實(shí)施新舊動能轉(zhuǎn)換引領(lǐng)百年老礦洗煤廠跨入新時代

文/孔德宗

山東能源新礦集團(tuán)華豐煤礦是一個特級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化礦井，國家二級企業(yè)，華豐煤礦選煤廠1958年建廠，1960年投產(chǎn)，初期設(shè)計能力為30萬噸/年。1996年首創(chuàng)“雙八”品牌冶煉精煤。2012年由原來的主選跳汰工藝升級改造為重介工藝，現(xiàn)成為年設(shè)計生產(chǎn)能力為180萬噸的大型標(biāo)準(zhǔn)化選煤廠。

隨著礦井開采深度的不斷增加和井下機(jī)械化程度的不斷加強(qiáng)，上井原煤中煤泥含量不斷升高，致使原洗煤廠重介系統(tǒng)中次生煤泥含量大大增加，這部分粗煤泥未通過有效分選直接進(jìn)入末煤，造成精煤回收率偏低、末煤發(fā)熱量和煤泥發(fā)熱量偏高。為有效解決這一難題，進(jìn)一步提高精煤回收率，提升礦井經(jīng)濟(jì)效益，華豐煤礦領(lǐng)導(dǎo)班子積極“走出去”對標(biāo)先進(jìn)，尋找破解這一難題的良方密鑰。經(jīng)過不懈的努力，成功實(shí)施了“粗煤泥分選項(xiàng)目”，將百年老礦洗煤廠成功送上“新舊動能轉(zhuǎn)換”跨入新時代的班車。

一、轉(zhuǎn)變觀念，對標(biāo)學(xué)習(xí)補(bǔ)短板

針對老區(qū)礦井存在的礦老、井深、上井原煤中煤泥含量不斷升高的實(shí)際情況，華豐煤礦立足生產(chǎn)實(shí)際，圍繞原洗煤廠的基礎(chǔ)設(shè)施，在實(shí)現(xiàn)原洗煤廠 “新舊動能轉(zhuǎn)換”上大做文章。徹底轉(zhuǎn)變“保守”“自大”“只當(dāng)先生不當(dāng)學(xué)生”的思想，組織人員赴省內(nèi)外數(shù)十家同類型的洗煤廠進(jìn)行實(shí)地對標(biāo)學(xué)習(xí)，通過對標(biāo)學(xué)習(xí)尋找解決從煤泥中再次提取精煤的方法。

目前國內(nèi)常用的粗煤泥分選工藝大體可分為兩類，一類是以重介質(zhì)為分選介質(zhì)的煤泥重介質(zhì)分選旋流器，一類是以水為介質(zhì)的粗煤泥分選工藝，主要有水介質(zhì)三錐旋流器、TBS等。煤泥重介分選工藝分選精度更高，分選粒級范圍寬，分選效果好，有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，礦井煤質(zhì)發(fā)生變化幾乎不影響它的分選精度。然而煤泥重介分選工藝存在項(xiàng)目投資大，生產(chǎn)成本高，維修費(fèi)用高等問題。

水介質(zhì)三錐旋流器分選工藝以水作為分選介質(zhì)，分選精度與煤泥重介分選工藝相對較低，但其分選工藝簡單，投資小、見效快，生產(chǎn)成本低，設(shè)備磨損小，維修量低。

二、科學(xué)論證，優(yōu)化生產(chǎn)工藝

1.認(rèn)清現(xiàn)狀，找準(zhǔn)癥結(jié)

華豐煤礦選煤廠目前選煤工藝采用重介兩產(chǎn)品主選+細(xì)煤泥浮選+尾煤泥壓濾。原煤經(jīng)0.63mm預(yù)先脫泥后進(jìn)入主選重介旋流器，原生煤泥經(jīng)分級濃縮旋流器FX500*4處理后進(jìn)入TBS粗煤泥分選機(jī)分選，但因煤泥可選性較差，加之進(jìn)入TBS分選機(jī)的細(xì)煤泥較多，致使TBS分選效果不理想，后來甩開未用。分級旋流器底流（1.0～0.35mm粗煤泥）不經(jīng)有效分選直接經(jīng)煤泥離心機(jī)脫水后摻入中煤產(chǎn)品。分級旋流器溢流（絕大部分小于0.35mm細(xì)煤泥）直接進(jìn)入浮選系統(tǒng)，浮選精煤采用精煤壓濾機(jī)處理；浮選尾煤進(jìn)入耙式濃縮機(jī)，濃縮機(jī)底流經(jīng)壓濾機(jī)脫水回收，作為最終煤泥產(chǎn)品。此工藝存在的主要問題有：

（1）因粗煤泥量大且比較難選，使TBS分選效果差，不能正常投入使用，造成分選工藝不完善，粗煤泥（1.0～0.35mm）未經(jīng)有效分選，粗精煤泥灰分偏高，無法摻到精煤產(chǎn)品內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中，現(xiàn)場要求綜合精煤灰分控制在8.0%以下，而粗精煤泥灰分卻居高不下，普遍在20%以上，無法直接摻入精煤。

（2）粗精煤泥摻入末煤，造成精煤資源的損失。為了保證綜合精煤灰分不超過8.0%，現(xiàn)場將這部分粗精煤泥摻入到中煤產(chǎn)品內(nèi)，不僅造成部分合格精煤的損失以及資源的浪費(fèi)，而且降低了選煤廠的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

（3）為了確保精煤回收率，避免大量的粗煤泥進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)，從而使重介脫泥篩篩板由原來的1.0mm更換為現(xiàn)在的0.63mm，這樣雖然避免了1.0～

0.63mm的粗煤泥進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)，但這部分煤泥在重介分選過程中導(dǎo)致次生煤泥含量增大，增加了重介質(zhì)回收難度，造成洗煤介耗居高不下。同時這部分次生煤泥通過脫泥篩進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)，影響了煤泥水回收工藝。

表1 粗煤泥小篩分試驗(yàn)結(jié)果

圖1 粗中煤泥累積粒度特性曲線

2.科學(xué)論證，工藝比對

（1）水介質(zhì)三錐旋流器粗煤泥回收工藝。通過水介質(zhì)三錐旋流器粗煤泥回收工藝的改造，在改善生產(chǎn)環(huán)境、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性及應(yīng)變能力的基礎(chǔ)上，增加粗精煤泥回收量，可有效提高精煤回收率，降低末煤發(fā)熱量。同時采用水介質(zhì)三錐旋流器進(jìn)行粗煤泥分選，還可通過增大脫泥分級篩篩孔來提高原煤入洗量，相對降低洗煤成本。此外，可進(jìn)一步改善煤泥浮選工藝條件，提高浮選入料質(zhì)量，降低浮選油耗，提高浮選效果。

（2）工藝比對。華豐煤礦選煤廠為進(jìn)一步確定新增粗煤泥分選工藝的可行性，特委托山東科技大學(xué)對現(xiàn)場原生煤泥取樣，并分別進(jìn)行了篩分、浮沉試驗(yàn)，通過試驗(yàn)結(jié)果繪制粗煤泥可選性曲線，進(jìn)一步論證水介質(zhì)三錐旋流器分選工藝在華豐煤礦選煤廠的可行性。

粗煤泥粒度組成試驗(yàn)分析。為了解該粗煤泥粒度組成，華豐煤礦選煤廠對該煤樣進(jìn)行小篩分試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。通過表1中數(shù)據(jù)可以繪制出累計粒度特性曲線，如圖1所示。

從表1、圖1可以看出，該粗煤泥中粒度較細(xì)，但+80目粒級含量較多，達(dá)到50.58%，從粒度上看適合采用旋流器分選。20-40目和40-60目兩個粒級含量較多，產(chǎn)率分別為24.49%和15.19%，120-325目三個粒級顆粒含量很低，均在5%左右，-325目含量適中，有利于旋流器分選；就灰分而言，該粗煤泥累計灰分為28.83%，+80目累計灰分為26.18%，灰分較高，仍需要進(jìn)一步分選，各粒度級灰分比較接近，分布均勻。由此可見，對+80目實(shí)施有效分選可從中選出精煤，以提高精煤產(chǎn)率。

粗煤泥密度組成分析。為了解該粗煤泥煤樣密度組成情況，對該煤樣中+80目粒級煤樣進(jìn)行小浮沉試驗(yàn)，結(jié)果見表2。根據(jù)表2數(shù)據(jù)繪制出該粗中煤泥煤樣可選性曲線，如圖2所示。

由表2和圖2可以看出，該粗煤泥中低密度級含量較多，其中-1.4g/cm3密度級浮物累計產(chǎn)率高達(dá)68.39%，灰分僅為5.45%，說明該粗煤泥中精煤含量較多。從曲線上可查得，當(dāng)要求灰分為8.00%時，鄰近密度物含量為2.59（去除高密度物），為易選煤，其精煤理論產(chǎn)率77.00%，占煤泥樣品38.95%。該粗煤泥非常適用三錐水介旋流器分選。

表2 粗煤泥+0.2mm小浮沉試驗(yàn)結(jié)果

圖2 粗煤泥+0.2mm可選性曲線

三、項(xiàng)目實(shí)施，提升礦井效益

1.確定方案

原煤經(jīng)脫泥篩（篩縫為1.0mm）預(yù)先脫泥后進(jìn)入主選重介旋流器，原生煤泥經(jīng)新增水介質(zhì)三錐旋流器分選，水介質(zhì)三錐旋流器溢流通過高效振動弧形篩進(jìn)行脫水后，通過精煤泥離心機(jī)，弧形篩篩上物進(jìn)一步脫水后得到粗精煤泥，弧形篩篩下物和精煤泥離心機(jī)離心液一同進(jìn)入浮選系統(tǒng)進(jìn)行浮選，得到浮選精煤。水介質(zhì)三錐旋流器底流通過高效振動弧形篩進(jìn)行脫水，弧形篩篩上物進(jìn)入末煤泥離心機(jī)進(jìn)一步脫水后得到末煤產(chǎn)品，弧形篩篩下物和末煤泥離心液一同進(jìn)入尾煤泥耙式濃縮機(jī)，通過尾壓系統(tǒng)壓濾得到煤泥產(chǎn)品。該方案對系統(tǒng)中的粗煤泥進(jìn)行了有效分選，得到了粗精煤泥產(chǎn)品，達(dá)到了提高精煤回收率，降低末煤發(fā)熱量的目的。

2.經(jīng)濟(jì)效益

華豐煤礦選煤廠最終確定實(shí)施了水介質(zhì)三錐旋流器粗煤泥分選工藝改造，2017年4月份完成項(xiàng)目改造。項(xiàng)目改造完成后對選煤廠煤泥水系統(tǒng)中粒度級在0.35～1.0mm的粗煤泥進(jìn)行分選回收，得到粗精煤泥和粗中煤泥兩種產(chǎn)品，填補(bǔ)了選煤廠粗煤泥分選工藝空白。

2017年在產(chǎn)量同比下降的情況下，華豐煤礦選煤廠產(chǎn)出精煤同比提高18.6萬噸，精煤回收率達(dá)到71.37%，實(shí)現(xiàn)洗煤增收1.49億元，創(chuàng)歷史最好水平。