馬蘭礦選煤廠洗選工藝系統(tǒng)優(yōu)化改造

劉俊芳

(山西西山煤電股份有限公司 馬蘭礦選煤廠， 山西 古交 030205)

馬蘭礦選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電股份有限公司，1993年10月投產(chǎn)，屬礦井型煉焦煤選煤廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力4.0 Mt/a,主要入洗馬蘭礦02#、2#及8#三層原煤，煤質(zhì)為優(yōu)質(zhì)肥煤。原洗選工藝為小于50 mm的原煤經(jīng)無壓三產(chǎn)品旋流器，分選出精煤、中煤、矸石3種產(chǎn)品，精煤磁選機(jī)尾礦和精煤離心機(jī)離心液經(jīng)煤泥池由泵打到弧形篩脫水，篩上物進(jìn)入粗煤泥高頻篩、離心機(jī)脫水后，成為粗精煤泥產(chǎn)品?；⌒魏Y篩下水、粗煤泥高頻篩篩下水、離心機(jī)離心液進(jìn)入浮選入料池，經(jīng)浮選機(jī)分選、快開壓濾機(jī)脫水后成為細(xì)精煤泥產(chǎn)品。主要產(chǎn)品是十二級(jí)肥精煤，銷往國(guó)內(nèi)大型鋼廠，副產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，全部?jī)?nèi)銷西山煤電集團(tuán)興能電廠。

馬蘭礦選煤廠入洗的3層肥煤可選性和煤質(zhì)差別較大，02#煤頂板有0.15 m左右的鋁土泥巖，8#煤煤層中含有一層炭質(zhì)泥巖。這兩種泥巖在水中極易泥化，產(chǎn)生大量的次生煤泥，不脫泥洗選導(dǎo)致生產(chǎn)過程問題不斷，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到規(guī)定要求，亟需優(yōu)化工藝改善生產(chǎn)現(xiàn)狀。

1 改造前洗選工藝系統(tǒng)存在的問題

1) 介耗高。原流程為不脫泥入洗，入洗原煤中-1.5 mm煤泥含量高達(dá)35%，洗選煤泥全部進(jìn)入主洗及脫介系統(tǒng)，導(dǎo)致原煤介耗高達(dá)3.26 kg/t，遠(yuǎn)高于同類型選煤廠介耗。

2) 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。該選煤廠無粗煤泥分選系統(tǒng)，現(xiàn)有粗精煤泥回收系統(tǒng)采用分級(jí)回收，弧形篩、高頻篩脫泥降灰效果差，粗精煤泥灰分有時(shí)高達(dá)15%以上,使重選為其“背灰”，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，精煤產(chǎn)率低[1].

3) 管理難度大。不脫泥三產(chǎn)品重介工藝使系統(tǒng)中煤泥循環(huán)量增多，導(dǎo)致洗水濃度偏高，煤泥水系統(tǒng)管理難度大，洗水凈化困難，浮精灰分受細(xì)泥污染嚴(yán)重，灰分偏高，導(dǎo)致洗選效率降低，影響正常生產(chǎn)。

4) 生產(chǎn)效率低。為減少介耗，有效改善脫介效果，生產(chǎn)中洗選原煤處理量降低，導(dǎo)致主洗設(shè)備不能滿負(fù)荷運(yùn)行，生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，電耗增高，同時(shí)檢修時(shí)間減少，生產(chǎn)效率低[2].

5) 功耗高。該廠現(xiàn)有6套3GDMC1000/700重介旋流器，對(duì)應(yīng)6套合介泵及6條上料皮帶，合介泵電機(jī)功率280 kW/臺(tái)，功耗高；系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)數(shù)多，管理難度大。

6) 中、矸損失大。6臺(tái)重介旋流器使用時(shí)間長(zhǎng)，分選效果差，中煤帶精在8%～15%，矸石帶煤8%～10%，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，不符合優(yōu)質(zhì)高效選煤廠要求。

2 技術(shù)改造

2.1 洗選工藝

改造后工藝與原工藝的主要區(qū)別是選前脫泥。脫泥篩的篩上物進(jìn)入重介旋流器分選。脫泥篩篩下物經(jīng)煤泥分級(jí)旋流器分選后，底流進(jìn)入粗煤泥分選機(jī)分選，分選的精煤和尾煤分別經(jīng)過各自的電磁高頻篩和離心機(jī)脫水后摻入各自產(chǎn)品，煤泥分級(jí)旋流器溢流、TBS精礦電磁振動(dòng)高頻篩篩下水和離心液進(jìn)入浮選系統(tǒng)，浮選精礦經(jīng)加壓過濾機(jī)回收，浮選尾礦進(jìn)入濃縮機(jī)后由壓濾機(jī)回收。

2.2 改造方案

2.2.1 設(shè)置選前脫泥

為了有效解決煤泥在系統(tǒng)中循環(huán)造成的不利影響，增加3臺(tái)脫泥篩進(jìn)行選前脫泥，脫除的煤泥不進(jìn)入介質(zhì)系統(tǒng)，單獨(dú)分選回收，減少耗介環(huán)節(jié)，脫泥后入主洗旋流器的煤泥量減少，減輕脫介篩和磁選機(jī)的壓力，3臺(tái)脫泥篩篩縫采用1.0 mm.

2.2.2 增加粗煤泥分選環(huán)節(jié)

采用TBS分選機(jī)、電磁高頻篩、離心機(jī)等設(shè)備對(duì)粗煤泥進(jìn)行分選。

增設(shè)粗煤泥分選環(huán)節(jié)，避開了原煤泥水存在的弊端。原粗精煤回收系統(tǒng)為增加處理量，弧形篩使用1.5 mm的篩孔，篩下水進(jìn)入浮選系統(tǒng)，粗顆粒精煤泥量大，浮選精煤快開壓濾機(jī)的處理能力又非常有限，導(dǎo)致浮選效率低，浮選尾煤灰分低。增加粗煤泥分選環(huán)節(jié)，粗煤泥不會(huì)進(jìn)入浮選系統(tǒng)，進(jìn)入快開壓濾機(jī)的量變少，減少了壓濾壓力，浮選效果變好。

2.2.3 三產(chǎn)品旋流器改造

將原有6臺(tái)1000/700型無壓三產(chǎn)品旋流器，更換成3臺(tái)1200/850型無壓三產(chǎn)品旋流器，對(duì)配套的配電系統(tǒng)、耐磨管路等進(jìn)行改造。選前脫泥后3臺(tái)脫泥篩物料會(huì)進(jìn)入旋流器分選，如果旋流器不變,6臺(tái)小旋流器會(huì)存在分料不均現(xiàn)象[3]，影響整個(gè)洗選系統(tǒng)。因此,同時(shí)對(duì)三產(chǎn)品旋流器進(jìn)行改造。

2.2.4 工藝布置

技術(shù)改造在原有場(chǎng)地條件下進(jìn)行，不打亂原有布局，該廠主洗系統(tǒng)為三套獨(dú)立分選系統(tǒng)，改造時(shí)采用逐套拆除改造方案，改造不影響系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。

3 改造效果

3.1 主要設(shè)備應(yīng)用效果

3.1.1 原煤脫泥篩脫泥效率

原煤脫泥篩采用3673型直線振動(dòng)篩，篩面面積26.28 m2，篩孔1 mm，處理能力滿足系統(tǒng)370 t/h的要求，故障率低，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，脫泥篩上增加3道噴水，噴水壓力可調(diào)，脫泥效率達(dá)70%以上。脫泥篩篩分情況見表1.

表1 脫泥篩篩分表

脫泥效率計(jì)算：

ηs=(a-c)(b-a)100/a(b-c)(100-a)×100%

(1)

式中：

ηs—脫泥效率，有效數(shù)字取到小數(shù)點(diǎn)后第一位，%；

a—入料中小于1 mm的含量，%，取18.32；

b—篩下物中小于1 mm的含量，%，取87.91；

c—篩上物中小于1 mm的含量，%，取5.06.

計(jì)算可知，脫泥效率ηs=74.44%.

3.1.2 干擾床技術(shù)指標(biāo)

粗煤泥TBS干擾床分選機(jī)選用沈陽科迪公司的 XGR-3600分選機(jī)，入料濃度400～500 g/L(45%～50%)，處理粒度1～0.25 mm，Q≥100 t/h·臺(tái)(干煤量)。2019年6月對(duì)干擾床(TBS)分選機(jī)進(jìn)行了效果評(píng)定，結(jié)果見表2，TBS分選機(jī)洗選效率89.02%，可能偏差為0.115 kg/m3.

3.1.3 重介旋流器分選技術(shù)指標(biāo)

重介旋流器選用海王WTMC1200/850三產(chǎn)品旋流器，2019年5月對(duì)三產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行了效果評(píng)定，見表3. 旋流器數(shù)量效率為98.84%，一段可能偏差為0.025 kg/m3，二段可能偏差為0.035 kg/m3，工藝效果較好。

3.2 生產(chǎn)指標(biāo)情況

馬蘭礦選煤廠于2017年10月—2018年7月完成了工藝系統(tǒng)優(yōu)化改造，投產(chǎn)運(yùn)行后取得了良好的效果，主要表現(xiàn)在產(chǎn)率、介耗、中損、矸石帶煤指標(biāo)上。介耗指標(biāo)對(duì)比表見表4，技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表5.

表2 TBS分選機(jī)單機(jī)試驗(yàn)評(píng)定表

從表4中可見，2016—2019年噸原煤介耗在逐年下降，2016年為沒有技改前年平均介耗，2017年和2018年都有技術(shù)改造，2019年為技改完成后年平均介耗，技改完成后介耗降低了1.33 kg/t原煤，比預(yù)期效果好。

從表5可知，改造后處理量增加50 t/h，比改造方案值高，改造后可能偏差固定在相對(duì)較小的范圍，處理精度高；改造后回收率提高了1.1個(gè)百分點(diǎn)，中、矸損失少，回收率高資源利用率高，達(dá)到了改造預(yù)期。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益

3.3.1 收益增加部分

1) 多回收精煤。按入洗原煤280萬t/年計(jì)算，精煤回收率增加了1.10%，精煤價(jià)格按照1 355元/t(含稅)計(jì)算，精煤銷售收入增加： 280×1.1%×1 355=4 173.4(萬元)。

2) 按照2017年統(tǒng)計(jì)主洗系統(tǒng)年排矸石69.5萬t、矸石帶煤率8%，年損失煤5.56萬t；改造后矸石帶煤<1%，以中煤價(jià)約為252元/t(含稅)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，多回收中煤量4.865萬t，增加經(jīng)濟(jì)收益1 225.98萬元。

3) 減少排矸費(fèi)用。多回收中煤量×矸石治理單價(jià)(含運(yùn)輸和治理費(fèi)用、按照生產(chǎn)成本指標(biāo)填寫)=4.865萬t×7.2元/t=35.028萬元。

表3 重介旋流器單機(jī)試驗(yàn)評(píng)定表

表4 介耗指標(biāo)對(duì)比表

表5 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

4) 介質(zhì)節(jié)約。介耗降低1.33 kg/t原煤，按照年生產(chǎn)原煤280萬t，介質(zhì)830元/t，年可節(jié)約介質(zhì)費(fèi)用309.092萬元。

5) 改造后，0.5～0.25 mm部分物料直接回收，浮選量減少，節(jié)省了藥劑耗量。年節(jié)約浮選藥劑約320 t，按照藥劑6 000元/t測(cè)算，年可節(jié)約資金192萬元。

總計(jì)收益增加5 935.5萬元。

3.3.2 收益減少部分

1) 電耗和配件費(fèi)用增加。電耗增加，核算年增加電量為210.6萬kWh，電價(jià)0.56元/kWh,增加電費(fèi)117.94萬元；相應(yīng)配件費(fèi)用年增加80萬元。

2) 折舊費(fèi)。按照項(xiàng)目土建費(fèi)用折舊7年、設(shè)備及安裝折舊15年，財(cái)務(wù)賬面2018年計(jì)提折舊增加295萬元。

3) 中煤銷售額降低。技改后，中煤中帶精煤量減少，中煤回收率降低，按照技改前中損10%，中煤回收率10%,技改后中損2%計(jì)算，中煤回收率降低了0.8%；中煤灰分變高，發(fā)熱量由原來的17.56 MJ/kg，降到15.05 MJ/kg. 按照興能電廠發(fā)熱量不達(dá)標(biāo)扣費(fèi)的結(jié)算辦法，每升降419 kJ/kg，獎(jiǎng)罰10元/t, 因此技改前中煤按252元/t為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算,技改后按192元/t計(jì)算，銷售收入減少2 110.08萬元。

總計(jì)收益減少2 603.02萬元。綜合兩項(xiàng)，最終合計(jì)年多收益3 332.48萬元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4 結(jié) 論

泥化嚴(yán)重的煤進(jìn)入選煤生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)洗選生產(chǎn)影響很大，馬蘭礦選煤廠進(jìn)行選前脫泥+干擾床分選機(jī)回收粗精煤泥+三產(chǎn)品重介旋流器改造，減輕了細(xì)泥對(duì)分選的影響，降低了介耗、油耗，減輕了浮選系統(tǒng)壓力，提高了壓濾尾煤灰分，降低了中煤、矸石損失，提高了資源利用率，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益可觀。