煉焦中煤再選工藝現(xiàn)狀及效果分析

楊宗義

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，山西 太原 030021)

煉焦中煤是煉焦煤分選過程中的中間密度產(chǎn)物，約占煉焦煤總量的30%，灰分在35%～45%[1].隨著礦井開采時(shí)間的延長(zhǎng)、開采深度的增加，優(yōu)質(zhì)煤炭資源逐漸減少, 選煤廠原有工藝已經(jīng)不能滿足洗選要求。當(dāng)原煤可選性較差時(shí)，矸石和精煤的指標(biāo)不易兼顧，導(dǎo)致精煤灰分超標(biāo)或矸石中跑煤，精煤損失在中煤產(chǎn)品中，降低了選煤廠經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究煉焦中煤再選技術(shù)和工藝對(duì)提高優(yōu)質(zhì)焦煤、肥煤等稀缺資源的回收利用有重要意義。

目前，中煤再選工藝可分為中煤直接分選、中煤破碎再選和中煤磨礦-浮選。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)改造實(shí)際案例及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究，總結(jié)分析了3種分選工藝的特點(diǎn)和適用條件，以期為選煤廠中煤再選工藝設(shè)計(jì)提供一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

1 中煤直接分選工藝

洗選中煤不經(jīng)破碎、磨礦直接返回原有的分選系統(tǒng)或者進(jìn)入單獨(dú)的分選系統(tǒng)進(jìn)行回收。中煤直接分選工藝簡(jiǎn)單易實(shí)施、投資和運(yùn)營(yíng)成本低，當(dāng)中煤的可選性為易選或中等可選時(shí)宜采用此工藝。

孫莊礦選煤廠為改善跳汰機(jī)分選精度不高造成的精煤損失問題，采用跳汰中煤重介再選工藝對(duì)原工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造，使得精煤損失率從26.56%降至6.9%，在滿足精煤灰分的要求下，精煤產(chǎn)率提高了18.53%，見圖1[2].峻德選煤廠早期采用跳汰-浮選的聯(lián)合流程，中煤不進(jìn)行再選，精煤灰分經(jīng)常超標(biāo)，中煤中混入大量精煤，矸石灰分偏低。選煤廠后期增設(shè)水運(yùn)溜槽，將1部跳汰機(jī)改為再選跳汰機(jī)，取得了良好的效果，見圖2[3].車集選煤廠采用兩產(chǎn)品旋流器對(duì)跳汰中煤進(jìn)行再選，使得精煤產(chǎn)率提高了5.39%，其具體工藝見圖3[4].

圖1 孫莊礦選煤廠中煤直接分選效果圖

圖2 峻德選煤廠中煤直接分選效果圖

圖3 車集選煤廠中煤直接分選工藝圖

2 中煤破碎再選工藝

中煤破碎后再選工藝主要分為兩類：1)中煤破碎后直接返入原分選系統(tǒng)。2)設(shè)立中煤再選系統(tǒng)，使用小直徑旋流器、干擾床分選機(jī)(TBS)、粗煤泥螺旋分選機(jī)等，避免中煤破碎所產(chǎn)生大量的細(xì)粒級(jí)對(duì)原分選系統(tǒng)分選精度的影響，因此該工藝得到了更為廣泛的應(yīng)用。

梁北選煤廠前期采用選前脫泥+有壓給料三產(chǎn)品重介旋流器+粗煤泥TBS+煤泥浮選的分選工藝，重選中煤一直存在灰分低、發(fā)熱量高等狀況。技術(shù)改造后，增設(shè)了中煤破碎再選系統(tǒng)，用錘式破碎機(jī)將洗選中煤破碎至<1 mm，從中煤最大限度地回收精煤產(chǎn)品，提高中煤的利用率，使精煤產(chǎn)率提高了3.28%[5].

永隆選煤廠前期采用跳汰+浮選的分選工藝，粗煤泥的平均灰分高出最終精煤灰分3.89%，嚴(yán)重污染了精煤產(chǎn)品。技術(shù)改造后，增加了中煤破碎及分級(jí)分選系統(tǒng)，將中煤解離至<3 mm，采用TBS干擾床分選機(jī)對(duì)粗煤泥進(jìn)行主再選，全廠總精煤產(chǎn)率提高 5.71%，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著[6].

山西玻纖煤化選煤廠技術(shù)改造前采用跳汰+浮選的不分級(jí)混合入選工藝。隨著煤礦優(yōu)質(zhì)資源的減少，原煤可選性變差, 跳汰分選精度不能滿足洗選要求，跳汰精煤回收率降低, 精煤損失在中煤中。后續(xù)工藝改造過程中增設(shè)中煤破碎再選環(huán)節(jié)，將跳汰中煤破碎至<25 mm后使用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進(jìn)行再選，跳汰中煤再選技術(shù)改造后，中煤中-1.4 g/cm3密度級(jí)含量由18.18%下降到2.3%，精煤產(chǎn)率由38.12%提高到46.87%，提高了選煤廠經(jīng)濟(jì)效益[7].

眾多學(xué)者對(duì)中煤破碎后再選的可行性也進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究[8-13]，不同方案結(jié)果分析見表1.由表1可知，將中煤破碎至3 mm以下，粗粒采用TBS、螺旋分選機(jī)等粗煤泥分選設(shè)備，細(xì)粒采用浮選工藝的技術(shù)流程為目前選煤廠進(jìn)行中煤破碎再選的主流趨勢(shì)。

表1 中煤破碎再選試驗(yàn)方案及效果分析表

3 中煤磨礦浮選工藝

對(duì)于可選性為難選和極難選的中煤，煤中脈石嵌布粒度細(xì)，中煤破碎無法將礦物與煤進(jìn)行有效解離，因此采用磨礦工藝將中煤磨至<0.5 mm，煤泥通過浮選作業(yè)回收精煤。

1)中煤磨礦解離-常規(guī)浮選工藝。

Xu，QJ等[14]對(duì)八寶工業(yè)園選煤廠的中煤進(jìn)行破碎、磨礦，煤泥通過常規(guī)浮選作業(yè)回收精煤，浮選精煤灰分為14.4%，產(chǎn)率為31.88%，且該流程效果優(yōu)于直接破碎分級(jí)后對(duì)煤泥的浮選效果。Ge，S等[15]對(duì)開灤選煤廠中煤進(jìn)行的試驗(yàn)可知，相對(duì)原分級(jí)浮選工藝，對(duì)中煤進(jìn)行磨礦-浮選，精煤累計(jì)產(chǎn)率從50.87%提高到55.53%，產(chǎn)品灰分由11.76%降低到10.74%.朱張磊等[16]對(duì)屯蘭選煤廠-3 mm中煤進(jìn)行磨礦，煤泥采用“一粗一精”的工藝進(jìn)行浮選，分別得到灰分11.09%、產(chǎn)率 22.48%和灰分11.64%、產(chǎn)率34.75%的精煤。

2)中煤磨礦解離-疏水絮凝浮選工藝。

該工藝是將中煤用球磨機(jī)超細(xì)磨至20 μm以下，在磨碎的礦漿中加入少量絮凝劑，通過攪拌使疏水的精煤顆粒聚團(tuán)形成一定大小的絮團(tuán)，再用常規(guī)浮選方法進(jìn)行分選。付曉恒等[17]對(duì)灰分為57.78%的主焦中煤采用磨礦解離-疏水絮凝浮選工藝進(jìn)行分選，得到了灰分11.32%、產(chǎn)率38.31%的浮選精煤。

4 結(jié) 論

中煤再選的技術(shù)方案應(yīng)按照中煤可選性及產(chǎn)品質(zhì)量要求進(jìn)行選擇。對(duì)于易選、中等難選的中煤，采用原洗選系統(tǒng)對(duì)中煤進(jìn)行簡(jiǎn)單破碎或直接入選即可。對(duì)于脈石礦物嵌布粒度較為復(fù)雜的中煤，則需要進(jìn)一步破碎，甚至需要采取細(xì)磨的方式，才能較為充分地從中煤中分選出精煤產(chǎn)品。但對(duì)于復(fù)雜的嵌布結(jié)構(gòu)部分顆粒即使磨礦至極細(xì)級(jí)別，仍會(huì)有不同程度的嵌布連生體存在。此外，磨礦作業(yè)的能耗問題與后續(xù)產(chǎn)品的分選、脫水環(huán)節(jié)都不允許產(chǎn)品有太細(xì)的磨礦粒度。不同的中煤再選原則工藝各有其適用性特點(diǎn)，應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、資源環(huán)境等各種因素，開發(fā)和研究高效的分選方法。