官地礦選煤廠降低TBS 粗精煤灰分的技術(shù)改造

高 康

（山西焦煤西山煤電官地礦選煤廠， 山西 太原 030053）

1 選煤廠概況

官地選煤廠是西山煤電集團(tuán)官地礦配套建設(shè)的坑口型選煤廠，設(shè)計(jì)入洗能力為400 萬t/a，入洗原煤來自官地礦開采的2 號、8 號原煤，為優(yōu)質(zhì)肥煤。采用預(yù)先脫泥、50～1 mm 粗煤由有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1～0.25 mm 粗煤泥由干擾床分選機(jī)分選、＜0.25 mm 細(xì)煤泥浮選的洗選工藝流程分選。在回收粗煤泥的工藝中，TBS 干擾床分選機(jī)表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢,如結(jié)構(gòu)簡單、分選密度低及分選效率高等[1]。官地礦選煤廠通過水力分級旋流器+TBS 干擾床分選機(jī)，實(shí)現(xiàn)了較好的粗煤泥分選效果。2022 年2 月改洗8號原煤后，煤質(zhì)發(fā)生顯著變化，生產(chǎn)過程中TBS 分選機(jī)一直存在TBS 精礦灰分偏高、水力分級旋流器溢流跑粗等問題。

2 官地礦選煤廠粗煤泥分選工藝

從圖1 中可以看出，入洗原煤經(jīng)脫泥篩脫泥，篩下煤泥水經(jīng)水力分級旋流器分選后，溢流進(jìn)入浮選，底流進(jìn)入TBS 干擾床分選機(jī)進(jìn)行分選，TBS 精礦濃縮后經(jīng)弧形篩進(jìn)入離心機(jī)脫水，落入精煤皮帶；TBS 尾礦濃縮后經(jīng)高頻篩脫水，落入中煤皮帶。

圖1 煤泥水處理工藝流程

3 入洗原煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)

從表1 中可以看出，8 號原煤煤泥含量較高，-0.5mm粒級含量為19.22%；煤泥中極細(xì)粒多，-0.25 mm 占-0.5 mm 粒級含量的67.90%。

表1 8 號原煤篩分試驗(yàn)

4 試生產(chǎn)過程中存在的問題

試洗8 號原煤后，主要問題表現(xiàn)在：

1）TBS 精礦灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，基本在13%～15%之間，洗選要求精煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10.5%以內(nèi)，TBS 精煤超灰嚴(yán)重；

2）TBS 尾礦灰分較低，洗選考核要求灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞60%以上，實(shí)際洗選灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅45%左右，在確保精煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.5%以內(nèi)的情況下，尾礦灰分更低，跑煤更嚴(yán)重；

3）精煤堆取樣時(shí)TBS 精礦容易被取到，容易造成采樣誤差，為滿足客戶對精煤產(chǎn)品指標(biāo)要求，必須降低重介精煤灰分，導(dǎo)致重介產(chǎn)率較低，影響洗選經(jīng)濟(jì)效益；

4）系統(tǒng)細(xì)粒級顆粒較多，煤泥水濃度大，煤泥水分級濃縮旋流器溢流、跑粗現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致浮選尾礦灰分較低，達(dá)不到考核要求。

5 問題分析

為了找到TBS精礦灰分較高的原因，組織技術(shù)人員對TBS干擾床分選機(jī)進(jìn)行單機(jī)檢查，檢查結(jié)果見表2。

表2 官地礦選煤廠TBS 入料、溢流、底流分析

1）TBS 精礦+0.25 mm 灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超9%，且產(chǎn)率為45.49%，-0.25 mm 灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54.51%，此粒級夾雜大量高灰洗泥，灰分較高，同時(shí)TBS 對這部分粒級顆粒分選效果差（或不具備分選能力）是導(dǎo)致TBS 精礦灰分高的主要原因；

2）-0.25 mm 粒級+0.25 mm 粒級尾礦含量較高，且灰分偏低，主要TBS 分選密度不夠（或頂水量不足）導(dǎo)致分選不充分，跑煤較嚴(yán)重。

6 優(yōu)化改造方案

為解決TBS 精礦灰分偏高，尾礦灰分偏低的問題，必須降低TBS 精礦中-0.25 mm 粒級含量，從而提高分選密度（或增加頂水開度等），提高分選效果。

首先，降低入料中-0.25 mm 粒級的含量，控制住TBS 干擾床分選機(jī)的入料范圍。TBS 的入料來自分級旋流器的底流，因此需要對分級旋流器進(jìn)行改造。分級旋流器本質(zhì)是一種通過離心力來對具有密度差的物質(zhì)進(jìn)行分離的設(shè)備[2]。主要部件為進(jìn)口、溢流管、柱段（旋流腔）、圓錐段及底流管，來料由進(jìn)口切向進(jìn)入旋流器內(nèi)做螺旋運(yùn)動，液體在腔內(nèi)急劇旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，并分為溢流和底流兩部分，分別由溢流管和底流管排出。在水力分級旋流器內(nèi)部，同時(shí)存在著向下運(yùn)動的外螺旋和向上運(yùn)動的內(nèi)螺旋流動[3]。根據(jù)分級旋流器的工作原理，分級粒度隨直徑增大而增加，進(jìn)行粗分級時(shí)常選用較大直徑旋流器，細(xì)分級時(shí)則用小直徑旋流器。

結(jié)合海王產(chǎn)水力旋流器入料壓力為0.10～0.15MPa，處理能力為70～120 m3/h，直徑350 mm 的FX350 水力旋流器的分離粒度為60～160 μm，直徑500 mm的FX500 旋流器分離粒度為100～200 μm。因此，為降低TBS 入料中-0.25 mm 粒級的含量，將原有的FX350 型水力旋流器更換為FX500 型，可有效解決底流夾細(xì)、溢流跑粗的情況。改造完成后，對旋流器分級效果通過單機(jī)檢查進(jìn)行對比，結(jié)果如下：

FX350 水力旋流器底流粒度級為0.5～0.25 mm，入料產(chǎn)率為25.8%，溢流產(chǎn)率為15.6%，底流產(chǎn)率為29.6%；FX500 水力旋流器底流粒度級為0.5～0.25 mm，入料產(chǎn)率為26.2%，溢流產(chǎn)率為2.98%，底流產(chǎn)率為44.3%。對比分析FX500 水力旋流器底流中-0.25 mm粒級含量為22.40%，比選用FX350 時(shí)的45.67%，降低了51%，效果明顯。

另外，選用FX500 水力旋流器較FX350 型相比，溢流中+0.5 mm 粒級含量降低至0.41%，減少了5.35%，+0.25 mm 粒級的含量也降低至3.39%，有效降低了溢流跑粗，導(dǎo)致浮選尾礦灰分偏低的情況。

二是TBS 精礦進(jìn)入弧形篩前，加裝固定篩，增加TBS 精礦脫粉環(huán)節(jié)；利用現(xiàn)場空間，在TBS 精礦水力分級旋流器下方，進(jìn)入弧形篩前，安裝一臺固定篩，篩上加裝噴水，處料口加裝溢流槽，這樣既增加了TBS精礦的脫泥面積，又通過增加溢流槽，可以實(shí)現(xiàn)入料均勻進(jìn)入三臺弧形篩，有利于精礦脫泥。

三是TBS 精礦弧形篩篩面更換為高效弧形篩面（低背寬篩條），提高透篩率，同時(shí)篩面上增加擊打器，進(jìn)一步提高透篩效率；

四是對原系統(tǒng)TBS 精礦弧形篩篩下水走向進(jìn)行改造，將原來進(jìn)入煤泥水桶，改為直接進(jìn)入浮選入料池，降低系統(tǒng)中-0.25 mm 以下高灰細(xì)泥在系統(tǒng)中的富集，有效降低TBS 精礦灰分。

7 改造效果

官地礦選煤廠通過上述改造方案的實(shí)施，TBS 精礦灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至10%左右，解決了TBS 精礦灰分高、需降低重介精煤灰分的問題，單臺處理能力從70～160 m3/h 增加至140～240 m3/h，濃度適應(yīng)范圍得到了提升，跑粗現(xiàn)象也被有效控制，總體精煤產(chǎn)率提升1%左右，為官地礦選煤廠每年增加約1 000 萬元收益。TBS 精礦灰分變化見表3。

表3 TBS 精礦灰分變化表

8 結(jié)語

當(dāng)入洗粗煤泥細(xì)粒增多后，通過技術(shù)改造選用大直徑分級旋流器，可有效解決TBS 因煤質(zhì)變化精煤灰分高的指標(biāo)問題，保障TBS 干擾床分選機(jī)的有效分選，使TBS 精礦灰分在適宜的范圍內(nèi)，并可減少浮選入料中粗顆粒的含量。同時(shí)將TBS 精煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在10.0%～10.5%區(qū)間，完全避免了重介、浮選精煤為TBS 精煤背灰的洗選問題發(fā)生，為提高整體精煤產(chǎn)率創(chuàng)造了較為有利條件，為官地選煤廠帶來顯著的社會與經(jīng)濟(jì)效益。