不連溝選煤廠末煤工藝流程升級(jí)研究

魏占強(qiáng)

(內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010303)

內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司選煤廠(以下簡稱“不連溝選煤廠”)是中國華電集團(tuán)公司第一座千萬噸級(jí)礦井型動(dòng)力煤選煤廠，該選煤廠洗選能力為15 Mt/a，主要洗選煤種為長焰煤。入洗原煤全水分小于14%，灰分小于36%，揮發(fā)分小于42%，硫分為1.2%，發(fā)熱量小于15.43 MJ/kg，屬高灰、低硫煤。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

不連溝選煤廠選煤工藝為150～13 mm粒級(jí)塊煤重介淺槽分選，小于13 mm粒級(jí)末煤不入選；3～0.25 mm粒級(jí)的粗煤泥采用分級(jí)旋流器和煤泥離心機(jī)脫水回收；小于0.25 mm粒級(jí)細(xì)煤泥采用加壓過濾機(jī)和快開式板框壓濾機(jī)聯(lián)合脫水回收。主要產(chǎn)品有150～50 mm粒級(jí)大塊精煤，50～13 mm粒級(jí)洗精煤和小于13 mm粒級(jí)混煤[1]。

不連溝選煤廠由于入洗原煤煤質(zhì)有了較大變化，小于13 mm粒級(jí)末煤不分選無法確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此，必須升級(jí)改造末煤洗選工藝，才能提升選煤廠洗選產(chǎn)品市場競爭力，更好滿足客戶需求，給公司創(chuàng)造更大的效益，同時(shí)更加適應(yīng)國家環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排政策。

2 末煤可選性分析

2.1 篩分試驗(yàn)

不連溝選煤廠原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果

從表1及表2的原煤篩分資料分析，入選原煤有如下特點(diǎn)：

(1)原煤灰分為30.69%，屬中灰原煤，硫分0.9%，為低硫原煤。

(2)大于50 mm塊煤產(chǎn)率為21.63%左右，可見矸石產(chǎn)率為3%，塊煤含量大，矸石含量較大。

(3)原煤中50～0.5 mm各粒級(jí)的含量隨粒度減小而降低，說明原煤不易碎。

(4)13～0 mm末煤含量占50.68%左右，且灰分較高。

(5)小于0.5 mm粒級(jí)含量7.103%，灰分24.61%，低于原煤灰分，說明高灰細(xì)泥含量少，矸石不易碎，但在煤泥脫水回收環(huán)節(jié)上也要充分考慮煤質(zhì)變化對(duì)設(shè)備處理能力的影響。

表2 0.5～0 mm粒級(jí)小篩分試驗(yàn)

2.2 浮沉試驗(yàn)

100～0.5 mm原煤綜合級(jí)浮沉試驗(yàn)見表3。

表3 100～0.5 mm原煤綜合級(jí)浮沉試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：

(1)原煤浮沉煤泥占全樣含量為0.268%，表明浮沉煤泥對(duì)煤泥水系統(tǒng)影響較小。

(2)小于2.0 g/cm3密度級(jí)累計(jì)灰分為18.71%，大于0.5 mm粒級(jí)原煤經(jīng)過簡單排矸，就可得到灰分較低的精煤。

(3)100～0.5 mm粒級(jí)的入選原煤浮沉組成中，小于1.50 g/cm3密度級(jí)含量為57.95%，大于2.0 g/cm3密度級(jí)含量為27.84%，呈兩頭多中間少的特點(diǎn)；小于1.5 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率高、灰分較低，說明可通過分選得到灰分較低的精煤，大于2.0 g/cm3密度級(jí)矸石含量大、灰分高，說明可通過分選排純矸[2]。

2.3 煤與矸石泥化試驗(yàn)

煤和矸石的泥化特征與選煤工藝過程有著密切關(guān)系，直接影響煤泥水流程的選擇以及分選效果。特別是在煤炭的洗選加工廣度和深度日趨完善的形勢下，泥化特征對(duì)煤炭洗選加工效果以及煤泥水處理的影響顯得更為重要。煤和矸石的泥化試驗(yàn)資料已成為設(shè)計(jì)選煤廠的重要基礎(chǔ)資料之一。

2.3.1 煤和矸石的泥化試驗(yàn)——轉(zhuǎn)筒法

轉(zhuǎn)筒法的煤樣是原煤。將試樣和水一起置于轉(zhuǎn)筒中，翻轉(zhuǎn)一定時(shí)間，然后測定其粉碎程度及其所產(chǎn)生的微細(xì)顆粒的特征，同時(shí)觀察煤泥水的特性。試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

表4 轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)

分析表4轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)結(jié)果可知，原煤遇水后有輕微的泥化，但不嚴(yán)重，同時(shí)由于細(xì)煤泥較多，生產(chǎn)中可加藥處理煤泥水。

2.3.2 矸石泥化試驗(yàn)——安氏法

矸石先過篩，制備成5.6～2.8 mm粒級(jí)的試樣，干燥后的試樣放入水中在一定攪拌力下攪拌，然后用孔徑500 μm的試驗(yàn)篩測定其小于500 μm粒級(jí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用沉降法測定小于10 μm細(xì)泥的含量。試驗(yàn)結(jié)果列于表5。

表5 安氏泥化試驗(yàn)

分析表5矸石泥化試驗(yàn)可知，矸石的泥化較嚴(yán)重，屬于中等泥化程度。因此，制定工藝流程時(shí)應(yīng)盡量避免矸石的破碎解離，并縮短矸石浸水時(shí)間。

2.4 煤泥水沉降試驗(yàn)

由煤泥水初始沉降速度測定結(jié)果(表6)可知，煤泥水自然沉降效果差，但易于絮凝沉降。因此，對(duì)添加的絮凝劑、凝聚劑的種類、藥量進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了煤泥水的有效沉降。

2.5 可選性分析

選煤廠要滿足企業(yè)客戶對(duì)選煤產(chǎn)品需要，同時(shí)結(jié)合原煤可選性曲線(圖1)測算可知：150～0.5 mm精煤擬定灰分不大于11%時(shí)，150～0.5 mm原煤的可選性為中等可選；150～0.5 mm精煤擬定灰分不大于16%時(shí)，原煤可選性為易選。

3 選煤方法確定

3.1 產(chǎn)品分選方案

現(xiàn)階段選煤廠生產(chǎn)工藝為13 mm分級(jí)，150～13 mm粒級(jí)塊原煤入洗，小于13 mm末煤不入洗工藝。在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上針對(duì)選煤廠末煤工藝進(jìn)行升級(jí)改造，提高產(chǎn)品煤質(zhì)量，提高企業(yè)市場競爭力[3]。

表6 煤泥水初始沉降速度

圖1 可選性曲線

3.2 分選粒級(jí)的確定

3.2.1 分選下限

精煤產(chǎn)品主要作為電廠原料煤使用，考慮到盡可能回收精煤，根據(jù)煤泥中大于0.25 mm粒級(jí)的含量高，灰分較原煤低，且易于重選的特點(diǎn)，故分選下限定為0.25 mm[4]。

3.2.2 分選上限

確定塊原煤分選上限為150 mm，末煤分選上限為13 mm[4]。

3.3 選煤方法

3.3.1 塊煤分選

目前，重介淺槽分選在本廠已經(jīng)使用近10 a，現(xiàn)場使用效果良好，塊原煤分選不進(jìn)行改造。

3.3.2 末煤分選

選煤廠末煤工藝流程升級(jí)采用重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選。原煤經(jīng)13 mm分級(jí)后，小于13 mm粒級(jí)原煤進(jìn)入末煤洗選系統(tǒng)，由于小于13 mm粒級(jí)煤整體粒級(jí)較細(xì)，細(xì)粒含量較高，為了不影響分選效果，采用重介質(zhì)旋流器分選。重介質(zhì)旋流器分選降低了分選下限，強(qiáng)化了粗煤泥分選和回收，使得入選的煤泥量減少，灰分降低，為后續(xù)作業(yè)創(chuàng)造了良好條件[6，7]。

3.3.3 末煤入選前脫泥

由煤質(zhì)資料(表1)分析可知，0.5 mm以下原生煤泥的含量為7.01%，占小于13 mm末原煤總量的13.84%。選煤廠在升級(jí)改造時(shí)考慮到末煤在轉(zhuǎn)載過程中產(chǎn)生的次生煤泥，進(jìn)入末煤分選系統(tǒng)的總煤泥量會(huì)占小于13 mm末煤總量的22%左右，而重介質(zhì)旋流器的有效分選下限為0.5 mm左右，細(xì)粒煤泥不能得到有效分選。然而這些細(xì)粒級(jí)煤泥會(huì)污染產(chǎn)品，造成精煤產(chǎn)率損失。這么大的原生煤泥量直接進(jìn)入末煤分選系統(tǒng)，會(huì)嚴(yán)重影響密度穩(wěn)定性，進(jìn)而影響重介質(zhì)旋流器的分選精度。因此，末原煤采用1 mm預(yù)先脫泥入選工藝[8]。

3.3.4 粗煤泥分選

末煤分選前脫下的煤泥中粗煤泥不經(jīng)分選直接回收摻入精煤產(chǎn)品，對(duì)精煤質(zhì)量污染較為嚴(yán)重，因此需設(shè)置粗煤泥分選工藝。在動(dòng)力煤選煤廠中螺旋分選機(jī)是一種應(yīng)用比較廣泛的無動(dòng)力煤泥分選設(shè)備。根據(jù)篩分試驗(yàn)中的煤質(zhì)分析得出，不連溝選煤廠粗煤泥的分選密度在2.0 g/cm3以上，螺旋分選機(jī)完全可以滿足此要求，因此，選煤廠選用螺旋分選機(jī)對(duì)1～0.25 mm粗煤泥進(jìn)行分選，分選出精煤采用弧形篩+離心機(jī)脫水回收，矸石采用高頻振動(dòng)篩脫水回收[9，10]。

3.3.5 細(xì)煤泥回收

細(xì)煤泥通過加壓式過濾機(jī)或快開式板框壓濾機(jī)2種方式回收。依據(jù)煤質(zhì)資料和矸石安氏泥化試驗(yàn)，本選煤廠洗選的矸石屬于中等泥化程度，必須考慮矸石出現(xiàn)泥化情況，而且還要考慮煤泥粘性大而降低其處理能力，不能有效降低水分，所以選煤廠使用快開式板框壓濾機(jī)回收細(xì)煤泥[11，12]。

4 結(jié) 語

通過對(duì)不連溝選煤廠原煤煤質(zhì)、末煤可選性分析，以及對(duì)選煤方法分析，確定不連溝選煤廠末煤選煤工藝升級(jí)改造采用小于13 mm末煤1 mm預(yù)濕脫泥，再采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥采用螺旋分選機(jī)分選，小于0.25 mm粒級(jí)細(xì)煤泥采用快開板框壓濾機(jī)回收的聯(lián)合工藝，全廠洗水閉路循環(huán)，環(huán)保節(jié)能。不連溝選煤廠末煤工藝升級(jí)改造有利于提高末煤質(zhì)量，提升選煤廠洗選產(chǎn)品市場競爭力，更好地滿足客戶需求，給公司創(chuàng)造更大的效益，同時(shí)響應(yīng)國家環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排政策。