葫蘆素選煤廠混煤洗選工藝的研究

劉鋼槍

(中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300131)

1 概述及存在的主要問(wèn)題

葫蘆素選煤廠原設(shè)計(jì)能力13.0 Mt/a，入洗原煤為不粘煤、長(zhǎng)焰煤，采用了大于13 mm塊煤淺槽分選、末煤不入洗的分選工藝，生產(chǎn)精煤和混煤產(chǎn)品。選煤廠為煤化工項(xiàng)目的配套工程，精煤與混煤摻配后，以原料煤和燃料煤的形式供給煤化工項(xiàng)目。原料煤質(zhì)量要求：640 萬(wàn)t/a，灰分不大于12%、水分不大于15%、發(fā)熱量Qnet，ar不小于24.27 MJ/kg；燃料煤質(zhì)量要求：240 萬(wàn)t/a，灰分不大于19%、水分不大于15%、發(fā)熱量Qnet，ar不小于21.76 MJ/kg。礦井投產(chǎn)后，實(shí)際煤質(zhì)與原設(shè)計(jì)煤質(zhì)有較大的出入，并且受井下地質(zhì)條件影響，礦井產(chǎn)能較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)法突破10.0 Mt/a，導(dǎo)致每年需調(diào)入約335萬(wàn)t低灰、低水精煤，與本礦精煤、混煤摻配，才能滿足原料煤、燃料煤的數(shù)量和質(zhì)量要求，同時(shí)剩余大量低品位混煤需要地銷，增加了運(yùn)輸成本，降低了產(chǎn)品收益，為此，選煤廠規(guī)劃建設(shè)混煤洗選系統(tǒng)。

2 煤質(zhì)分析

選煤廠2018年9月完成了生產(chǎn)大樣試驗(yàn)報(bào)告，原煤灰分為33.66%，原生煤泥產(chǎn)率為13.70%，灰分為31.57%，各粒度級(jí)原煤灰分均較高，煤質(zhì)差。其中50～0.5 mm自然級(jí)浮沉組成見(jiàn)表1、小浮選試驗(yàn)見(jiàn)表2。

表2 小浮選試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知：① 主導(dǎo)密度級(jí)為小于1.4 kg/L，產(chǎn)率為59.68%，灰分為5.18%；② 大于2.0 kg/L密度級(jí)產(chǎn)率為32.00%，灰分為89.22%；③ 1.5～2.0 kg/L之間各密度級(jí)含量均較少；④ 浮沉組成具有低密度物含量高、灰分低，高密度物含量較高、灰分高，中間密度物含量少的特點(diǎn)，對(duì)原煤的分選十分有利。

由表2可以看出：小浮選試驗(yàn)采用的捕收劑為煤油，起泡劑為仲辛醇、TF4，入料濃度為100 g/L。當(dāng)捕收劑用量為1.2 kg/t、起泡劑(仲辛醇)為0.2 kg/t時(shí)，浮選精煤產(chǎn)率為52.20%、灰分為9.94%，尾礦產(chǎn)率為47.80%、灰分為56.02%。通過(guò)計(jì)算，可燃體回收率為69.10%，煤泥的可浮性為中等可浮。

3 分選工藝

3.1 混煤部分入洗

本礦原煤經(jīng)簡(jiǎn)單分選后，可得到低灰、高發(fā)熱量的精煤產(chǎn)品，發(fā)熱量Qnet，ar26.35～26.78 MJ/kg，遠(yuǎn)高于用戶對(duì)發(fā)熱量的需求，故混煤加工需采用洗配相結(jié)合的生產(chǎn)方式。

為減少煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷、降低生產(chǎn)加工成本，眾多選煤廠采用脫粉入洗工藝，現(xiàn)有的分級(jí)設(shè)備也基本滿足脫粉效率。然而由于葫蘆素選煤廠原煤外在水分高，在13%～15%之間，并且矸石具有泥化現(xiàn)象，致使混煤成粘結(jié)狀態(tài)、不松散，較難實(shí)現(xiàn)脫粉作業(yè)，只能采用部分入洗方式。在分選工藝研究過(guò)程中，同時(shí)調(diào)研了周邊其他礦井生產(chǎn)狀況，開(kāi)采其他煤層時(shí)，原煤水分相對(duì)較低，物料相對(duì)松散，故混煤洗選系統(tǒng)設(shè)置了脫粉通道，以備未來(lái)之需，從而降低未來(lái)洗選加工成本。

3.2 洗選方案的比選

對(duì)于混煤部分入洗，制定了2個(gè)分選方案。并從煤質(zhì)特征、產(chǎn)品用戶質(zhì)量要求，混煤浮沉組成等方面，對(duì)2個(gè)分選方案進(jìn)行詳細(xì)比選(處理能力均按照10.0 Mt/a考慮)。方案一：13～1 mm重介旋流器分選、1～0.25 mm粗煤泥干擾床分選、小于0.25 mm細(xì)煤泥浮選；方案二：13～1 mm重介旋流器分選、1～0.25 mm粗煤泥干擾床分選、小于0.25 mm細(xì)煤泥壓濾。產(chǎn)品方案比選見(jiàn)表3，經(jīng)濟(jì)效益比選見(jiàn)表4。

由表3可知，2個(gè)方案均需調(diào)入低灰、低水、高發(fā)熱量精煤，與本選煤廠精煤、混煤進(jìn)行摻配才能滿足產(chǎn)品用戶質(zhì)量和數(shù)量的要求。方案區(qū)別為煤泥處理方式的不同，方案一細(xì)煤泥進(jìn)行浮選，浮選精煤全部摻入原料煤和燃料煤，尾煤灰分高，直接排棄，每年調(diào)入精煤143.07萬(wàn)t，調(diào)入精煤少；方案二煤泥直接回收，壓濾煤泥灰分高、水分高、發(fā)熱量低，只能將32.5萬(wàn)t/a摻入到產(chǎn)品煤中，每年調(diào)入精煤156.63萬(wàn)t，調(diào)入精煤量大，剩余59.62萬(wàn)t/a煤泥需要處理，壓濾煤泥成膠凝狀，無(wú)產(chǎn)品市場(chǎng)，只能與矸石一并丟棄，且有自燃的風(fēng)險(xiǎn)。

由表4經(jīng)濟(jì)效益比較可知，方案一的運(yùn)輸費(fèi)用2 861.4 萬(wàn)元/a，浮選成本3 948.3萬(wàn)元/a，煤泥處理費(fèi)用2 303萬(wàn)元/a，浮選精煤收入12 574.4萬(wàn)元/a，利潤(rùn)3 461.7萬(wàn)元/a；方案二的運(yùn)輸費(fèi)用3 132.6萬(wàn)元/a，煤泥處理費(fèi)用2 981萬(wàn)元/a，煤泥摻入原料煤和燃料煤收入7 989.5萬(wàn)元/a，利潤(rùn)1 875.9萬(wàn)元/a。方案一經(jīng)濟(jì)效益比方案二好。當(dāng)然煤泥也可進(jìn)行干燥處理，葫蘆素選煤廠位于內(nèi)蒙烏審旗，環(huán)保要求嚴(yán)格、本地區(qū)碳排放指標(biāo)已滿負(fù)荷，礦井不能新建鍋爐房，無(wú)法為干燥設(shè)備提供可靠的熱源，而電干燥處理能力小、使用案例少、加工成本高，因此煤泥干燥不具備實(shí)施條件，故選用方案一。

表3 產(chǎn)品方案比選

表4 經(jīng)濟(jì)效益比選

3.3 選煤方法

混煤采用預(yù)先脫泥、有壓給料兩產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行分選，分選精度高、分選效率高、對(duì)煤質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，非常適合本礦混煤浮沉組成特點(diǎn)；粗粒級(jí)煤泥總體含量較大，可選性為易選，采用干擾床分選機(jī)可取得非常好的分選效果，干擾床分選機(jī)自動(dòng)化程度高、分選效率高。

對(duì)于混煤、粗煤泥分選采用的方法，在動(dòng)力煤選煤廠已得到廣泛的推廣應(yīng)用，最值得探討的分選環(huán)節(jié)是細(xì)煤泥分選環(huán)節(jié)。本廠煤泥為中等可浮，根據(jù)小浮選試驗(yàn)表2分析，精煤抽出率在50%左右。2020年5月底，葫蘆素選煤廠進(jìn)行了再次采樣，對(duì)煤泥進(jìn)行再次浮選試驗(yàn)，驗(yàn)證浮選精煤抽出率、藥劑消耗量和不同藥劑對(duì)浮選效果的影響，選擇出合適的浮選藥劑，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

依據(jù)不同藥劑常規(guī)浮選試驗(yàn)數(shù)據(jù)，F(xiàn)DJ+Q1為最佳的浮選藥劑組合，浮選精煤抽出率高、藥耗低，當(dāng)浮選精煤灰分為8.22%時(shí)，精煤產(chǎn)率可達(dá)到60%以上；由于本礦為低變質(zhì)程度的不粘煤、長(zhǎng)焰煤，煤中含氧官能團(tuán)多，導(dǎo)致在浮選過(guò)程中，對(duì)煤的捕收能力較差，捕收劑用量偏高；通過(guò)煤泥小浮選試驗(yàn)、原生煤泥不同藥劑常規(guī)浮選試驗(yàn)，充分證明選用適宜的藥劑，精煤抽出率高、藥劑可控制在3 kg/t。

由表6煤泥浮選效益比較可知，通過(guò)測(cè)算，(1)煤泥浮選，每年入浮煤泥為92.12萬(wàn)t，浮選精煤產(chǎn)量為46.06萬(wàn)t/a，摻入原料煤后產(chǎn)品價(jià)格為273 元/t，年銷售收入為12 574.4萬(wàn)元，浮選成本為3 948.3萬(wàn)元/a，尾煤處理費(fèi)用為2 303萬(wàn)元/a，煤泥浮選年總收入6 323.1萬(wàn)元；(2)煤泥直接回收，可摻入原料煤7.5 萬(wàn)t/a、年銷售收入為2 047.5萬(wàn)元，可摻入燃料煤25 萬(wàn)t/a、年銷售收入為5 942萬(wàn)元，剩余煤泥59.62萬(wàn)t/a需要處理，處理費(fèi)用為2981萬(wàn)元/a，煤泥直接回收年總收入為5 008.5萬(wàn)元。煤泥浮選較直接回收，每年多創(chuàng)收6 323.1-5 008.5=1 314.6萬(wàn)元。設(shè)置浮選系統(tǒng)，置換出精煤產(chǎn)品，能減少外購(gòu)精煤調(diào)入量，節(jié)約大量運(yùn)輸成本，也實(shí)現(xiàn)了煤泥減量化處理；考慮到本礦煤種變質(zhì)程度、煤泥可浮性，為提高浮選精煤產(chǎn)率，可選用主、再浮分選工藝。

綜上所述，混煤采用的分選方案為：13～0 mm混煤部分洗選，洗選工藝為13～1 mm有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25 mm干擾床分選機(jī)分選、小于0.25 mm細(xì)煤泥主再浮聯(lián)合工藝。

表5 原生煤泥不同藥劑常規(guī)浮選試驗(yàn)結(jié)果

表6 煤泥浮選效益比較

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)建設(shè)混煤分選系統(tǒng)，能夠?qū)⒋罅康牡推焚|(zhì)混煤轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量精煤，減少了混煤銷售量和外購(gòu)精煤調(diào)入量；混煤實(shí)行洗配相結(jié)合的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量有保證；對(duì)于入洗的混煤，實(shí)行三段式分選工藝，分選精度高、分效率高；設(shè)置浮選環(huán)節(jié)，置換出精煤，綜合精煤產(chǎn)率高，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益好。