朱家店選煤廠工藝系統(tǒng)技術改造實踐

程云霄

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

朱家店選煤廠隸屬于山西離柳焦煤集團，地處山西省中陽縣金羅鎮(zhèn)水峪村，是一座原設計能力為0.90 Mt/a的礦井型選煤廠。該選煤廠原煤以選前脫泥方式入選，采用50～0.5 mm粒級由有壓三產品重介質旋流器分選、0.5～0 mm粒級浮選、浮選尾煤壓濾回收的聯(lián)合工藝。主要入選朱家店煤礦4#煤，從目前開采情況看，原煤中矸石含量較大，細粒煤灰分較高，硬度較大；主導產品可作為煉焦配煤，中煤和煤泥供當地電廠發(fā)電。

該選煤廠于2006年投產后運行一直不正常，每班生產一段時間后精煤灰分就會波動，循環(huán)水逐漸變黑，篩面跑水跑介，浮選效果變差，尾煤灰分降低，介耗越來越高。該廠曾進行過多次生產檢查和局部改造，但效果均不理想；由于其為礦井型選煤廠，選煤生產異常對井下正常工作影響很大。為了徹底解決這些問題，2013年底山西離柳焦煤集團委托天地科技股份有限公司唐山分公司對選煤廠工藝系統(tǒng)進行改造。

1 生產現狀

煤泥處理系統(tǒng)不完善是朱家店選煤廠運行異常的主要原因，該選煤廠原設計采用傳統(tǒng)的煉焦煤分選工藝，<0.5 mm粒級煤泥全部浮選，但煤泥浮選效果不理想。為此，對該選煤廠洗選工藝進行優(yōu)化，設置了脫泥截粗環(huán)節(jié)，即原煤脫泥后再入選，具體原則流程如圖1所示。

圖1 朱家店選煤廠原煤洗選原則流程

(1)煤泥分選系統(tǒng)不完善。原煤泥桶的入料為脫泥篩的篩下水和磁選尾礦，桶內煤泥水經弧形篩(篩孔尺寸為0.3 mm)分級后，篩上物由脫泥篩脫泥(篩孔尺寸為0.5 mm)，篩下水去浮選。由于工藝設計存在缺陷，0.3～0.5 mm粒級煤泥得不到有效處理。隨著洗選時間的延長，系統(tǒng)內的煤泥量不斷增加，致使重介懸浮液的濃度和粘度逐漸增加，密度不斷增大，進而導致重介質旋流器分選效果變差。此外，這部分煤泥在系統(tǒng)中循環(huán)一段時間后，只能通過洗選產品帶走，致使脫介篩的脫介負擔增大。在這種情況下，不但煤泥得不到有效脫除，而且介質回收效果較差，精煤產品易被污染，重介分選系統(tǒng)介耗較高。

粗煤泥中存在一定量精煤，但由于其灰分較高，不宜直接摻入精煤產品；如果將其直接摻入中煤，則會造成精煤損失[1-2]。由于粗煤泥的粒度特殊，無論采用重介選還是浮選都難以得到高精度的分選[3-4]，因此有必要對其單獨進行分選。

(2)煤泥水處理中加藥方式不合理。該選煤廠原采用人工加藥方式，煤泥水濃縮、沉淀效果均較差，進而引發(fā)了一系列生產問題：篩孔易被堵塞，篩機處理能力下降，影響脫水、脫泥、脫介效果[5]；循環(huán)水濃度較高，浮選系統(tǒng)負荷較大，藥劑用量較大，精煤產率下降，尾煤灰分偏低；重介懸浮液粘度大，重介質旋流器分選效果差，洗選效率下降；介質分流量增大，磁選機負荷增加，影響脫介效果；濃縮底流中的粗粒、微細粒含量相對增多，流動性較差，容易發(fā)生“壓耙”事故。

此外，就實際生產來看，人工加藥時藥劑溶解性差，利用率和有效性較差，且存在滯后性，不能實現連續(xù)、及時控制。隨著選煤廠向大型化、連續(xù)化、自動化發(fā)展，以及選煤技術的快速進步和管理水平的不斷提高，人工加藥已不能滿足現代化選煤廠的生產與管理需要。

2 改造方案與實施

2.1 增加粗煤泥分選系統(tǒng)

對于煉焦煤選煤廠，粗煤泥的有效回收對于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和商品煤的質量都至關重要[6]。相對螺旋分選機和煤泥重介質旋流器而言，TBS干擾床分選機具有分選密度可調，有效分選密度范圍寬，自動化程度高，結構簡單，運行成本低等特點[7-8]。因此，在原工藝系統(tǒng)的基礎上選用一臺TBS干擾床分選機作為粗煤泥分選設備。該選煤廠技術改造后的原則流程為50～1 mm粒級由三產品重介質旋流器分選、1～0.25 mm粒級由TBS干擾床分選機分選、<0.25 mm粒級浮選、浮選尾煤壓濾回收的聯(lián)合工藝，如圖2所示。

磁選尾礦全部進入尾礦池，再泵輸送至原煤脫泥篩篩面，作為原煤脫泥的沖水；原煤脫泥篩的篩下水進入粗煤泥桶，然后采用泵給入粗煤泥分級旋流器組；旋流器組底流由TBS干擾床分選機分選，TBS精礦經精煤旋流器組濃縮后，由煤泥振動弧形篩預先脫水，再采用煤泥離心機脫水、回收；TBS尾礦經高頻篩脫水后摻入中煤或矸石，旋流器組溢流、弧形篩的篩下水進入浮選系統(tǒng)處理。

圖2 工藝系統(tǒng)技術改造后的原煤洗選原則流程

生產實踐表明：增設粗煤泥分選系統(tǒng)，可使1.5～0.25 mm粒級粗煤泥得到有效分選，在提高精煤產率的同時減輕了后續(xù)作業(yè)負擔，解決了“跑粗”問題，浮選入料量和重介系統(tǒng)煤泥量均減少，分選效果大大改善，生產成本明顯降低[9-10]。

2.2 增設自動加藥裝置

為了提高藥劑使用效果，該選煤廠增設了一套HSJ/A-3000一體化加藥裝置(圖3)，該裝置主要由箱體、干粉進料機、自動控制系統(tǒng)三部分組成。干藥粉被置于料斗后，螺旋式輸送器將需要投加的干藥粉送出，在出口處干藥粉和水經旋流式粉體預稀釋裝置處理后進入箱體，在制備格、熟化格的攪拌機作用下，藥劑被稀釋與熟化，再通過螺桿泵輸送至加藥點。

HSJ/A-3000一體化加藥裝置占地面積小，將該裝置布置在老廠房的循環(huán)水泵房，這樣距離濃縮池近，需要鋪設的管路短。此外，該選煤廠還對煤泥水的藥劑制度進行了優(yōu)化，將單一添加絮凝劑改為絮凝劑和凝聚劑同時使用，凝聚劑和絮凝劑的加藥點分別位于距離中心給料口5、20 m處，并將加藥位置由單點改為多點，每兩個加藥點的間距在0.5 m左右。

圖3 HSJ/A-3000一體化加藥裝置結構示意圖

3 改造效果

在對朱家店選煤廠工藝系統(tǒng)改造后，重介系統(tǒng)分選效果和浮選系統(tǒng)效果明顯改善(表1)。生產實踐表明：TBS精煤灰分穩(wěn)定在13%左右，最終精煤灰分能夠控制在10.50%左右。

表1 TBS干擾床分選機分選結果

該裝置投入使用后，循環(huán)水濃度由大于105 g/L降至10 g/L左右，脫介篩噴水顏色恢復正常，且再沒有出現循環(huán)水管路被堵塞的現象；濃縮底流濃度正常，壓濾系統(tǒng)運行正常，壓濾時間縮短，藥劑使用量減少，精煤灰分下降，尾煤灰分提高。

自該選煤廠工藝系統(tǒng)改造后，各項工藝指標恢復正常，洗選能力穩(wěn)定在1.20 Mt/a，完全滿足生產要求；尾煤灰分在60%以上，精煤產率提高約3個百分點，原煤介耗量在2 kg/t以下。按照精煤售價600元/t計算，每年因多回收精煤而產生的經濟效益在2 160萬元以上；介耗量至少降低4 kg/t，按照磁鐵礦粉售價900元/t計算，每年可節(jié)省介質成本432萬元，即每年可獲得2 592余萬元的直接經濟效益。此外，選煤廠連續(xù)正常生產后，礦井也能夠正常運行，將會創(chuàng)造更多的經濟效益。

4 結語

朱家店選煤廠工藝系統(tǒng)改造成功的關鍵是正確分析了生產中存在的問題，并抓住了粗煤泥沒有得到分選和循環(huán)水濃度過高兩個關鍵點，這對類似選煤廠的工藝系統(tǒng)技術改造有一定的借鑒意義。

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