重介中煤破碎再選工藝改造研究

郭 榮

（西山煤電屯蘭選煤廠，山西 古交 030206）

煉焦煤是煤炭資源中的一個重要品種。目前，我國煉焦煤選煤廠廣泛采用了三產(chǎn)品重介旋流器分選，其中的中煤產(chǎn)品產(chǎn)率一般可達(dá)到20%，灰分一般在30%左右。這些中煤產(chǎn)品由于灰分及硫分難以滿足用戶需求，因此一般無法直接用于煉焦生產(chǎn)，僅能作為動力煤使用，這對于混入中煤的精煤來說無疑是一種損失。因此，對重介中煤合理破碎后進(jìn)行二次分選，盡可能分離出精煤組份，對于合理利用資源，實(shí)現(xiàn)效益最大化具有重要意義。本文以山西呂梁某選煤廠重介中煤為試驗(yàn)樣品進(jìn)行中煤破碎再選試驗(yàn)研究，為中煤再選工藝研究提供一些理論參考。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

1.1 生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

該選煤廠工藝流程相對簡單，采用選前不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行分選，分選粒度上限50mm。其中，精煤在經(jīng)由弧形篩和直線振動篩脫水脫介后，經(jīng)離心機(jī)進(jìn)一步脫水后成為精煤產(chǎn)品，中煤和矸石在經(jīng)弧形篩和直線振動篩脫水脫介后直接落地成為產(chǎn)品。直線振動篩篩下水經(jīng)磁選機(jī)回收介質(zhì)后進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)進(jìn)一步處理。工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 選煤廠主選工藝流程圖

1.2 中煤產(chǎn)品現(xiàn)狀

該選煤廠中煤產(chǎn)品產(chǎn)率一般在20%～30%之間。隨機(jī)選取某一正常生產(chǎn)班次中的中煤產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析，篩分過程參照GB/T477-2008中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，所得數(shù)據(jù)如表1。

如表1所示，本文所用中煤樣品灰分為29.23%，灰分較高。產(chǎn)品粒度主要集中在+0.5mm范圍內(nèi)，產(chǎn)率達(dá)到了98.86%，-0.5mm粒級產(chǎn)率極低，僅為1.14%，說明重介產(chǎn)品脫介過程效果較好。隨著粒度的降低，灰分呈降低趨勢，說明該中煤里的精煤組份相對于矸石易碎。

表1 重介中煤粒度組成

表2 50～0.5mm重介中煤浮沉組成

如表2所示為50～0.5mm粒級重介中煤的浮沉組成情況。本廠的精煤灰分一般要求不高于9.0%，則表2中符合要求的只有-1.4g/cm3密度級產(chǎn)物，但該密度級產(chǎn)率較低，僅為3.64%；同時，當(dāng)以1.4g/cm3為分選密度時，其±0.1含量高達(dá)23.92%，已經(jīng)屬于較難選煤范圍，由此可見，對該中煤產(chǎn)品采用直接再選回收精煤的方法并不適用。此外，+1.8g/cm3密度級樣品灰分偏低，僅為59.91%，，這說明在矸石組分中普遍夾雜有礦物連生體，也正因這一特點(diǎn)，使得通過破碎手段進(jìn)行精煤再選的方法成為可能。

2 破碎粒度上限分析

在中煤破碎過程中，當(dāng)破碎粒度上限不同時，各粒級的產(chǎn)率也會相應(yīng)變化，尤其是-0.5mm范圍內(nèi)的物料產(chǎn)率會產(chǎn)生較大變化。由于本廠現(xiàn)有主選工藝為三產(chǎn)品重介旋流器，因此考慮在進(jìn)行中煤再選時仍以該設(shè)備為主要分選設(shè)備。而對于重介旋流器而言，當(dāng)樣品粒度低至0.5～0.25mm范圍內(nèi)時，其分選精度會顯著下降，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此本文在進(jìn)行原料破碎產(chǎn)物粒度分布統(tǒng)計時將重點(diǎn)考察該粒級的變化情況。

如圖2所示為破碎粒度上限不同時，破碎產(chǎn)物中+0.5mm，0.5～0.25mm和-0.25mm三個粒度級的產(chǎn)率變化情況。可見，隨著破碎粒度上限的降低，破碎產(chǎn)物中+0.5mm粒級產(chǎn)率逐漸降低，0.5～0.25mm和-0.25mm粒級的產(chǎn)率均逐漸上升，并且在不同的破碎粒度上限情況下，這兩個粒級的產(chǎn)率始終基本相同。當(dāng)破碎粒度上限低于6mm時，0.5～0.25mm和-0.25mm兩個粒級的產(chǎn)率上升趨勢更加明顯。當(dāng)破碎粒度上限為1mm時，-0.5mm粒級產(chǎn)率之和已基本等于+0.5mm粒級產(chǎn)率。因此，對于三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝而已，破碎粒度上限定的過細(xì)不利于分選過程的進(jìn)行。

圖2 不同破碎粒度上限各主要粒級產(chǎn)率變化

為進(jìn)一步評估不同破碎粒度上限下的預(yù)期分選效果，對不同粒度上限條件下破碎后的產(chǎn)物分別進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，統(tǒng)計其不同密度級產(chǎn)率，假定中煤再選時的分選密度為1.4g/cm3，統(tǒng)計其±0.1含量，繪制折線圖如圖3所示。由于重介旋流器的有效分選粒度一般為+0.5mm，因此本文只對各破碎產(chǎn)物中+0.5mm粒級進(jìn)行浮沉數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

圖3 不同粒度上限破碎產(chǎn)物+0.5mm浮沉組成

如圖3所示，隨著破碎粒度上限的減小，-1.4 g/cm3密度級產(chǎn)率有減小的趨勢，并且當(dāng)破碎粒度上限小于6mm后，這種減小的幅度更加明顯。由前文分析可知，隨著破碎粒度上限的減小，+0.5mm粒級的產(chǎn)率不斷降低；同時，在本廠原煤中，由于煤巖組分相對于矸石更加易碎，因此更多的精煤組份由于過粉碎而進(jìn)入到了-0.5mm粒級的煤泥當(dāng)中。而當(dāng)采用重介旋流器分選時，-0.5mm粒級分選效果較差，精煤組份難以有效回收，也會導(dǎo)致最終的精煤產(chǎn)率下降。

在評價不同破碎粒度上限條件下物料的可選性時，主要參考了分選密度±0.1含量這一指標(biāo)。由圖3中可見，1.4g/cm3分選密度下的±0.1含量隨著破碎粒度上限的減小而逐漸升高，當(dāng)破碎粒度上限大于等于3mm時，1.4g/cm3分選密度下的±0.1含量均在10%～20%之間，屬于中等可選；當(dāng)粒度上限小于3mm后可選性明顯惡化，1.4g/cm3分選密度下的±0.1含量大幅上升至21.14%，已經(jīng)屬于較難選煤范圍。綜上所述，為了達(dá)到較好的再選效果，破碎粒度上限應(yīng)控制在13～6mm范圍內(nèi)。

3 改造措施

由前文分析可知，對本廠中煤進(jìn)行破碎再選的最佳粒度上限范圍為13～6mm。在改造過程中堅(jiān)持盡可能利用現(xiàn)有系統(tǒng)的改造原則，除了考慮主選系統(tǒng)的分選效果外，還應(yīng)考慮到煤泥水等輔助系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷問題。在本文試驗(yàn)中，破碎粒度上限為13mm和6mm時的預(yù)期分選效果基本相同，但破碎粒度上限為6mm時，-0.5mm粒級產(chǎn)率更大，因此對后續(xù)煤泥水系統(tǒng)造成的生產(chǎn)負(fù)荷更大。綜合考慮后，建議將破碎粒度上限控制在13mm。

對于破碎后的中煤，采用0.5mm脫泥入選，增加0.5mm脫泥篩。將+0.5mm粒級破碎中煤直接導(dǎo)入三產(chǎn)品重介旋流器的入料皮帶進(jìn)行重介分選。對于-0.5mm粒級物料，目前在選煤設(shè)備領(lǐng)域逐漸興起的TBS分選機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對1～0.25mm粒級物料的有效分選，可考慮對-0.5mm粒級物料進(jìn)一步分級，對0.5～0.25mm粒級采用TBS分選，-0.25mm粒級進(jìn)行浮選?？紤]到本廠目前尚未應(yīng)用TBS分選機(jī)，因此可直接對-0.5mm粒級物料進(jìn)行浮選，回收精煤。

4 結(jié)語

對煤炭資源的清潔高效利用是未來煤炭利用領(lǐng)域的一大趨勢。中煤作為一種尚未充分開發(fā)出使用潛能的洗選副產(chǎn)品，亟需尋找一種有效手段進(jìn)行充分再利用。本文在現(xiàn)有洗選工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合本廠實(shí)際，在盡可能減少基建及設(shè)備投資的基礎(chǔ)上，對中煤破碎再選工藝進(jìn)行了探索研究，對于中煤的合理高效利用有一定的參考意義。