“5+N”煤泥減量化工藝在臨沂礦業(yè)集團(tuán)選煤生產(chǎn)中的探索與實(shí)踐

龍祿財(cái)

(山東能源臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 兗州 272000)

煤泥減量化生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵，也是山東能源臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱臨礦集團(tuán))對(duì)選煤綜合創(chuàng)效能力的創(chuàng)新探索。臨礦集團(tuán)現(xiàn)有12對(duì)生產(chǎn)礦井，均配套選煤廠。煤炭在分選過程中，不可避免地產(chǎn)生次生煤泥[1-3]。研究煤泥減量、降低生產(chǎn)成本，是煤炭企業(yè)創(chuàng)造效益的熱點(diǎn)之一。作為選煤廠的副產(chǎn)品，煤泥量的大小對(duì)選煤廠產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、節(jié)水降耗、經(jīng)濟(jì)效益均有一定影響[4-6]。結(jié)合當(dāng)前國(guó)家綠色開采、煤炭清潔高效利用政策要求，重點(diǎn)從降低選煤廠主選環(huán)節(jié)分選下限、優(yōu)化粗煤泥分選及細(xì)煤泥浮選回收工藝、浮精深度降水及均質(zhì)摻配工藝，優(yōu)化尾煤泥增效方案、動(dòng)力煤脫粉入選等方面攻關(guān)，推進(jìn)煤泥減量化具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[7-9]。

1 問題分析

近年來，臨礦集團(tuán)堅(jiān)持“三個(gè)最大化”原則——最大化地提高精煤回收率、最大化地對(duì)煤泥等副產(chǎn)品綜合回收利用、最大化地通過配選配銷提升產(chǎn)品價(jià)值，以銷售末端徹底消滅煤泥產(chǎn)品品種為目標(biāo)，以煤泥分選回收至精煤、洗混煤、混煤為導(dǎo)向，每年組成技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)集團(tuán)所屬礦井定期開展選煤廠技術(shù)會(huì)診評(píng)價(jià)，精準(zhǔn)定位各廠工藝流程、生產(chǎn)裝備和現(xiàn)場(chǎng)管理存在的問題及主要挖潛點(diǎn)，聚焦制約煤泥減量化生產(chǎn)的難點(diǎn)、痛點(diǎn)，主要有以下方面：

(1)隨著礦井開采深度加大和機(jī)械化采煤的推廣應(yīng)用，選后煤泥的產(chǎn)量有增加的趨勢(shì)。

(2)雖然各選煤廠都已配置細(xì)粒煤回收工藝，但實(shí)際運(yùn)行過程中仍存在分選回收不徹底的現(xiàn)象，存在“跑粗夾細(xì)”問題，導(dǎo)致粗精煤泥灰分不穩(wěn)定，回收率偏低。

(3)部分選煤廠浮選工藝不完善，浮精灰分、水分偏高，且摻配難度大，影響運(yùn)行效果。

(4)受國(guó)家環(huán)保政策限制，煤泥等副產(chǎn)品銷售壓力增大，個(gè)別礦井尾煤泥熱值偏高，影響整體效益。

(5)褐煤水洗提質(zhì)做動(dòng)力煤，產(chǎn)生煤泥量較大，商品煤回收率偏低。

基于上述分析，臨礦集團(tuán)瞄準(zhǔn)粗煤泥分選回收、煤泥浮選、尾煤泥截粗摻配、壓濾煤泥干燥破碎摻配、褐煤干選五大工藝環(huán)節(jié)，引導(dǎo)各礦選煤廠管理由“能選煤”向“選好煤”轉(zhuǎn)變，一礦一策、因煤制宜、分類實(shí)施，創(chuàng)新衍生多重工藝，形成了“5+N”煤泥減量分選創(chuàng)效體系[10]。

2 “5+N”煤泥減量化攻關(guān)措施

2.1 粗煤泥分選回收系統(tǒng)升級(jí)改造

各選煤廠受主選跑粗、粗煤泥分選設(shè)備入料截粗脫泥工藝不完善、分選設(shè)備工況控制不佳等因素影響，粗煤泥分選回收環(huán)節(jié)普遍存在一些“短板”，為此在精準(zhǔn)分析各廠粗煤泥分選回收環(huán)節(jié)存在的問題的基礎(chǔ)上，精準(zhǔn)施策，積極優(yōu)化工藝及推廣應(yīng)用新型高效分選設(shè)備，重點(diǎn)在以下幾方面進(jìn)行了攻關(guān)：①采用大直徑水力旋流器替代傳統(tǒng)水力旋流器組，提高分級(jí)效率;②優(yōu)化粗煤泥分選機(jī)入料截粗工藝，增設(shè)截粗篩將較粗物料提前分級(jí)回收，嚴(yán)控入料粒度，有效避免了底流跑煤現(xiàn)象，提高了分選效果;③升級(jí)應(yīng)用自動(dòng)化程度較高的CSS分選機(jī)進(jìn)行粗煤泥分選，并采用自動(dòng)控制閥等來調(diào)節(jié)頂水，確保頂水壓力和流量的穩(wěn)定，使得粗煤泥達(dá)到最佳回收狀態(tài);④采用新型的EPS脫泥篩或智能振網(wǎng)弧形篩進(jìn)行粗精煤脫泥處理，利于脫除粗粒精煤中夾帶的高灰細(xì)泥。通過入料粒度控制、生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)品精細(xì)脫泥相結(jié)合的措施，使得粗精煤泥灰分穩(wěn)定控制在9%以內(nèi)，尾礦灰分穩(wěn)定在40%～60%之間，滿足摻入中煤的需要。其中：郭屯礦選煤廠采用了“分級(jí)旋流器+CSS分選機(jī)+EPS脫泥篩”工藝(圖1)；王樓礦選煤廠采用“大直徑分級(jí)旋流器+截粗篩+CSS分選機(jī)+智能振網(wǎng)篩”工藝，替代了原來的“分級(jí)旋流器組+TBS分選機(jī)+弧形篩+高頻篩脫泥”的傳統(tǒng)分選工藝，使粗煤泥得到了有效地分選和回收，解決了粗煤泥灰分偏高、主選精煤“背灰”問題，提高了精煤產(chǎn)率。

圖1 郭屯選煤廠升級(jí)后的粗煤泥分選回收工藝原則流程

郭屯礦選煤廠通過優(yōu)化粗煤泥分選回收工藝，使最終粗精煤泥產(chǎn)品灰分由11%降低到9%以內(nèi)、水分由13%以上降至了9%以內(nèi)，保障了精煤的灰分、水分指標(biāo)，提高了1.5～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥的分選和脫水降灰效果，使粗精煤泥得到有效回收。

2.2 浮選系統(tǒng)工藝革新

臨礦集團(tuán)精煤指標(biāo)為：灰分<9%，水分<9%，但在浮選系統(tǒng)運(yùn)行過程中，浮精灰分時(shí)有超過10%，導(dǎo)致主選精煤“背灰”，且浮精水分在30%左右，存在浮精水分高、難以摻配的問題。針對(duì)浮精指標(biāo)不穩(wěn)定的問題，集團(tuán)重點(diǎn)從“降灰、脫水、摻配”三個(gè)方面攻關(guān)：

(1)采用脫泥入浮工藝，入浮前采用脫泥池預(yù)先脫泥，能夠脫除高灰細(xì)泥，有利于降低浮選精煤的灰分，減少高灰細(xì)泥對(duì)浮精的污染。

(2)優(yōu)化浮選工藝，推廣應(yīng)用“主、再浮兩級(jí)浮選”工藝，使浮選精煤灰分降至9%以下，解決了主選精煤“背灰”的問題，提高了精煤產(chǎn)率。

(3)重點(diǎn)攻關(guān)浮精脫水摻配難題，對(duì)浮精壓濾機(jī)供風(fēng)設(shè)備進(jìn)行了適應(yīng)性配套。根據(jù)壓濾機(jī)型號(hào)提高壓風(fēng)機(jī)能力和儲(chǔ)氣罐的容量，保障了整個(gè)吹風(fēng)過程中壓力的穩(wěn)定，達(dá)到了浮精降水的目標(biāo)，改造應(yīng)用隔膜快開壓濾機(jī)“兩端入料+兩端吹風(fēng)+多次壓榨”的浮選精煤脫水方式。

通過以上改造，使浮選精煤濾餅水分降低了5個(gè)百分點(diǎn)，采用“圓盤給料機(jī)+煤泥破碎機(jī)+精煤混料機(jī)”多級(jí)摻配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了浮選精煤的均質(zhì)摻配。通過采取以上措施穩(wěn)定了浮精指標(biāo)，解決了主選精煤“背灰”問題，降低了浮精水分，保障了浮精的良好摻配，提高了精煤綜合產(chǎn)率。鼓莊選煤廠浮選升級(jí)后的工藝原則流程如圖2所示。

圖2 彭莊選煤廠煤泥浮選優(yōu)化工藝原則流程

通過優(yōu)化升級(jí)，采用脫泥池預(yù)先脫除5%以上的高灰細(xì)泥，有利于降低浮選精煤的灰分。通過創(chuàng)新“兩端入料+兩端吹風(fēng)+多次壓榨”的浮選精煤脫水工藝及優(yōu)化三級(jí)破碎摻配工藝，使精煤產(chǎn)率提高了3個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 優(yōu)化尾礦截粗回收摻配工藝

臨礦集團(tuán)各礦井生產(chǎn)的煤泥發(fā)熱量不均衡，直接作為煤泥產(chǎn)品銷售售價(jià)低、環(huán)保壓力大，影響整體效益。為進(jìn)一步減少煤泥量，隨時(shí)跟蹤和分析各選煤廠煤泥指標(biāo)變化，綜合分析了尾煤泥粒度組成指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，個(gè)別礦井尾煤泥中0.5～0.25 mm粒級(jí)顆粒含量在10%以上且熱值偏高。為挖潛該部分尾煤泥價(jià)值，通過水力分級(jí)旋流器濃縮分級(jí)或者直接采用篩分設(shè)備截粗回收后，將之摻配進(jìn)洗混煤中，作為動(dòng)力煤銷售。為此，完善煤泥水兩段濃縮回收工藝，選用煤泥沉降過濾離心機(jī)回收尾煤泥中的粗顆粒摻入洗混煤，通過優(yōu)化尾煤泥截粗摻配工藝，有效降低了煤泥熱值和產(chǎn)量，新驛選煤廠煤泥截粗摻配優(yōu)化工藝原則流程如圖3所示。

圖3 新驛選煤廠煤泥截粗摻配優(yōu)化工藝原則流程

通過工藝優(yōu)化，進(jìn)行尾煤截粗，成功將煤泥水分由25%降至15%左右，滿足直接摻配做動(dòng)力煤銷售的條件，改造后尾煤泥量減少了20%，推進(jìn)了煤泥減量化生產(chǎn)。

2.4 壓濾煤泥多元摻配創(chuàng)效

為從銷售末端消滅煤泥，在優(yōu)化分選回收工藝的基礎(chǔ)上，借助封閉式煤泥棚及完備配煤系統(tǒng)的有利條件，將無(wú)法從系統(tǒng)直接回收的尾煤泥經(jīng)壓濾機(jī)回收后，晾曬破碎與洗混煤或外購(gòu)的中硫高熱值煤進(jìn)行摻配銷售，實(shí)現(xiàn)了銷售末端無(wú)泥化。尾煤泥摻配做動(dòng)力煤銷售，既保證了電煤供應(yīng)量，也挖潛了煤泥價(jià)值，形成了全流程煤泥減量化生產(chǎn)新思路。

2.5 褐煤干法無(wú)煤泥分選

針對(duì)上海廟礦區(qū)褐煤煤化程度低、內(nèi)水高、發(fā)熱量低、易風(fēng)化、矸石易泥化的特點(diǎn)，結(jié)合礦井原煤產(chǎn)能、熱值提升的現(xiàn)狀，主打動(dòng)力煤品牌，推進(jìn)復(fù)合干選工藝，找到了煤質(zhì)與市場(chǎng)的最佳效益契合點(diǎn)。榆樹井煤礦選煤廠率先引進(jìn)復(fù)合干法分選工藝，同時(shí)升級(jí)改造了<80 mm全粒級(jí)干選+中煤二次干選聯(lián)合工藝(圖4)，選后塊煤熱值提升4.19 MJ/kg以上，末煤熱值提升2.09～2.93 MJ/kg，且矸石熱值控制在2.51 MJ/kg以下，提高了商品煤產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了無(wú)煤泥化分選。

圖4 榆樹井選煤廠干選原則工藝流程

上海廟一號(hào)選煤廠針對(duì)水洗后末煤水分升高，灰水相抵，產(chǎn)品質(zhì)量提高不明顯，煤泥難以合理利用的現(xiàn)狀，并結(jié)合榆樹井煤礦選煤廠干選系統(tǒng)應(yīng)用情況，綜合考慮熱值回收及煤泥減量化等問題，探索出“塊煤濕法+末煤干法”相結(jié)合的最優(yōu)原煤分選提質(zhì)方案：原煤脫泥后，>30 mm大塊煤濕法分選，提高分選效率；<30 mm末煤干法分選，降低煤泥含量。通過兩種工藝取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮不同粒級(jí)分選工藝的特長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了全粒級(jí)分選，既能回收優(yōu)質(zhì)煤炭資源，又能降低分選成本，利于挖潛增效。

3 應(yīng)用效果

臨礦集團(tuán)各選煤廠結(jié)合自身煤質(zhì)特點(diǎn)，在粗煤泥分選回收，浮選系統(tǒng)優(yōu)化、尾煤泥摻配回收和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面不斷探索創(chuàng)新，加大新技術(shù)、新工藝、新裝備、新管理的應(yīng)用力度，持續(xù)完善“5+N”煤泥精回收創(chuàng)效體系，推進(jìn)煤泥減量化工作，實(shí)現(xiàn)了“全流程、全粒級(jí)”精益高效選煤，具體實(shí)施內(nèi)容包括：①引進(jìn)高效設(shè)備，提高粗精煤煤泥產(chǎn)品質(zhì)量，粗精煤煤泥產(chǎn)品灰分由11%降低到9%以內(nèi)，水分由13%以上降至了9%以內(nèi)，保障了精煤的灰分、水分指標(biāo)，提高了1.5～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥的分選和脫水降灰效果，實(shí)現(xiàn)了粗精煤泥有效回收；②優(yōu)化升級(jí)預(yù)脫泥+粗精兩級(jí)浮選+浮精多級(jí)摻配回收工藝，脫泥池預(yù)先脫泥能夠脫除5%以上的高灰細(xì)泥，浮選精煤灰分由原來的11%降至目前的9%左右，解決了重選系統(tǒng)精煤背灰問題；③尾煤截粗摻配優(yōu)化升級(jí)，回收煤泥水處理系統(tǒng)中>0.3 mm顆粒，成功將粗顆粒水分由25%降至15%左右，可直接摻入洗混煤中，煤泥熱值降低到8.38 MJ/kg以下；④通過尾煤泥晾曬干燥摻配工藝，煤泥、洗混煤合理?yè)脚溆脕肀ＷC電煤供應(yīng)，部分月份煤泥銷售占比降低到0.92%以下，較好地實(shí)現(xiàn)了煤泥減量化；⑤褐煤干選提質(zhì)實(shí)現(xiàn)無(wú)煤泥化分選，商品煤率達(dá)到90%以上。

臨礦集團(tuán)因煤制宜，分廠施策，通過完善優(yōu)化各礦選煤廠工藝配置，實(shí)現(xiàn)了原煤入選率及精煤產(chǎn)率提高、煤泥產(chǎn)量及質(zhì)量降低的“雙升雙降”，取得了分選效益最大化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。

4 結(jié)語(yǔ)

“5+N”煤泥精回收減量化創(chuàng)效體系在臨礦集團(tuán)各選煤廠的推廣與實(shí)踐取得了良好效果，通過持續(xù)優(yōu)化粗煤泥分選、細(xì)煤泥浮選、尾煤摻配回收工藝，創(chuàng)新浮精降水及均質(zhì)化摻配工藝，升級(jí)褐煤復(fù)合干選工藝，達(dá)到了煤泥產(chǎn)量和質(zhì)量的雙降，帶來商品煤產(chǎn)率和企業(yè)效益的同步提升，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤炭資源的“吃干榨凈，顆粒歸倉(cāng)”。