大地選煤公司洗煤生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張夢瑤

（山西省大同市同煤集團(tuán)大地選煤公司，山西 大同037001）

0 引 言

大地選煤公司的入選原煤主要是氣煤，少量1/3的焦煤，灰分成分以SiO2、Al2O3為主，原煤的灰分為33%，富灰、極低硫磷，發(fā)熱量在4 000 大卡，具有高發(fā)熱量、高灰熔點(diǎn)、高揮發(fā)分煤，經(jīng)選煤廠入洗后，降低了原煤的灰分，提高了發(fā)熱量，實(shí)現(xiàn)礦井原煤全部入選[1]。

大地選煤公司目前使用的選煤工藝是跳汰洗煤工藝[2]，這種工藝方法的分選精度不高，分選出的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，帶煤損失率較大，洗煤的效率不高，難以滿足現(xiàn)在原煤從優(yōu)到差的可選性變化要求，加上一些設(shè)備的老化，難以滿足現(xiàn)在生產(chǎn)的需要。因此，要徹底優(yōu)化洗煤工藝，從根本上解決洗煤過程中存在的問題。

1 重介質(zhì)旋流器

原煤中含有煤、矸石和夾矸煤，其密度一般在1.20～2.60kg 范圍內(nèi)，密度處于中間的介質(zhì)，可混入不同密度的雜質(zhì)。重介質(zhì)旋流器是通過密度分選不同的產(chǎn)品，將高于重介質(zhì)密度的產(chǎn)品稱為浮物，將低于重介質(zhì)密度的產(chǎn)品稱為沉物，浮物由于密度大，漂浮在液面上，沉物由于密度小，沉落在選槽底部，通過溢流及機(jī)械等方法將其排出[3]。重介質(zhì)旋流器工作示意圖如圖1 所示。

圖1 重介質(zhì)旋流器工作示意圖

煤在重介質(zhì)中承受的浮力為：F=Vρg

煤在重介質(zhì)中的重力為：G0=V（δ-ρZJ）g，重力加速度為：g0=V（δ-ρZJ）g/δ

在重介質(zhì)中滿足下列條件時，煤粒會出現(xiàn)上浮和下降。

1）當(dāng)δ＞ρZJ時，g0與g的方向相同為正值，煤粒下降。

2）當(dāng)δ＜ρZJ時，g0與g的方向相反為負(fù)值，煤粒上浮。

3）當(dāng)δ=ρZJ時，煤粒在介質(zhì)中的任意位置懸浮著。

在對原煤分選的過程中，要確保重介質(zhì)的密度在δ2 ＞ρZJ ＞δ1 范圍內(nèi)，原煤在進(jìn)入旋流器后，在其內(nèi)部產(chǎn)生2 股相反的螺旋液體，在離心力的影響下，不同密度的原煤沿豎直方向分散，流動到與自身密度接近的等密度線周圍，要分選的原煤顆粒在包絡(luò)線的四周流動，便于再次進(jìn)行分選，密度較小的顆粒在旋流器中沿螺旋液上升，從溢流口排出，密度較大的顆粒在旋流器中沿螺旋液下降，從底流口排出。

2 洗煤工藝優(yōu)化

2.1 選煤方法

根據(jù)大地選煤公司實(shí)際情況，對洗煤工藝進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的工藝流程為：重介質(zhì)旋流器分選+煤泥分選機(jī)回收+臥式沉降過濾脫水機(jī)回收的聯(lián)合選煤流程工藝。

2.2 分選粒級

采用淺槽分選機(jī)分選大于13mm 的原煤，采用重介質(zhì)旋流器分選13～1.5mm 的原煤，采用煤泥分選機(jī)分選1.5mm 以下的煤泥，采用臥式沉降過濾脫水機(jī)對0.2mm 以下的煤泥水進(jìn)行沉降。

2.3 工藝流程

原煤準(zhǔn)備階段。將原煤通過膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)皆簻?zhǔn)備車間，去除原煤表面的鐵銹，在分級篩中進(jìn)行篩分，將篩分出+13mm 的原煤進(jìn)行破碎，破碎后與13～1.5mm 的原煤混合，共同進(jìn)入下一步分選。

原煤分選階段。由于旋流器具有低密度的懸浮特性，可以分選出精煤、中煤以及矸石，先在重介質(zhì)旋流器中首先分選出13～1.5mm 的原煤，經(jīng)精煤弧形篩篩分，到精煤脫介分級篩中脫介，最后在離心脫水機(jī)中脫水后得到精煤；經(jīng)中煤弧形篩篩分，到中煤脫介分級篩中脫介，最后在離心脫水機(jī)中脫水后得到中煤；在矸石脫介篩中脫介后得到矸石，運(yùn)輸?shù)綇S外。具體的工藝流程如圖2 所示。

煤泥重介分選與回收階段。將重介質(zhì)旋流器中分選出的煤經(jīng)精煤弧形篩篩分后進(jìn)入分流器，一部分流入煤泥合格介質(zhì)桶中，經(jīng)煤泥分選機(jī)中分選出精煤和尾煤，精煤進(jìn)入精煤稀介系統(tǒng)，尾煤進(jìn)入中矸稀介系統(tǒng)，精煤和中矸稀介系統(tǒng)相互獨(dú)立[4]，稀介質(zhì)分別進(jìn)入精煤、中煤以及矸石磁選機(jī)，精煤磁選機(jī)中磁選出精煤放入煤泥合格介質(zhì)桶中，中煤及矸石磁選機(jī)磁選出的煤送至一段濃縮機(jī)進(jìn)行回收處理。

圖2 重介質(zhì)旋流器工藝流程圖

粗煤泥回收階段。重介質(zhì)分選原煤時，分選的精度較高，且分選的下限較低，可以充分保證產(chǎn)品的水分，將精煤磁選尾煤濃縮后得到精煤泥，在弧形篩中進(jìn)行一次脫水分級，篩上物在臥式沉降過濾脫水機(jī)中進(jìn)行二次脫水回收，得到精煤產(chǎn)品。

煤泥水處理階段。精煤和精煤泥在弧形篩中分級，篩上物在臥式沉降過濾脫水機(jī)中回收，加壓過濾機(jī)中過濾出的濾液進(jìn)入濃縮池進(jìn)行沉降，將底流通過底流泵打入攪拌桶攪拌，通過臥式沉降過濾脫水機(jī)得到干煤泥，其中，溢流作為循環(huán)水返回廠房進(jìn)行循環(huán)使用，煤泥水系統(tǒng)流程如圖3 所示。整個洗水回路是一級閉環(huán)回路，節(jié)約資源、降低環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)零污染排放。

圖3 煤泥水系統(tǒng)流程圖

3 實(shí)際應(yīng)用

將優(yōu)化后的工藝應(yīng)用在大地選煤公司，洗選后的精煤灰分為17%，發(fā)熱量約5 800 大卡，中煤灰分為40%，發(fā)熱量約3 600 大卡。優(yōu)化后的原煤入洗量一小時約1 300t，洗選效率按照95%來計(jì)算，原煤回收率達(dá)51.3%，精煤入洗量1 小時約618t，如果按照每小時618t 來計(jì)算，1 年的精煤入洗量約541 萬t，比使用原有工藝的年入洗量增加約90 萬t，如果精煤和末煤的價格相差約190 元/t，則1 年的收益約17 100 萬元，分選出的精煤灰分合格率在95%以上。

4 結(jié) 論

1）將跳汰洗煤換成重介質(zhì)旋流器分選+煤泥分選機(jī)回收+臥式沉降過濾脫水機(jī)回收的聯(lián)合選煤工藝，采用密度較低的懸浮液系統(tǒng)，在離心力的影響下，密度較小的顆粒在旋流器中沿螺旋液上升，從溢流口排出，密度較大的顆粒在旋流器中沿螺旋液下降，從底流口排出。

2）通過實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明：洗選后的精煤灰分為17%，發(fā)熱量約5 800 大卡，中煤灰分為40%，發(fā)熱量約3 600 大卡，原煤回收率達(dá)51.3%，提高了分選洗煤的效率。