“5+N”煤泥減量化工藝在臨沂礦業集團選煤生產中的探索與實踐

龍祿財

(山東能源臨沂礦業集團有限公司，山東 兗州 272000)

煤泥減量化生產是實現煤炭清潔高效利用的關鍵，也是山東能源臨沂礦業集團有限公司(以下簡稱臨礦集團)對選煤綜合創效能力的創新探索。臨礦集團現有12對生產礦井，均配套選煤廠。煤炭在分選過程中，不可避免地產生次生煤泥[1-3]。研究煤泥減量、降低生產成本，是煤炭企業創造效益的熱點之一。作為選煤廠的副產品，煤泥量的大小對選煤廠產品數質量、環境保護、節水降耗、經濟效益均有一定影響[4-6]。結合當前國家綠色開采、煤炭清潔高效利用政策要求，重點從降低選煤廠主選環節分選下限、優化粗煤泥分選及細煤泥浮選回收工藝、浮精深度降水及均質摻配工藝，優化尾煤泥增效方案、動力煤脫粉入選等方面攻關，推進煤泥減量化具有重要的經濟和社會效益[7-9]。

1 問題分析

近年來，臨礦集團堅持“三個最大化”原則——最大化地提高精煤回收率、最大化地對煤泥等副產品綜合回收利用、最大化地通過配選配銷提升產品價值，以銷售末端徹底消滅煤泥產品品種為目標，以煤泥分選回收至精煤、洗混煤、混煤為導向，每年組成技術團隊對集團所屬礦井定期開展選煤廠技術會診評價，精準定位各廠工藝流程、生產裝備和現場管理存在的問題及主要挖潛點，聚焦制約煤泥減量化生產的難點、痛點，主要有以下方面：

(1)隨著礦井開采深度加大和機械化采煤的推廣應用，選后煤泥的產量有增加的趨勢。

(2)雖然各選煤廠都已配置細粒煤回收工藝，但實際運行過程中仍存在分選回收不徹底的現象，存在“跑粗夾細”問題，導致粗精煤泥灰分不穩定，回收率偏低。

(3)部分選煤廠浮選工藝不完善，浮精灰分、水分偏高，且摻配難度大，影響運行效果。

(4)受國家環保政策限制，煤泥等副產品銷售壓力增大，個別礦井尾煤泥熱值偏高，影響整體效益。

(5)褐煤水洗提質做動力煤，產生煤泥量較大，商品煤回收率偏低。

基于上述分析，臨礦集團瞄準粗煤泥分選回收、煤泥浮選、尾煤泥截粗摻配、壓濾煤泥干燥破碎摻配、褐煤干選五大工藝環節，引導各礦選煤廠管理由“能選煤”向“選好煤”轉變，一礦一策、因煤制宜、分類實施，創新衍生多重工藝，形成了“5+N”煤泥減量分選創效體系[10]。

2 “5+N”煤泥減量化攻關措施

2.1 粗煤泥分選回收系統升級改造

各選煤廠受主選跑粗、粗煤泥分選設備入料截粗脫泥工藝不完善、分選設備工況控制不佳等因素影響，粗煤泥分選回收環節普遍存在一些“短板”，為此在精準分析各廠粗煤泥分選回收環節存在的問題的基礎上，精準施策，積極優化工藝及推廣應用新型高效分選設備，重點在以下幾方面進行了攻關：①采用大直徑水力旋流器替代傳統水力旋流器組，提高分級效率;②優化粗煤泥分選機入料截粗工藝，增設截粗篩將較粗物料提前分級回收，嚴控入料粒度，有效避免了底流跑煤現象，提高了分選效果;③升級應用自動化程度較高的CSS分選機進行粗煤泥分選，并采用自動控制閥等來調節頂水，確保頂水壓力和流量的穩定，使得粗煤泥達到最佳回收狀態;④采用新型的EPS脫泥篩或智能振網弧形篩進行粗精煤脫泥處理，利于脫除粗粒精煤中夾帶的高灰細泥。通過入料粒度控制、生產過程控制、產品精細脫泥相結合的措施，使得粗精煤泥灰分穩定控制在9%以內，尾礦灰分穩定在40%～60%之間，滿足摻入中煤的需要。其中：郭屯礦選煤廠采用了“分級旋流器+CSS分選機+EPS脫泥篩”工藝(圖1)；王樓礦選煤廠采用“大直徑分級旋流器+截粗篩+CSS分選機+智能振網篩”工藝，替代了原來的“分級旋流器組+TBS分選機+弧形篩+高頻篩脫泥”的傳統分選工藝，使粗煤泥得到了有效地分選和回收，解決了粗煤泥灰分偏高、主選精煤“背灰”問題，提高了精煤產率。

圖1 郭屯選煤廠升級后的粗煤泥分選回收工藝原則流程

郭屯礦選煤廠通過優化粗煤泥分選回收工藝，使最終粗精煤泥產品灰分由11%降低到9%以內、水分由13%以上降至了9%以內，保障了精煤的灰分、水分指標，提高了1.5～0.25 mm粒級粗煤泥的分選和脫水降灰效果，使粗精煤泥得到有效回收。

2.2 浮選系統工藝革新

臨礦集團精煤指標為：灰分<9%，水分<9%，但在浮選系統運行過程中，浮精灰分時有超過10%，導致主選精煤“背灰”，且浮精水分在30%左右，存在浮精水分高、難以摻配的問題。針對浮精指標不穩定的問題，集團重點從“降灰、脫水、摻配”三個方面攻關：

(1)采用脫泥入浮工藝，入浮前采用脫泥池預先脫泥，能夠脫除高灰細泥，有利于降低浮選精煤的灰分，減少高灰細泥對浮精的污染。

(2)優化浮選工藝，推廣應用“主、再浮兩級浮選”工藝，使浮選精煤灰分降至9%以下，解決了主選精煤“背灰”的問題，提高了精煤產率。

(3)重點攻關浮精脫水摻配難題，對浮精壓濾機供風設備進行了適應性配套。根據壓濾機型號提高壓風機能力和儲氣罐的容量，保障了整個吹風過程中壓力的穩定，達到了浮精降水的目標，改造應用隔膜快開壓濾機“兩端入料+兩端吹風+多次壓榨”的浮選精煤脫水方式。

通過以上改造，使浮選精煤濾餅水分降低了5個百分點，采用“圓盤給料機+煤泥破碎機+精煤混料機”多級摻配系統，實現了浮選精煤的均質摻配。通過采取以上措施穩定了浮精指標，解決了主選精煤“背灰”問題，降低了浮精水分，保障了浮精的良好摻配，提高了精煤綜合產率。鼓莊選煤廠浮選升級后的工藝原則流程如圖2所示。

圖2 彭莊選煤廠煤泥浮選優化工藝原則流程

通過優化升級，采用脫泥池預先脫除5%以上的高灰細泥，有利于降低浮選精煤的灰分。通過創新“兩端入料+兩端吹風+多次壓榨”的浮選精煤脫水工藝及優化三級破碎摻配工藝，使精煤產率提高了3個百分點。

2.3 優化尾礦截粗回收摻配工藝

臨礦集團各礦井生產的煤泥發熱量不均衡，直接作為煤泥產品銷售售價低、環保壓力大，影響整體效益。為進一步減少煤泥量，隨時跟蹤和分析各選煤廠煤泥指標變化，綜合分析了尾煤泥粒度組成指標發現，個別礦井尾煤泥中0.5～0.25 mm粒級顆粒含量在10%以上且熱值偏高。為挖潛該部分尾煤泥價值，通過水力分級旋流器濃縮分級或者直接采用篩分設備截粗回收后，將之摻配進洗混煤中，作為動力煤銷售。為此，完善煤泥水兩段濃縮回收工藝，選用煤泥沉降過濾離心機回收尾煤泥中的粗顆粒摻入洗混煤，通過優化尾煤泥截粗摻配工藝，有效降低了煤泥熱值和產量，新驛選煤廠煤泥截粗摻配優化工藝原則流程如圖3所示。

圖3 新驛選煤廠煤泥截粗摻配優化工藝原則流程

通過工藝優化，進行尾煤截粗，成功將煤泥水分由25%降至15%左右，滿足直接摻配做動力煤銷售的條件，改造后尾煤泥量減少了20%，推進了煤泥減量化生產。

2.4 壓濾煤泥多元摻配創效

為從銷售末端消滅煤泥，在優化分選回收工藝的基礎上，借助封閉式煤泥棚及完備配煤系統的有利條件，將無法從系統直接回收的尾煤泥經壓濾機回收后，晾曬破碎與洗混煤或外購的中硫高熱值煤進行摻配銷售，實現了銷售末端無泥化。尾煤泥摻配做動力煤銷售，既保證了電煤供應量，也挖潛了煤泥價值，形成了全流程煤泥減量化生產新思路。

2.5 褐煤干法無煤泥分選

針對上海廟礦區褐煤煤化程度低、內水高、發熱量低、易風化、矸石易泥化的特點，結合礦井原煤產能、熱值提升的現狀，主打動力煤品牌，推進復合干選工藝，找到了煤質與市場的最佳效益契合點。榆樹井煤礦選煤廠率先引進復合干法分選工藝，同時升級改造了<80 mm全粒級干選+中煤二次干選聯合工藝(圖4)，選后塊煤熱值提升4.19 MJ/kg以上，末煤熱值提升2.09～2.93 MJ/kg，且矸石熱值控制在2.51 MJ/kg以下，提高了商品煤產率，實現了無煤泥化分選。

圖4 榆樹井選煤廠干選原則工藝流程

上海廟一號選煤廠針對水洗后末煤水分升高，灰水相抵，產品質量提高不明顯，煤泥難以合理利用的現狀，并結合榆樹井煤礦選煤廠干選系統應用情況，綜合考慮熱值回收及煤泥減量化等問題，探索出“塊煤濕法+末煤干法”相結合的最優原煤分選提質方案：原煤脫泥后，>30 mm大塊煤濕法分選，提高分選效率；<30 mm末煤干法分選，降低煤泥含量。通過兩種工藝取長補短，發揮不同粒級分選工藝的特長，實現了全粒級分選，既能回收優質煤炭資源，又能降低分選成本，利于挖潛增效。

3 應用效果

臨礦集團各選煤廠結合自身煤質特點，在粗煤泥分選回收，浮選系統優化、尾煤泥摻配回收和產品結構優化等方面不斷探索創新，加大新技術、新工藝、新裝備、新管理的應用力度，持續完善“5+N”煤泥精回收創效體系，推進煤泥減量化工作，實現了“全流程、全粒級”精益高效選煤，具體實施內容包括：①引進高效設備，提高粗精煤煤泥產品質量，粗精煤煤泥產品灰分由11%降低到9%以內，水分由13%以上降至了9%以內，保障了精煤的灰分、水分指標，提高了1.5～0.25 mm粒級粗煤泥的分選和脫水降灰效果，實現了粗精煤泥有效回收；②優化升級預脫泥+粗精兩級浮選+浮精多級摻配回收工藝，脫泥池預先脫泥能夠脫除5%以上的高灰細泥，浮選精煤灰分由原來的11%降至目前的9%左右，解決了重選系統精煤背灰問題；③尾煤截粗摻配優化升級，回收煤泥水處理系統中>0.3 mm顆粒，成功將粗顆粒水分由25%降至15%左右，可直接摻入洗混煤中，煤泥熱值降低到8.38 MJ/kg以下；④通過尾煤泥晾曬干燥摻配工藝，煤泥、洗混煤合理摻配用來保證電煤供應，部分月份煤泥銷售占比降低到0.92%以下，較好地實現了煤泥減量化；⑤褐煤干選提質實現無煤泥化分選，商品煤率達到90%以上。

臨礦集團因煤制宜，分廠施策，通過完善優化各礦選煤廠工藝配置，實現了原煤入選率及精煤產率提高、煤泥產量及質量降低的“雙升雙降”，取得了分選效益最大化和社會經濟效益雙豐收。

4 結語

“5+N”煤泥精回收減量化創效體系在臨礦集團各選煤廠的推廣與實踐取得了良好效果，通過持續優化粗煤泥分選、細煤泥浮選、尾煤摻配回收工藝，創新浮精降水及均質化摻配工藝，升級褐煤復合干選工藝，達到了煤泥產量和質量的雙降，帶來商品煤產率和企業效益的同步提升，實現了對煤炭資源的“吃干榨凈，顆粒歸倉”。