選煤廠粗精煤分選高效回收系統研究

曾芳彬 劉 斌 盧運海 周忠國 楊富均 袁文春

（四川省華鎣山煤業股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0 引言

綠水洞煤礦選煤廠于2006 年4 月建成投產，隸屬于四川川煤華榮能源有限責任公司，屬礦井型煉焦煤重介模塊化選煤廠。選煤廠年處理能力為120 萬噸，入洗原煤煤種為優質主焦煤和焦肥煤，主要生產洗精煤、洗混煤、烘干煤等，產品以低灰分、高熱值、高黏結指數為特點，是電力、冶金、化工、輕工等行業的理想用煤。隨著煤炭市場中冶煉精煤市場需求急劇增加，精煤價格一路飆升，為適應市場變化，在滿足電煤市場要求的前提下，必須對現有生產系統進行技術改造，從而滿足冶煉精煤市場需求，提升企業效益。根據目前市場行情來看，精煤產量最大化無疑就是效益最大化。受冶金工業對焦炭品質要求的限制，煉焦煤必須經過洗選才能用于煉焦。原煤經過洗選加工，被分為精煤、中煤和矸石。精煤用于煉焦，中煤則作為動力用煤銷售，兩者不僅價格相差懸殊，而且如果因洗選工藝不合理而導致大量煉焦煤混入中煤，還會造成稀缺煤種資源的大量流失[1-7]。

研究新的選煤工藝和方法，提高精煤產率，不僅可以提高企業經濟效益，而且對于解決我國煉焦煤資源短缺也具有十分重要的意義。對粗煤泥回收工藝進行優化，不僅可增加粗煤泥精煤回收率，還可將高灰煤泥及粗煤泥最大程度地分離出去，給主洗系統重介旋流器的分選和介質的回收創造良好的工藝條件，可最大限度地回收精煤，提高整體精煤產率，提高洗煤數量效率，降低洗煤介耗，并適當提升原煤的小時處理量。因此，對粗煤泥分選工藝進行技術改進非常有必要。

1 研究思路

在國內外應用比較多的幾種粗煤泥分選方法中，煤泥重介旋流器分選密度范圍寬、對入選原煤煤質適應性強、分選精度高，但系統復雜、成本高、操作難度大、特細粒介質回收困難，要求有足夠強的介質回收處理能力，已經不被采納；水介質旋流器和螺旋分選機總體上工藝及操作簡單、成本低，但因分選精度普遍較低，受到處理量和分選密度的限制，特別是在煉焦煤的分選中，精煤灰分難以得到很好的控制，使用的也越來越少。與之相比，干擾床分選機不僅對煤質的適應性強、分選密度范圍寬、分選效率及精度高，而且結構簡單、維護方便、生產成本及能耗低，是目前國內外解決細粒煤低成本、高效率分選和分級的重要設備之一。粗煤泥回收是在選煤過程中，利用一些特殊的煤泥回收設備對重選和浮選均無法有效分選的粗煤泥實施有效回收的過程。分選過程中增加粗煤泥回收工序，不僅可以減少資源浪費，而且可以有效降低粗煤泥對正常選煤過程的影響。也正因為如此，目前大多數選煤廠設計中均設有粗煤泥回收工藝。

為了最大限度地回收精煤，粗煤泥回收一般分類進行，回收工藝按粗煤泥來源分為精煤粗煤泥回收工藝、中煤粗煤泥回收工藝和尾（矸石）煤粗煤泥回收工藝，其中精煤粗煤泥經回收后直接作為精煤，中煤和尾煤粗煤泥回收后作為中煤。目前，常用的粗煤泥回收方法有煤泥離心機回收粗煤泥、高頻篩回收粗煤泥、沉降過濾離心機、電磁振動篩等。依據回收設備，粗煤泥回收工藝也有所差別。

2 技術方案

2.1 原工藝存在的問題

選煤廠原有粗精煤泥分選系統主要問題：一是設備老化及磨損嚴重，加之井下原煤煤質變化快、現場操作困難；二是原有工藝落后，TBS 分選后溢流（精礦）中的高灰細泥無法脫除，導致產品灰分居高不下，質量達不到理想狀態，精礦灰分高達13%左右，粗精煤泥無法摻入精煤產品作為精煤銷售。預先脫泥篩下煤泥水和精煤磁尾煤泥水中含有數量較大的粗精煤泥產品，未進行有效回收，經深錐濃縮桶、煤泥水旋流器、高頻篩進行濃縮和脫水處理后，直接摻入中煤產品，造成了一部分可回收精煤產品的損失，未能實現最大化經濟效益。

2.2 方案選擇

在分析研究國內同類選煤廠煤泥水成功處理方式及其優缺點的基礎上，結合綠水洞煤礦選煤廠現場條件，盡量利用原有設備和設施，遵循投資省、工期短、見效快的理念，經反復調研、論證、綜合分析和比較，決定采用分選精度更高的FBS 粗煤泥分選機和脫泥效果更好的高頻疊層振動細篩聯合工藝對TBS 粗煤泥分選機和振動弧形篩進行替換，以降低粗煤泥分選機中精煤和尾礦產品的錯配率，改善分級脫泥效果，有效脫除粗精煤中的高灰細泥，從而提高精煤產率。

2.3 具體實施方案

（1）由煤質數據可知，預先脫泥篩下煤泥水中含有大量0.15mm 粒級高灰細泥產品，這部分物料進入下游分選、分級設備，將在一定程度增加分選和分級難度。因此，建議選用兩臺煤泥水旋流器，對其進行預先分級脫除處理。一方面可以降低下游設備負荷，另一方面為下游FBS 粗煤泥分選機提供濃度合適的窄粒級入料。

（2）根據煤質數據，當要求精煤灰分＜11.00%時，理論分選密度為1.582kg/L，理論精煤產率79.026%，分選密度±0.1kg/L 含量＜10%，可選性等級為易選，適合選用一臺FBS 粗煤泥分選機對其進行分選處理，數量效率可達90%以上，可有效實現粗煤泥的高效分選。

（3）對于FBS 粗煤泥分選機溢流處理工藝，鑒于干擾床分選機難以將分選下限控制到0.20mm 以下，因此溢流中勢必夾帶部分0.20mm 粒級高灰細泥，這部分高灰細泥能否高效脫除，直接影響著粗精煤泥灰分指標。現場選用目前行業內分級效率較高的ZKJ-D 型疊層高頻振動細篩配套煤泥離心機，對FBS 粗煤泥分選機溢流進行分級處理。一方面可高效脫除FBS 粗煤泥分選機溢流中的高灰細泥，保證粗精煤泥灰分指標；另一方面可徹底解決篩下煤泥水跑粗問題，防止精煤產品流失。煤泥離心機可有效保證粗精煤泥水分控制在12%左右，從而保證粗精煤泥產品灰分指標和水分指標的穩定。

2.4 工藝流程

（1）采用煤泥水旋流器對預先脫泥篩下煤泥水和精煤磁尾煤泥水進行分級處理，提前脫除大部分0.15mm 高灰細泥，為下游FBS 粗煤泥分選機提供濃度合適的窄粒級入料。此外，現場現有工藝中設有精煤磁尾煤泥水進入FBS 粗煤泥分選機溢流桶的通道，本次改造中予以保留，以保證工藝靈活性。

（2）煤泥水旋流器底流產品自流進入FBS 粗煤泥分選機，進行分選處理，FBS 粗煤泥分選機底流自流進入FBS 粗煤泥分選機尾礦桶，經后續脫水處理后，摻入中煤產品。

（3）FBS 粗煤泥分選機溢流采用ZKJ-D 疊層高頻振動細篩進行高效分級處理，脫除其中夾帶的-0.20mm 高灰細泥，保證粗精煤泥產品灰分，ZKJ-D 疊層高頻振動細篩篩下物料進入濃縮機。此外，現場現有工藝中設有疊篩篩下物料進入深錐濃縮桶，再經高頻篩直接回收，本次改造中予以保留，以保證工藝靈活性。

（4）ZKJ-D 疊層高頻振動細篩篩上物料經煤泥離心機進行最終水分控制后，成為最終粗精煤泥產品，摻入精煤產品，離心機濾液進地溝，經后續弧形篩進行截粗處理后，進入濃縮機。

3 現場試驗實施

3.1 洗選及產品狀況

綠水洞煤礦選煤廠為礦井型選煤廠，選煤廠產品主要為冶煉精煤、混煤、煤泥、矸石；原煤煤種為焦煤，灰分約40%，硫分4.7%；原煤浮沉組成：1.45 產率36.56%、1.45-1.8 產率23.44%、+1.8 產率40%；原生煤泥約20%。各產品實際回收率為精煤25%、中煤22%、矸石23%、煤泥30%。實際原煤處理量為300t/h，每天兩班生產一班檢修。

3.2 工業性試驗情況

（1）對廠房加固和設備基礎鋼構預制件進行加工安裝。初次調試主要是單機運行和聯合系統運行發現問題為主，關鍵點是FBS 桶位（液位），各泵、桶流量平衡，管道、設備功能和能力配合。以系統平衡和粗精煤水分、灰分調整為主。精煤灰分要求11%以下，水分要求13%以下；落精煤坪701 皮帶2 號點，混煤落802 皮帶2 號點；配矸篦子50mm。

（2）實施過程遇到的問題及處理措施。調試中發現選煤廠3804 澄清水泵流量不足，FBS 開始取用水，其他地方如合介桶補水、3001 溜筒等處水量不足，3001 溜筒處因水量不足造成堵塞，為保證FBS 桶內頂水壓力，分別從3804和3803 清水管內各分出一根支管，且在支管上分別安裝管道泵，根據現場情況進行調節，保證FBS 頂水壓力，不影響分選效果；精磁尾礦水（灰分18%左右）無法全部進入3018 煤泥水桶，如果全部進入，就是會造成3018 煤泥水桶溢流。3020 兩臺φ500mm 旋流器現入料壓力已達0.15 ～0.17MPa（要求壓力0.1 ～15MPa），為保證系統平衡，精磁尾礦1/3 進3018 煤泥水桶、2/3 進FBS 精礦桶，對精磁尾礦進行采樣后手動進行脫泥測灰，全部打入FBS 精礦桶后用疊篩處理，減少FBS 處理量，增加精煤泥產量；原計劃安裝粗精煤泥計量皮帶秤，因粗精煤泥離心機與主洗精煤離心機下料口在3027 皮帶機上距離過近，相互下料時振動會影響測量精度，因此未安裝在3040 粗精煤泥離心機下方，而改裝在3028 皮帶機上，回收的粗精煤泥量無法有效測量，將3019 泵移位安裝、3027 皮帶機延長后，安裝在3040 離心機下料口與3027 皮帶機中間，使粗精煤泥經離心機脫水后先落到給料式皮帶秤上進行測量，再送到3027 皮帶機上，以達到精確計量的目的。

（3）實施效果。FBS 投入運行后，+0.25mm 含量從未投入FBS 前的72.67%降為5.37%，灰分從21.78%提升至26.58%，低灰粗顆粒得到了很好的回收，精煤產率大幅提升。

4 結語

（1）在原煤脫泥篩的入料溜槽內增加沖水，實現對入洗原煤的預先潤濕的作用，一旦原煤進入篩面就可進行分級脫泥作業，無需到達第一排噴水處再進行潤濕脫泥作業，原煤進行預先脫泥，可以提高脫泥效率。

（2）原煤經篩縫為0.75mm/1mm 的脫泥篩脫泥后，篩下水經FBS 分級旋流器進行預脫泥，預脫泥后的分級旋流器底流（主導粒級0.25 ～1.5mm）進入FBS 干擾床粗煤泥分選機進行分選，分選出的FBS 精礦進入精煤泥桶和精煤磁尾礦，通過疊篩、精煤泥離心機脫水脫泥，FBS 尾礦進入中矸稀介桶。該工藝通過FBS 分選前的一道預脫泥工序和TBS 分選后的兩道脫泥工序，強化了脫泥效果，保證了粗煤泥精煤質量，完善了重介質選煤工藝，提高了重介質選煤的分選效果，有助于降低介耗，提高原煤處理量。

（3）將FBS 操作界面同時接入洗煤集控室，發揮洗煤集控室操作調整的功能，為及時調控產品質量提供了技術支撐。

（4）在濃縮池溢流堰內側安裝自制圍堰，并從循環水主管道上引入一根安裝鴨嘴色的水管，形成噴淋消泡水，消泡水噴灑在泡沫表層，破壞泡沫穩定性，起到物理消泡的作用，提高了循環水質，循環水濃度由以前的1g/L 以上降低到0.1g/L 以下，增強了脫泥降灰效果，提高了精煤產率。