含稅)計算，精煤銷售收入增加： 280×1.1%×1 355=4 173.4(萬元)。

2) 按照2017年統計主洗系統年排矸石69.5萬t、矸石帶煤率8%，年損失煤5.56萬t；改造后矸石帶煤<1%，以中煤價約為252元/t(含稅)為基礎進行計算，多回收中煤量4.865萬t，增加經濟收益1 225.98萬元。

3) 減少排矸費用。多回收中煤量×矸石治理單價(含運輸和治理費用、按照生產成本指標填寫)=4.865萬t×7.2元/t=35.028萬元。

表3 重介旋流器單機試驗評定表

表4 介耗指標對比表

表5 技術指標對比表

4) 介質節約。介耗降低1.33 kg/t原煤，按照年生產原煤280萬t，介質830元/t，年可節約介質費用309.092萬元。

5) 改造后，0.5～0.25 mm部分物料直接回收，浮選量減少，節省了藥劑耗量。年節約浮選藥劑約320 t，按照藥劑6 000元/t測算，年可節約資金192萬元。

總計收益增加5 935.5萬元。

3.3.2 收益減少部分

1) 電耗和配件費用增加。電耗增加，核算年增加電量為210.6萬kWh，電價0.56元/kWh,增加電費117.94萬元；相應配件費用年增加80萬元。

2) 折舊費。按照項目土建費用折舊7年、設備及安裝折舊15年，財務賬面2018年計提折舊增加295萬元。

3) 中煤銷售額降低。技改后，中煤中帶精煤量減少，中煤回收率降低，按照技改前中損10%，中煤回收率10%,技改后中損2%計算，中煤回收率降低了0.8%；中煤灰分變高，發熱量由原來的17.56 MJ/kg，降到15.05 MJ/kg. 按照興能電廠發熱量不達標扣費的結算辦法，每升降419 kJ/kg，獎罰10元/t, 因此技改前中煤按252元/t為基礎進行計算,技改后按192元/t計算，銷售收入減少2 110.08萬元。

總計收益減少2 603.02萬元。綜合兩項，最終合計年多收益3 332.48萬元，經濟效益可觀。

4 結 論

泥化嚴重的煤進入選煤生產系統對洗選生產影響很大，馬蘭礦選煤廠進行選前脫泥+干擾床分選機回收粗精煤泥+三產品重介旋流器改造，減輕了細泥對分選的影響，降低了介耗、油耗，減輕了浮選系統壓力，提高了壓濾尾煤灰分，降低了中煤、矸石損失，提高了資源利用率，社會效益和經濟效益可觀。