三交河選煤廠煤泥水系統(tǒng)整改實踐

許建中，史英祥

(1.霍州煤電集團(tuán) 三交河礦選煤廠，山西 臨汾 041000；2.中煤科工集團(tuán)唐山研究院，河北 唐山 063012；3. 河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

三交河選煤廠煤泥水系統(tǒng)整改實踐

許建中1，史英祥2，3

(1.霍州煤電集團(tuán) 三交河礦選煤廠，山西 臨汾 041000；2.中煤科工集團(tuán)唐山研究院，河北 唐山 063012；3. 河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

為改善煤泥分級與分選效果，三交河礦選煤廠采取了加強(qiáng)原煤脫泥篩的生產(chǎn)管控，調(diào)整分級旋流器參數(shù)和振動弧形篩篩縫，增設(shè)振動弧形篩噴水等一系列整改措施，使分級旋流器入料中>1 mm粒級含量下降4.89個百分點，分級效率提高11.08個百分點，>0.25 mm粒級煤泥的回收及<0.074 mm粒級細(xì)泥的脫除效果得到明顯改善，提高了選煤廠精煤產(chǎn)率，降低了浮選入料量與浮選藥劑消耗量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

煤泥；煤泥分級；煤泥分選；分級旋流器；振動弧形篩；干擾床

三交河礦選煤廠隸屬于霍州煤電集團(tuán)有限公司，是一座洗選能力為3.0 Mt/a的礦井型煉焦煤選煤廠，生產(chǎn)采用原煤脫泥(0.5 mm)有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、煤泥浮選聯(lián)合工藝。為進(jìn)一步提高分選效果，該廠于2010—2011年間對煤泥水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的選煤工藝為：脫泥(1 mm)有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、1～0.25 mm粒級粗煤泥干擾床分選機(jī)分選、<0.25 mm粒級細(xì)煤泥浮選的聯(lián)合工藝。煤泥水處理系統(tǒng)改造后，三交河選煤廠生產(chǎn)效果明顯改善，給選煤廠帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益[1-4]。但是，在實際生產(chǎn)過程中，煤泥分級分選工藝的優(yōu)勢不能充分發(fā)揮，系統(tǒng)“跑粗”較多，導(dǎo)致旋流器分級效率低下，粗精煤泥產(chǎn)品灰分較高，重介系統(tǒng)“背灰”現(xiàn)象嚴(yán)重。為提高工藝系統(tǒng)性能，實現(xiàn)煤泥高效分級分選的目標(biāo)，三交河選煤廠對煤泥水處理系統(tǒng)進(jìn)行了整改。

1 存在問題

三交河選煤廠煤泥水系統(tǒng)生產(chǎn)工藝(圖1)為：入選原煤經(jīng)過原煤脫泥篩脫泥后，篩上物進(jìn)入三產(chǎn)品重介旋流器系統(tǒng)分選，重介系統(tǒng)的精煤煤泥水(精煤磁選尾礦)作為原煤脫泥篩噴水，返回到原煤脫泥篩，重介系統(tǒng)的中矸煤泥水(中矸磁選尾礦)由于其灰分較高，在經(jīng)過粗中煤泥回收系統(tǒng)回收煤泥后，直接排入濃縮機(jī)；原煤脫泥篩篩下煤泥水經(jīng)過水力旋流器分級，底流粗顆粒進(jìn)入干擾床分選，溢流細(xì)顆粒煤進(jìn)入浮選機(jī)分選，從而實現(xiàn)粗、細(xì)顆粒煤泥的分級分選。

三交河選煤廠實現(xiàn)煤泥分級的關(guān)鍵設(shè)備是原煤脫泥篩(SLO4273W型香蕉篩)、分級旋流器(2-φ710型水力旋流器組)與振動弧形篩(ZH2420型)，實現(xiàn)煤泥分選的設(shè)備是干擾床與浮選機(jī)。

為找出問題所在，對分級旋流器、干擾床與振動弧形篩進(jìn)行了單機(jī)檢查，結(jié)果如表1所示。

圖1 三交河選煤廠煤泥水系統(tǒng)生產(chǎn)工藝Fig.1 Process flowsheet of coal slurry production system in Sanjiaohe mine coal preparation plant

表1 原系統(tǒng)分級旋流器、干擾床與振動弧形篩單機(jī)檢查結(jié)果Table 1 Single-machine checking result of classification cyclone,teetered bed separator and vibrating sieve bend in original coal slurry system %

通過對表1進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)原生產(chǎn)系統(tǒng)存在以下生產(chǎn)問題：

(1)分級旋流器入料中>1 mm粒級煤泥占6.53%，灰分為20.17%，說明原煤脫泥篩透篩較多；干擾床分選機(jī)底流中>1 mm粒級煤泥占19.25%，灰分為24.64%，說明干擾床底流存在跑煤現(xiàn)象。

(2)旋流器的分級效率較低，不能滿足分級分選的工藝要求。分級旋流器溢流跑粗較多，溢流中>0.25 mm粒級煤泥產(chǎn)率為17.90%，灰分為17.89%；分級旋流器底流中的高灰細(xì)泥含量較大，底流中<0.25 mm粒級煤泥產(chǎn)率為33.75%，灰分為44.91%，其中<0.074 mm粒級煤泥占12.41%，灰分為48.61%，。按照水力分級設(shè)備工藝效果的評定指標(biāo)的計算公式[5]，可以計算出在分級粒度為0.25 mm時，旋流器的分級效率僅為48.58%。

(3)干擾床有跑煤現(xiàn)象。底流中>1 mm粒級煤產(chǎn)率為19.25%，灰分較低，僅為24.64%。

(4)干擾床對細(xì)粒級煤泥的分選效果較差。在干擾床溢流中，<0.25 mm粒級煤泥占44.83%，灰分為32.02%；<0.074 mm粒級煤泥占11.71%，灰分為43.94%，污染了干擾床溢流的輕產(chǎn)物。

(5)粗精煤泥回收效果差，篩上物灰分高。振動弧形篩篩上精煤泥灰分較高，為14.89%，其中<0.074 mm粒級煤泥占5.96%，灰分為43.20%，說明高灰細(xì)泥沒有得到脫除，污染了精煤泥；然而，篩下物中>0.25 mm粒級煤泥占22.66%，灰分僅為8.49%，這部分精煤卻進(jìn)入了浮選系統(tǒng)進(jìn)行無效分選。

2 原因分析

根據(jù)生產(chǎn)檢查結(jié)果可知，現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)核心問題是煤泥沒能得到有效的分級，從而影響了后續(xù)干擾床分選、脫泥以及浮選生產(chǎn)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致煤泥分級分選工藝沒有發(fā)揮有效作用。經(jīng)過分析，認(rèn)為造成以上問題的主要原因有：

(1)原煤脫泥篩篩板篩縫過大。采用的篩板篩縫規(guī)格是φ1 mm，但實測篩縫尺寸均超過1 mm，個別篩縫達(dá)到2 mm以上，這是由于篩板磨損造成的。按照篩板篩縫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[6]，1 mm篩縫的篩板，篩縫極限偏差±0.08 mm的應(yīng)不低于85%，個別篩縫極限偏差±0.1 mm的不高于10%。由此可知，即使使用篩縫規(guī)格為φ1 mm的新篩板，也有部分超寬篩縫。

(2)水力旋流器是一種在離心力場中進(jìn)行分級和濃縮的設(shè)備，其工作原理是離心沉降，偏重濃縮或分級不同工藝目標(biāo)的旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)是不同的[7,8]，現(xiàn)有φ710型旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)兼顧了濃縮與分級，并不是以分級為主要目標(biāo)。對于水力旋流器，入料中固體顆粒越小，它的運(yùn)動軌跡與液流越接近，極細(xì)粒子在水力旋流器中的運(yùn)動幾乎與液體質(zhì)點相同，從而使其在底流和溢流之間的分配比例與液體相近[9]。因此，旋流器底流中含有一定量的細(xì)煤泥，且這部分細(xì)煤泥絕大部分進(jìn)入干擾床溢流產(chǎn)品，污染溢流輕產(chǎn)物，需要由振動弧形篩脫除。但由于這部分細(xì)泥較多，弧形篩篩上物料有堆積現(xiàn)象，因此導(dǎo)致細(xì)泥脫除不徹底。

(3)生產(chǎn)中加大干擾床上升水流可以提高底流灰分，但溢流灰分也隨之增加，為了得到合格溢流，只能犧牲底流指標(biāo)。

(4)振動弧形篩作為干擾床溢流產(chǎn)品的回收與脫泥設(shè)備，既要保證合格煤泥得到有效回收，又要保證高灰細(xì)泥得到脫除，但現(xiàn)有振動弧形篩篩縫規(guī)格為φ1 mm，主要以保證篩上物灰分指標(biāo)合格為目標(biāo)，篩縫偏粗，因此造成篩下粗顆粒較多。

3 整改措施

針對以上問題，三交河選煤廠采取了以下整改措施：

(1)將脫泥篩篩板更換為篩縫為0.9 mm規(guī)格的篩板，并加強(qiáng)管控，每班做針對性檢查，將篩板篩縫>1 mm的百分比嚴(yán)格控制在低于15%，把因篩板破損、磨損導(dǎo)致的透篩煤量降至最低，嚴(yán)格控制進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)的煤泥粒度與煤泥量。

(2)調(diào)整現(xiàn)有分級旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)，將分級作為主要工藝目標(biāo)[10-11]。主要調(diào)整措施有：增加分級旋流器的直筒段長度；減小溢流中心管直徑，并增加插入深度；減小錐角大?。粶p小底流出口直徑。

(3)調(diào)整水力旋流器入料泵轉(zhuǎn)速，將入料壓力由原來的0.09 MPa左右提至0.12 MPa左右。

(4)增加干擾床的上升水流量，并調(diào)整底流閥門開度，在干擾床溢流灰分指標(biāo)合格的前提下，盡可能地提高干擾床的分選密度。

(5)將振動弧形篩的篩板更換為篩縫為0.6 mm的篩板，并在振動弧形篩上增加一道噴水管，以改善脫泥效果。

4 效果分析

4.1 整改效果

表2所示為三交河選煤廠煤泥水系統(tǒng)整改后分級旋流器、干擾床與振動弧形篩的單機(jī)檢查結(jié)果。表3為整改前后浮選入料的生產(chǎn)檢查結(jié)果對比。

由表2、表3可知，整改取得了良好的生產(chǎn)效果：

(1) 整改以后，分級旋流器組入料中的粗顆粒含量僅為1.64%，比整改前降低了4.89個百分點，說明加強(qiáng)生產(chǎn)管控有效減少了原煤脫泥篩>1 mm粒級的透篩量。

(2)分級旋流器溢流中>0.25 mm粒級煤泥產(chǎn)率為9.20%，灰分17.93%，產(chǎn)率比整改前降低了8.70個百分點；分級旋流器底流中<0.25 mm粒級煤泥產(chǎn)率為30.10%，灰分為43.54%，其中<0.074 mm粒級煤泥占6.14%，灰分48.46%，產(chǎn)率比整改前降低了6.27個百分點。通過計算得出，分級旋流器在分級粒度為0.25 mm時分級效率為59.65%，比整改前提高了11.08個百分點。

表2 整改后分級旋流器、干擾床與振動弧形篩的單機(jī)生產(chǎn)檢查結(jié)果Table 2 Single-machine checking result of classification cyclone,teetered bed separator and vibrating sieve bend in modified coal slurry system %

表3 整改前后浮選入料的生產(chǎn)檢查結(jié)果對比表Table 3 Comparative production checking result of flotation feed between original and modified coal slurry system

(3)干擾床底流各粒級灰分均有增加，底流灰分為53.44%，比整改前升高了11.25個百分點，其中：>1 mm粒級煤泥產(chǎn)率為4.24%，比整改前降低了15.01個百分點；灰分為38.87%，比整改前升高了14.23個百分點，底流再無跑煤現(xiàn)象。

(4)振動弧形篩篩上煤泥灰分為10.26%，比整改前降低了4.63個百分點，避免了主洗重介系統(tǒng)為精煤泥背灰，間接增加了主洗重介系統(tǒng)精煤產(chǎn)率；振動弧形篩篩上煤泥中<0.074 mm粒級煤泥產(chǎn)率為1.70%，比整改前降低了4.26個百分點，說明振動篩上增加噴水有效地脫除了高灰細(xì)泥；振動弧形篩篩下水中>0.25 mm粒級煤泥產(chǎn)率為12.10%，比整改前降低了10.56個百分點，說明振動弧形篩篩縫降至0.6 mm有效降低了>0.25 mm粒級煤泥的透篩率。

(5) 浮選入料中>0.25 mm粒級煤泥產(chǎn)率由整改前的18.80%減少至10.59%，降低了8.21個百分點，使后入浮煤泥量減少，有利于減少浮選藥劑的消耗，降低生產(chǎn)成本。

4.2 效益分析

表4所示為整改前2013年8月與整改后2013年11月的原煤入選量、精煤產(chǎn)量與浮選藥劑消耗量的生產(chǎn)統(tǒng)計。

表4 整改前后原煤入選量、精煤產(chǎn)量與浮選藥劑消耗量統(tǒng)計數(shù)據(jù)Table 4 Statistical data of capacity of raw coal washing,yield of clean coal and consumption of flotation agent between original and modified coal slurry system

由表4可以看出：整改后全廠總精煤產(chǎn)率增加了0.21個百分點，而噸原煤藥劑消耗量減少了0.016 2 kg。按照全年入選量為300萬t原煤、精煤價格為650元/t、浮選藥劑價格為9 500元/t計算，整改后三交河選煤廠每年可增加收益450萬元。

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Modification on coal slurry system in Sanjiaohe mine coal preparation plant

XU Jian-zhong1，SHI Ying-xiang2，3

(1. Sanjiaohe Mine Coal Preparation Plant,Houzhou Coal Energy Group Co.,Ltd.,Linfen,Shanxi 041000,China; 2. China Coal Technology & Engineering Group Tangshan Research Institute Co.,Ltd.,Tangshan，Hebei 063012,China;3. Coal Preparation Engineering & Technology Research Center in Hebei Province,Tangshan，Hebei 063012,China)

To improve classification and separation effect of coal slurry in Sanjiaohe mine coal preparation plant,modification on coal slurry system was made by a series of measures ,such as strengthening production management of raw coal desliming screen,adjusting parameters of classification cyclone or mesh of vibrating sieve bend,adding spray water on vibrating sieve bend etc. The application shows that feeding content of +1mm into classification cyclone is reduced 4.89%; efficiency of classification is raised 11.08% at the same time coal slime recovery of +0.25mm and fine slime removal of -0.074mm are improved,which has increased yield of clean coal as well as reduced feeding volume into flotation and consumption of agent.

coal slime; coal slime classification; coal slime separation; classification cyclone; vibrating sieve bend; teetered bed separator

1001-3571(2015)03-0039-04

TD943

B

2014-09-24

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.011

許建中(1969—)，男，山西省運(yùn)城市人，工程師，從事選煤技術(shù)管理工作。

E-mail:xmcxjz@163.com Tel：18235757637