提高煤泥分選精度的工藝研究

孔德濤

（山西焦煤霍州煤電集團，山西 霍州 031400）

煤炭是我國主要的化石能源。根據用途分類，煤炭主要分為煉焦煤和動力煤兩種。通過合適的分選加工工藝可以提高煤的灰分，進而提高煤炭的利用率，因此選煤工藝占有重要地位［1］。目前國內主要的分選工藝主要有浮選配合重介洗選和浮選配合跳汰機洗選兩種分選工藝。隨著煤礦機械化程度的不斷提高，煤炭產量逐年增加，開采出的煤炭中顆粒較小的煤含量增加；在煤炭進行粉碎的過程中也間接增加了細粒煤的產量，對該部分細煤粒進行分選回收，可以有效提高煤炭的利用率［2-3］。細煤粒中顆粒尺寸較大的一種稱為粗煤粒，采用傳統的浮選配合重選很難實現粗煤泥的回收，造成資源的嚴重浪費［4-5］。如果能實現粗煤泥的回收，既可以實現資源最大限度的利用，也可提高選煤廠精煤的產率，為企業帶來巨大的經濟效益。本文圍繞粗煤泥分選工藝進行了研究，實現了粗煤泥的回收，應用效果良好，為礦井帶來巨大的效益。

1 選煤廠工藝介紹以及優化

回坡底煤礦洗煤廠選煤工藝采用浮選配合重介質旋流的成熟工藝進行選煤。該分選系統下，原煤經過分級、破碎后進入分選系統，分選系統對原煤進行分級脫泥后，將粒徑大于0.5 mm的煤分選進入重介旋流分選，煤經過脫水后最終分選成精品煤、中等煤以及矸石三類。粒徑小于0.5 mm的煤通過分級旋流器，經弧形脫水篩和變頻脫水篩選后，選出精品煤和尾煤。精品煤經過過濾機脫水后和重介精煤一起銷售，浮選得到的尾煤則經過壓濾脫水后以煤泥的方式進行銷售。

該分選方式存在以下不足：

1）該分選工藝以浮選配合重介質旋流的方式進行篩選，經過篩選脫除的粗煤泥并沒有進行進一步的處理，而是直接進入旋流器進行分選，由于重介質旋流器的分選精度較低，導致顆粒較細的煤不能有效分選，造成了精煤的損失浪費，同時使得精煤的灰分較高；

2）重介質旋流器分選精度的降低，導致煤進入分選機后的破碎程度增加，間接增加了煤泥量，煤泥量的增加使得浮選機工作的功率增加，如果想獲得一定量的合格介質，只能增加設備的數量或者浮選入料量；

3）當粗煤泥量較大時，容易造成浮選機的跑偏，為了提高精煤的產率，只能增加藥劑量以及藥劑濃度，強制回收粗煤泥后，造成精煤質量下降；

4）因為缺少粗煤泥的分選系統，因此系統的分選最小孔徑為0.5 mm，導致分選的效率下降，增加了分選系統的復雜性。

因為存在上述問題，因此需要對選煤廠的選煤工藝進行改進。

為了提高粗煤泥的分選，因此對分選工藝進行優化，優化后的分選工藝見圖1。從圖中可以看出，優化的分選工藝通過增加阻尼干擾床減少了原工藝中的弧形脫水和變頻脫水兩段的工藝，同時通過阻尼干擾床可以實現高頻分選，高頻分選可以獲得一部分的精煤，床底流則直接進入中煤。同時，一段脫泥過程可以降低篩選孔直徑的大小，減少設備的運行功率，降低對設備的損耗，同時分級旋流器可以降低粗煤粒對細煤粒的污染。

2 優化后的分選產品質量統計

對優化后的分選工藝處理量進行計算，可以發現，經過第一段脫泥篩選后，煤泥量占總原煤質量的30.45%，經過分級旋流器得到的底流量占比達到93.97%，根據煤泥量和底流量可以計算得到阻尼干擾床中的入料量占比為28.61%（30.45%×93.97%），整個選煤廠的設計生產能力為2.70 Mt/a，因此可以得到阻尼干擾床的處理能力為0.772 5 Mt（270×28.61%），而阻尼干擾床中的入料灰分值為23.71%，為了確保干擾床煤階段中煤的灰分值小于10%，因此設定水的流速值為58.32 mm/s，降低入料的速率至3 kg/min，同時調整入料的濃度為0.3 kg/L，這種運行條件下可以保證精煤的產出率最高，達到66.05%。根據以上這些參數可以計算得到不同階段內精煤和尾煤的灰分、產量等參數。

對于阻尼干擾床段的精煤而言，精煤產率、灰分和產量分別用r1、q1、h1表示，各參數計算結果如下：

r1=28.61%×66.05%=18.9%

q1=270×18.9%=0.510 3 Mt

h1=10%

對于阻尼干擾床尾煤段而言，精煤產率、灰分和產量分別用r2、q2、h2表示，各參數計算結果如下：

r2=28.61%×33.95%=9.71%

q2=270×9.71%=0.262 2 Mt

h2=28.61%×23.71%-18.9%×10%=4.89%

3 效益分析

回坡底煤礦洗煤廠是大型洗煤廠，根據以往的生產經驗，洗煤廠中的粗煤泥含量最高能夠達到30.45%。按照原分選工藝，分選效果差，設備損耗大，且會增加浮選藥劑的消耗，增加了分選的成本。優化后的分選工藝利用干擾床進行分選，可以降低設備的損耗，減少浮選藥劑的用量，減少浮選成本的同時，提高了分選效率，具有良好的經濟效益。

對于優化后的分選工藝帶來的經濟效益做以下計算：

礦井原來采用浮選配合重介兩段流程進行，該浮選工藝下，粒徑小于0.5 mm的煤需全部進行浮選，導致進入浮選機中的煤泥量增加，造成設備的運行壓力增大，增加了能耗，長時間的浮選工作導致整個洗煤廠的處理效率低下。系統經過改進后，浮選粒徑下降，設備運行壓力降低，洗煤廠的煤炭處理能力得到明顯提高，達到3.00 Mt，按照一噸煤500 元的價格計算，優化的分選系統共為礦井帶來的經濟效益S1= （3 000 000-2 700 000）×500/10 000=15 000 萬元。

浮選藥劑在浮選過程中有重要作用，尤其當原煤中粗煤泥比例較大時，原分選系統下，粗煤泥占比達到30.45%。大量的粗煤泥增加了浮選藥劑的用量，統計得到一噸煤泥需要消耗0.4 kg浮選藥劑。對分選系統進行優化后，粗煤泥占比明顯降低，占比僅有28.61%，浮選壓力的降低也減少了浮選藥劑的使用量，改造后的系統中每噸煤泥消耗的浮選藥劑為0.2 kg，浮選藥劑按照8 000 元/ 噸計算，每年帶來的經濟效益S2=（0.4-0.2）×8 000/1 000×2 700 000/10 000=432 萬元。

除浮選藥劑的消耗，系統運行還涉及到介質消耗，優化前后介質消耗差異明顯，優化前每噸煤需要消耗的介質為2.6 kg，優化后噸煤的介質消耗降低至1 kg，按照每噸介質1 000 元計算的話，每年帶來的經濟效益S3=1 000×（2.6-1）/1 000×2 700 000/10 000=432 萬元。綜合統計，分選工藝進行優化后，每年可為企業帶來的經濟效益為15 864 萬元，應用效果良好。

4 結論

本文針對回坡底煤礦原分選工藝粗煤泥分選效果差、設備運行損耗嚴重、浮選藥劑用量大等問題，對分選工藝進行了優化，通過阻尼干擾床可以實現高頻分選，一段脫泥過程可以降低篩選孔直徑的大小，減少設備的運行功率，降低對設備的損耗，每年可為礦井帶來15 864 萬元經濟效益。