天宏選煤廠粗煤泥回收工藝優(yōu)化研究

郭冬梅，廖祥國(guó)，閻志剛

(平頂山天安煤業(yè)天宏選煤有限公司，河南 平頂山 467021)

平頂山天安煤業(yè)天宏選煤有限公司是一座設(shè)計(jì)能力5.00Mt/a 的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠。入選原料主要來(lái)自平頂山礦區(qū)的丁戊庚組煤，原料煤高灰細(xì)矸含量高，泥質(zhì)化嚴(yán)重，不易洗選[1，2]。在生產(chǎn)過(guò)程中，TBS分選的粗精煤灰分超標(biāo)，直接制約著總精煤產(chǎn)率。為提高企業(yè)效益，必須對(duì)粗煤泥進(jìn)行精細(xì)分級(jí)降灰。

1 問題分析

原設(shè)計(jì)粗煤泥分選工藝如圖1所示。原煤脫泥篩篩下水經(jīng)過(guò)分級(jí)旋流器組濃縮分級(jí)后，底流進(jìn)入TBS分選，TBS溢流和精煤磁選機(jī)尾礦再次經(jīng)過(guò)分級(jí)旋流器組，濃縮分級(jí)后，底流經(jīng)振動(dòng)弧形篩、立式離心機(jī)脫泥、脫水后成為粗精煤產(chǎn)品；溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)。該工藝在生產(chǎn)中存分級(jí)旋流器組底流夾細(xì)、振動(dòng)弧形篩脫泥降灰效果差的問題。

1.1 分級(jí)旋流器組底流夾細(xì)嚴(yán)重

由圖1可以看出：在粗煤泥分選流程中，為保證TBS和振動(dòng)弧形篩入料要求，均采用分級(jí)旋流器組對(duì)煤泥水進(jìn)行預(yù)先分級(jí)濃縮。水力分級(jí)旋流器是一種離心分離設(shè)備，在離心力作用下利用兩相或多相之間的密度差和粒度差實(shí)現(xiàn)分離[3]。按照其工作原理，在正常工作狀態(tài)下，為保證分級(jí)精度，旋流器的給料壓力和給料量應(yīng)力求穩(wěn)定[4]。

該選煤廠采用FX550-GTX4型分級(jí)旋流器組，分別是由4臺(tái)直徑為550mm的小旋流器并聯(lián)組成的旋流器組，由一臺(tái)給料泵集中進(jìn)料，各臺(tái)旋流器通過(guò)閥門垂直安裝在徑向煤漿分配器上，進(jìn)入各臺(tái)旋流器的煤漿保持均衡的壓力，以保證各旋流器在相同工況下正常運(yùn)行。實(shí)際生產(chǎn)中，來(lái)礦量的多少?zèng)Q定旋流器的使用臺(tái)數(shù)，將使用的旋流器閥門打開、備用的旋流器閥門關(guān)閉。為保證正常的入料壓力和流量，需不斷調(diào)節(jié)閥門的開關(guān)度，操作難度大，不易控制，很難保證每臺(tái)旋流器的入料流量和壓力持續(xù)穩(wěn)定，造成旋流器組分級(jí)效果差，底流夾細(xì)現(xiàn)象嚴(yán)重。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：用于粗煤泥濃縮分級(jí)的旋流器組底流中-0.25mm粒級(jí)含量高達(dá)52.7%，用于粗精煤濃縮分級(jí)的旋流器組底流中-0.25mm粒級(jí)含量高達(dá)61.9%。粗煤泥濃縮分級(jí)旋流器組底流夾細(xì)，導(dǎo)致后續(xù)的TBS分選作業(yè)困難，且增加了后續(xù)脫泥降灰作業(yè)的難度。

TBS是近年來(lái)研究應(yīng)用和推廣的粗煤泥分選主要設(shè)備之一。對(duì)入料粒度和濃度要求較為嚴(yán)格，其最佳入料粒度在1～0.25mm[5，6]。由于上游分級(jí)旋流器組底流夾細(xì)嚴(yán)重，-0.25mm粒級(jí)的煤泥進(jìn)入TBS分選機(jī)，受分選粒度下限的限制，細(xì)顆粒中很大一部分高灰細(xì)泥進(jìn)入TBS溢流，對(duì)粗精煤造成污染。

1.2 振動(dòng)弧形篩脫泥降灰效果差

原工藝中粗精煤脫泥降灰系統(tǒng)包括：分級(jí)旋流器組、振動(dòng)弧形篩和立式離心脫水機(jī)。振動(dòng)弧形篩是粗精煤脫泥降灰的主要設(shè)備。TBS溢流進(jìn)入旋流器組，因旋流器組分級(jí)精度差，底流夾細(xì)嚴(yán)重，致使振動(dòng)弧形篩入料中細(xì)顆粒含量高，且高灰細(xì)泥粘度大，極易堵塞篩縫，單靠一個(gè)振動(dòng)電機(jī)不能快速脫除細(xì)粒，造成振動(dòng)弧形篩時(shí)常堆料和大面積跑水，嚴(yán)重影響篩分效果，達(dá)不到對(duì)粗精煤的脫泥降灰作用，最終導(dǎo)致粗精煤產(chǎn)品灰分高。

粗精煤產(chǎn)品篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。表1數(shù)據(jù)表明，TBS有效分選粒度下限+0.25mm的灰分累計(jì)僅為6.96%，全粒級(jí)累計(jì)灰分11.60%，而產(chǎn)品要求粗精煤灰分為10.50%左右。對(duì)粗精煤的粒度組成分析可知，-0.125mm粒級(jí)的含量高達(dá)15.1%，灰分29.69%，這部分高灰細(xì)泥主要影響粗精煤灰分。為了保證整體灰分不超標(biāo)，只能采用降低TBS分選密度的方法進(jìn)行分選，但這樣會(huì)造成TBS尾礦帶精，影響精煤總產(chǎn)率。

表1 粗精煤產(chǎn)品篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 改進(jìn)方案與效果

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝分析可以確定，減少粗精煤中-0.25mm細(xì)粒級(jí)含量，尤其是-0.125mm粒級(jí)的細(xì)泥含量，能有效降低粗精煤的灰分。因此，對(duì)粗煤泥分選系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2.1 改進(jìn)方案

1)用大直徑旋流器替代旋流器組。水力分級(jí)旋流器處理能力與其直徑的平方成正比，阻力與直徑平方成反比[7]，選煤廠粗煤泥分級(jí)需要較大的處理能力和較小的阻力[8]。根據(jù)處理量和分選粒度的要求，將分別用于粗煤泥、粗精煤濃縮分級(jí)的FX550-GTX4型旋流器組全部更換為?710mm的大直徑水力分級(jí)旋流器。一臺(tái)給料泵對(duì)應(yīng)一臺(tái)分級(jí)旋流器供料，旋流器的入料流量和壓力很容易保持穩(wěn)定。且大直徑旋流器具有處理量大、效率高、體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)γ耗嗨M(jìn)行高效分級(jí)，提高分級(jí)精度。

2)用疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩替代振動(dòng)弧形篩。疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩是一種高效精細(xì)分級(jí)設(shè)備，適用于細(xì)粒物的精細(xì)分級(jí)[9]。其具有高頻率、低振幅的振動(dòng)特點(diǎn)和高彈性聚氨酯篩網(wǎng)，利于物料松散和分層，促使小于分級(jí)粒度物料的分離和透篩，分級(jí)效率最高可達(dá)80%以上[10]。天宏選煤有限公司將原工藝中的振動(dòng)弧形篩替換為ZKJ1007-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩，能有效脫除粗精煤中的高灰細(xì)泥，降低粗精煤灰分[11-15]。

改造后，粗煤泥分選工藝為：1臺(tái)大直徑旋流器+1臺(tái)TBS分選機(jī)+1臺(tái)大直徑旋流器+1臺(tái)疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩，簡(jiǎn)稱“1+1+1+1”工藝模式。工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后粗煤泥分選工藝流程

2.2 改造效果

1)粗煤泥分級(jí)精度提高。改造后，由于大直徑分級(jí)旋流器處理能力大，入料方式合理，入料壓力和流量均衡穩(wěn)定，分級(jí)效果有了很大改觀。改造前后技術(shù)檢查結(jié)果對(duì)比見表2、表3。

表2 改造前后351#旋流器底流粒度對(duì)比

表3 改造前后357#旋流器底流粒度分析對(duì)比表

由表2可以看出，改造后用于粗煤泥濃縮分級(jí)的大直徑旋流器底流中-0.25mm粒級(jí)含量由改造前的52.7%降至29.2%，細(xì)粒級(jí)含量減少，改善了TBS入料條件。

由表3可以看出，改造后用于粗精煤分級(jí)的大直徑旋流器底流中-0.25mm粒級(jí)由原來(lái)的61.9%降為43.8%，降低了下道工序脫泥降灰的壓力。

2)粗精煤中高灰細(xì)泥含量明顯減少。改造后，對(duì)粗精煤產(chǎn)品取樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表4。由表4可以看出，改造后，在入選原料不變的情況下，粗精煤中高灰細(xì)泥-0.125mm的含量由改造前的15.1%降為3.9%。疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩的應(yīng)用，成功解決了粗精煤中高灰細(xì)泥含量過(guò)高的難題，使粗精煤灰分穩(wěn)定在10.5%左右。相應(yīng)的+0.25mm粒級(jí)灰分由改造前的6.96%上升為9.18%。

表4 粗精煤產(chǎn)品篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3)TBS分選密度和精度大幅度提高。隨著TBS入料條件的改善和后續(xù)脫泥降灰效果的提升，TBS分選密度大幅度提高，精煤產(chǎn)率也隨之上升。

表5 改造前后TBS主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)照表 %

將大直徑旋流器和疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩共同用于粗煤泥分選，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粗精煤的精細(xì)分級(jí)和高效降灰。同時(shí)使TBS分選密度和精度都有大幅度提高，TBS底流灰分上升了11.39%，總精煤灰分平均下降了0.11%，精煤產(chǎn)率提升了1.85%，每年可為公司多創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益4660多萬(wàn)元。

3 結(jié) 語(yǔ)

將疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩和大直徑旋流器共同用于粗煤泥精細(xì)分級(jí)降灰作業(yè)，研究選煤廠粗煤泥分選工藝 “1+1+1+1”的新模式，解決了長(zhǎng)期困擾選煤廠粗煤泥分選工藝中旋流器組底流夾細(xì)、振動(dòng)弧形篩脫泥效果差的難題。該模式已在平煤神馬集團(tuán)各選煤廠推廣應(yīng)用，為精煤產(chǎn)品質(zhì)量的提升和產(chǎn)能升級(jí)發(fā)揮了積極作用。