選煤廠粗煤泥系統優化改造研究

武春磊

（晉能集團泰山隆安煤業有限公司， 山西 保德 036600）

0 引言

山西某選煤廠洗選能力為150 萬t/a，入選原煤煤質以煤泥含量較高的貧瘦煤為主，現采用的洗選工藝為預先脫泥、重介旋流器分選、煤泥浮選兩段分選。隨著礦井采掘深度不斷增加以及開采煤層地質條件更趨復雜，選煤廠入選的原煤中細煤泥含量不斷增加，其中原煤中原生煤泥量、煤泥灰分質量分數分別可達到40%～50%、22%～26%。選煤廠入選原煤灰分高、煤泥含量大等不僅導致重介系統介質消耗量大、處理能力降低，而且影響后續浮選效率及產品品質。為此，選煤廠結合現場情況對優化改造煤泥回收系統，通過增添粗煤泥FBS2400 分選系統，將煤泥二次浮選兩段分選工藝改為三段分選工藝，達到增加精煤產品產率、提高選煤廠生產經濟效益目的。

1 選煤廠粗煤泥回收工藝分析

1.1 工藝分析

選煤廠入選的原煤篩分試驗結果如表1 所示，從表1 中看出，選煤廠入選的原煤灰分質量分數、煤泥含量較高，分別可達到36.55%、41.20%。若考慮到次生煤泥影響，則入選原煤中煤泥含量可達到50%以上，原煤煤泥含量整體較高，在洗選期間應強化煤泥回收系統管理。結合煤泥篩分試驗結果發現，原始煤泥中0.5～0.25 mm、0.25～0.125 mm 粒級占比分別為37.50%、35.50%，處于主導地位，0.5～0.25 mm、0.25～0.125 mm 粒級灰分質量分數分別為28.92%、26.37%。各粒級灰分隨粒度減小而不斷降低。同時結合煤生煤泥小沉浮試驗發現，原煤煤泥占主導地位的密度級分別為＞1.8 g/cm3、＜1.4 g/cm3，浮選精煤灰分整體較低，有實現精煤有效回收。

表1 選煤廠入選原煤篩分試驗結果

選煤廠原采用的煤泥回收工藝如圖1 所示。入選原煤首先采用脫泥篩處理，篩下物由煤泥水泵泵送至弧形篩處理；弧形篩篩上物與脫泥篩篩上物混合進入主選系統；弧形篩篩下物先通過一次浮選處理，底流經脫水后摻混入精煤，溢流進入二次浮選處理；二次浮選底流經煤濃縮機、壓濾機處理后回收精煤泥，溢流則參與閉水循環。

圖1 煤泥回收工藝流程

1.2 存在問題分析

結合現場情況分析選煤廠現煤泥回收系統存在問題主要為[1-3]：

1）入選原煤煤泥含量大，導致后續煤泥弧形篩脫水、脫泥效果不佳。弧形篩篩上物中細粒級煤泥含量占比較高，其中＜0.2 mm 粒級占比達到30%～40%，部分細粒級煤泥進入重介旋流器，影響設備分選效率；同時細粒級煤泥混入會制約脫介篩、磁選機效率。

2）煤泥含量高，導致后續浮選系統負載較大，原生煤泥中粒級0.5～0.25 mm 占比為37.5%，給后續浮選帶來較大影響。

2 煤泥回收系統改造

在對現有的煤泥回收系統現狀及存在問題分析基礎上，經過技術論證后，提出對原有的煤泥系統進行改造，增設1 套粗煤泥分選系統提升煤泥系統運行效果，具體改造后粗煤泥回收工藝如圖2 所示[4-8]。具體回收工藝流程為：預先脫泥煤泥水首先采用增設的FX610 水力旋流器進行分選處理，底流采用FBS2400分選機進行處理，溢流則進入到一次浮選系統處理；FBS2400 分選機底流通過中煤回收篩處理，篩上物為中煤產品，篩下物通過濃縮機處理；FBS2400 分選機溢流首先通過疊層高頻篩脫泥處理，篩上物采用精煤泥離心機脫水后得到精煤泥產品，精煤泥離心機與疊層高頻篩篩下物混合進入到一次浮選系統處理。在FBS2400 分選機應用時，應確保入選物料粒級在1.0～0.25 mm，避免分選期間出現錯配，影響分選機分選效率及效果。

圖2 改造后粗煤泥回收工藝流程

改造后的煤泥系統、重介系統均處于相對獨立狀態，可有效避免預脫泥煤泥混入到主洗選重介系統中，從而主洗選系統懸浮液煤泥量、確保重介系統密度保持穩定，提升重介旋流器分選處理效果以及效率。同時粒級0.5～0.25 mm 物料采用FBS 分選機處理后，可顯著降低后續浮選系統負荷，有助于提升浮選系統分選效率及效果。

3 優化改造應用及效果分析

3.1 優化改造應用情況

對煤泥系統優化改造完成后，對增添的FBS2400 分選機入料及產品等進行試驗，FBS2400 分選機入料及產品參數如表2 所示。從表2 中看出：FBS2400 分選機入料灰分質量分數為26.89%，而溢流及底流灰分質量分數分別為20.42%、79.02%，粗煤泥回收率為88.96%，應用表明FBS2400 分選機可對粒級0.50～0.25 mm 物料有較好分選效果，降灰作用顯著；FBS2400 分選機溢流分別通過疊層高頻細篩、離心機等處理之后，得到的粗煤泥灰分質量分數為10.87%，產品品質較為穩定，可滿足選煤廠粗精煤灰分指標要求。

表2 FBS2400 分選機入料及產品參數

3.2 優化改造效果分析

1）預先脫除煤泥首先采用粗煤泥分選系統處理，從而明顯降低主選系統重介旋流器入料煤泥含量，有助于重介旋流器始終保持較好工作狀態，提升分選效率、降低介耗。

2）粗煤泥系統實現對0.5～0.25 mm 粒級粗煤泥處理后，可大幅降低后續浮選系統入選煤泥量，降低浮選系統負荷，提升浮選效果及產品質量，避免得到的重介精煤產品“背灰”問題。

3）浮選系統、重介系統分選精度、分選效率均得以提升，生產的精煤產品產率較高、灰分較為穩定。

4）浮選系統負荷明顯降低，有助于提升入選量，降低洗選成本。選煤廠電能消耗降低為1.02 kW·h/t、介耗降幅為0.4 kg/t，若按照150 萬t/a 的入選量、電能按照1 元/（kW·h）、介質按照700 元/t 計算，則每年可直接降低電能、介質消耗費用約195 萬元。

4 結語

結合選煤廠生產情況對粗煤泥系統進行優化改造，具體提出增加FX610 水力旋流器、FBS2400 分選機實現粗煤泥獨立回收。現場實踐表明：對選煤廠入選的原煤煤泥含量占比、特性等分析，在原有的粗煤泥回收工藝基礎之上，對粗煤泥分選系統進行優化改造，明顯降低入選原煤煤泥含量大對后續主洗選系統影響，在提高重介旋流器、浮選系統效率、穩定產品品質等方面效果顯著；粗煤泥系統優化改造后，選煤廠洗選電能消耗、介質消耗等均有所降低，有助于降低選煤廠洗選系統運行成本，提高經濟效益。