選煤廠粗煤泥深度洗選回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

王勇

（山西西山煤電股份有限公司 鎮(zhèn)城底礦，山西 太原 030203）

0 引 言

我國選煤廠常用的粗煤泥回收工藝為“粗粒跳汰/重介分選+細(xì)粒浮選”的兩段式選煤工藝，或是在前一種工藝基礎(chǔ)上，額外增加“粗煤泥回收”的兩段半式選煤工藝。相關(guān)工藝具有投資成本低、操作簡單易行等優(yōu)勢，但由于粗粒跳汰/重介分選與浮選之間的分選粒度銜接效果較差，使得粗煤泥分選效果較差，嚴(yán)重影響煤泥分選系統(tǒng)的整體分選效率。據(jù)此，介紹一種粗煤泥深度洗選回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高選煤廠粗煤泥中精煤的分選回收效果，相關(guān)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)將具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

1 工程概況

鎮(zhèn)城底礦選煤廠設(shè)計(jì)有2 套煤泥分選系統(tǒng)，第一套系統(tǒng)的處理能力為600 萬t/a，該系統(tǒng)于2007年投產(chǎn)，主要工藝采用“重介分選機(jī)+分級(jí)旋流器”粗煤泥分選回收工藝；第二套系統(tǒng)的處理能力為400 萬t/a，系統(tǒng)可將粒徑超過1.0 mm 的原煤經(jīng)由三產(chǎn)品重介旋流器和水力旋流器進(jìn)行分選處理后，形成粒徑為0.2 ～1.0 mm 的粗煤泥，經(jīng)過TBS煤泥分選機(jī)分選，粒徑小于0.2 mm 的粗煤泥經(jīng)過浮選系統(tǒng)過濾回收，浮選系統(tǒng)尾煤則通過濃縮壓濾機(jī)進(jìn)行回收。

2 選煤廠粗煤泥深度洗選回收方案及建設(shè)規(guī)模

2.1 粗煤泥深度洗選回收方案

基于鎮(zhèn)城底礦選煤廠粗煤泥分選工藝流程，將現(xiàn)有工藝中的兩產(chǎn)品TBS 替換為三產(chǎn)品TBS，TBS分選后的中煤磨礦后至浮選系統(tǒng)，優(yōu)化后的粗煤泥流程為粒徑0.2 ～1.0 m 的粗煤泥經(jīng)由三產(chǎn)品TBS分選后，分選出中煤磨礦，煤泥直接通過浮選機(jī)進(jìn)行浮選，尾煤則采用濃縮壓濾機(jī)進(jìn)行回收。具體深度洗選回收方案流程如圖1 所示。

圖1 選煤廠現(xiàn)有粗煤泥深度洗選回收方案Fig.1 Coal preparation plant existing coarse slime deep washing recovery scheme

對(duì)選煤廠現(xiàn)有工藝及生產(chǎn)能力進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析后，確認(rèn)選煤廠粗煤泥生產(chǎn)量為68.6 t/h，采用現(xiàn)有粗煤泥深度洗選回收方案后，進(jìn)入浮選機(jī)的磨礦占比為50.73%，磨礦解離后獲取的精煤產(chǎn)出率為58.94%，折合到粗煤泥的精煤產(chǎn)出率為29.89%，通過計(jì)算確認(rèn)選煤廠的精煤殘留為20.49 t/h。根據(jù)鎮(zhèn)城底礦選煤廠設(shè)計(jì)處理能力4.0 Mt/a 進(jìn)行預(yù)測對(duì)比，確認(rèn)采用粗煤泥深度洗選回收方案可提高精煤回收率約2.5%左右。

2.2 建設(shè)規(guī)模

選煤廠原設(shè)計(jì)處理能力為4.0 Mt/a，工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)按照0.2 ～1.0 mm 粒徑粗煤泥占比20%，0.2以下粒徑細(xì)煤泥占比15%進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

3 粗煤泥深度洗選回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

3.1 工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

粒徑為0 ～50 mm 原煤進(jìn)入選煤廠主廠房后，經(jīng)直徑為1 mm 的脫泥篩脫泥處理，通過三產(chǎn)品重介旋流器分選，分選后續(xù)形成精煤、中煤以及矸石三類物質(zhì)。

精煤經(jīng)1 mm 的脫介篩脫介后，進(jìn)入精煤離心機(jī)脫水形成精煤產(chǎn)品，精煤脫介篩篩下水除去分流后合介，并與中煤、矸石脫介篩篩下水合介一同進(jìn)入合格介質(zhì)桶。

精煤合介、精煤/中煤脫介篩下稀介、精煤/中煤離心機(jī)離心液均進(jìn)入到精煤/中煤磁選機(jī)，磁選后的精礦進(jìn)入合格介質(zhì)桶。矸石脫介篩下稀介至矸石磁選機(jī)，磁選后精礦至合格介質(zhì)桶。

脫泥篩篩下水、精煤/中煤磁選機(jī)尾礦至分級(jí)旋流器，設(shè)置分級(jí)粒度為0.2 mm。分級(jí)后底流至三產(chǎn)品TBS 分選，分選后精煤及精煤磁選尾礦至振動(dòng)弧形篩脫水后，與重介旋流器獲得的精煤一同進(jìn)入精煤離心機(jī)，離心脫水后形成精煤產(chǎn)品。

TBS 粗煤泥經(jīng)由振動(dòng)弧形篩脫水處理后，至棒磨機(jī)模塊，磨礦后物質(zhì)同分級(jí)旋流器的溢流進(jìn)入浮選機(jī)，浮選后精煤至加壓過濾機(jī)脫水，摻入精煤產(chǎn)品；尾煤、振動(dòng)篩篩下水、過濾機(jī)濾液、磁選機(jī)磁尾一同通過高效濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮處理，濃縮后的煤泥水至壓濾機(jī)入料桶，通過壓濾機(jī)回收煤泥，回收后的濾液至濃縮機(jī)，與下一循環(huán)的材料一同濃縮處理。

3.2 主要設(shè)備選型

（1） 浮選設(shè)備。通過計(jì)算確認(rèn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)后的浮選系統(tǒng)煤泥水量為2 301.21 m3/h，濃度為74.14 g/L。根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)則可知，當(dāng)浮選煤泥水濃度處于80 g/L 以下時(shí)，應(yīng)分別以礦漿處理能力和干煤泥處理能力為浮選設(shè)備選型的主要參考指標(biāo)和校核指標(biāo)。選煤廠每部現(xiàn)有4 臺(tái)XJM-S16 型浮選機(jī)，總浮選處理能力為2 560 m3/h。結(jié)合實(shí)際情況來看，選煤廠的干煤泥量為38.4 ～64.0 t/h，而4臺(tái)浮選機(jī)的處理能力約為204.8 t/h，確認(rèn)現(xiàn)有浮選設(shè)備可滿足處理需求。

（2） 浮選精煤脫水設(shè)備。通過計(jì)算后確認(rèn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)后浮選精煤量約為107.90 t/h。選煤廠現(xiàn)有2 臺(tái)GPJ-120 型加壓過濾機(jī)，根據(jù)煤炭洗選設(shè)計(jì)規(guī)范中的加壓過濾機(jī)相關(guān)要求，確認(rèn)加壓過濾機(jī)的每平方生產(chǎn)能力為0.5 ～0.8 t/h，則單臺(tái)加壓過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為60 ～96 t/h。考慮到浮選精煤粒度較小，為滿足生產(chǎn)需求，應(yīng)在設(shè)計(jì)中取加壓過濾機(jī)的生產(chǎn)能力下限值，單臺(tái)生產(chǎn)能力為60 t/h，2臺(tái)共120 t/h，由此可確認(rèn)浮選精煤脫水設(shè)備可滿足生產(chǎn)需求。

（3） 其他設(shè)備。其他設(shè)備包括浮選尾煤脫水設(shè)備、煤泥水濃縮設(shè)備、TBS 精煤振動(dòng)弧形篩設(shè)備等，相關(guān)設(shè)備的選型和驗(yàn)證過程與浮選設(shè)備和浮選精煤脫水設(shè)備基本一致，以下直接說明設(shè)備選型及驗(yàn)證結(jié)果。

選煤廠現(xiàn)有3 臺(tái)450 m2壓濾機(jī)、2 臺(tái)互為備用的高效濃縮機(jī)、2 臺(tái)BOSB242060 型擊打翻轉(zhuǎn)弧形振動(dòng)篩。以上設(shè)備均難以滿足選煤廠工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力需求，需要額外增設(shè)相關(guān)設(shè)備。結(jié)合工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的新增設(shè)備，綜合確認(rèn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)中涉及的主要設(shè)備選型如下。

TBS 選用直徑為3.0 mm 的三產(chǎn)品TBS，共配置2 臺(tái)TBS；濃縮旋流器組選用FX500×6 型濃縮旋流器，共配置1 臺(tái)設(shè)備；粗煤泥振動(dòng)弧形篩選用篩孔孔徑為0.35 mm 的振動(dòng)弧形篩，共配置1 臺(tái)設(shè)備；棒磨機(jī)采用MB3242 型棒磨機(jī)，共配置1 臺(tái)設(shè)備；矸石高頻篩采用AHF1836 型矸石高頻篩，共配置2 臺(tái)設(shè)備；TBVS 矸石振動(dòng)弧形篩選用ISB-1.8 型智能振網(wǎng)弧形篩，該弧形篩與高頻振動(dòng)篩搭配使用，共配置2 臺(tái)設(shè)備；壓濾機(jī)采用3 臺(tái)800 m2的KZG800-2000F 型壓濾機(jī)。

4 應(yīng)用效果

根據(jù)選煤廠當(dāng)?shù)孛禾績r(jià)格，確定精煤、煤泥的價(jià)格分別為794 元/t 和80 元/t，工藝優(yōu)化前的中煤價(jià)格為180 元/t，工藝優(yōu)化后中煤質(zhì)量有所提升，價(jià)格可達(dá)到240 元/t。

根據(jù)估算可知，相較于工藝優(yōu)化前，工藝優(yōu)化后精煤回收率約增加2.6%；中煤回收率降低1.36%，粗煤泥回收率降低1.86%，總體中煤回收率降低3.22%。選煤廠每年可增加效益為5 428 萬元。項(xiàng)目單位加工成本為8.63 元/t，每生產(chǎn)成本為3 452 萬元，則實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益為1 976 萬元，即采用工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)后，選煤廠每年可增加利潤為1 976萬元，可確認(rèn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié) 語

鎮(zhèn)城底礦選煤廠一種粗煤泥深度洗選回收工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)主要包含工藝流程優(yōu)化、主要設(shè)備選型2 部分，結(jié)合理論計(jì)算分析與工程實(shí)施成效可確認(rèn)，相較于工藝優(yōu)化前，優(yōu)化后的工藝可提高精煤回收率約2.5%，應(yīng)用可增加經(jīng)濟(jì)效益約1 976萬元，由此可確認(rèn)優(yōu)化后工藝具有更強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，可在后續(xù)其他選煤廠粗煤泥回收工藝優(yōu)化中進(jìn)行參考應(yīng)用。