基于粗煤泥高效分選減排回收工藝的研究與應(yīng)用

張帆 王云鵬 張宏松

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦選煤中心，山東 鄆城 274705）

國(guó)內(nèi)重介質(zhì)選煤技術(shù)中，大直徑重介質(zhì)旋流器已經(jīng)基本取代跳汰選煤而成為主流。重介旋流器的大型化，使其分選粒度下限上升；此外，新型浮選設(shè)備和高效浮選藥劑的廣泛應(yīng)用使浮選粒度上限下降。最終，重介旋流器有效分選粒度下限和浮選有效分選粒度上限之間的0.25～2.0mm的粗煤泥不能有效分選，因此，很多重介質(zhì)選煤廠出現(xiàn)了處理能力得不到充分發(fā)揮、精煤產(chǎn)率難以提高、介質(zhì)消耗大等問(wèn)題。

目前，我國(guó)選煤廠多采用兩段（粗粒煤重介分選、煤泥浮選）或者兩段半（粗粒煤重介分選、粗煤泥回收、細(xì)煤泥浮選）選煤模式。對(duì)于兩段選煤模式，常出現(xiàn)“浮選跑粗、浮選精煤灰分偏高”、“重介主選系統(tǒng)煤泥含量過(guò)高、原煤處理量低、介耗過(guò)大”等問(wèn)題而逐漸被替代。而兩段半選煤模式僅對(duì)粗煤泥進(jìn)行簡(jiǎn)單回收，回收的粗煤泥灰分高于主選精煤，只能部分摻入精煤，導(dǎo)致精煤泥產(chǎn)率較低，大量得不到有效分選的粗煤泥只能作為中煤出售，降低了選廠的經(jīng)濟(jì)效益。

一、研究方向

針對(duì)趙樓選煤中心磁選機(jī)尾礦及煤泥分選機(jī)尾礦精煤含量偏高，煤泥分選工藝及設(shè)備不盡完善導(dǎo)致的低灰精煤流失等問(wèn)題，研究了重選深度回收技術(shù)及裝備，用于TBS 底流和磁選機(jī)尾礦進(jìn)行分選，排出高灰細(xì)泥進(jìn)入全浮選系統(tǒng)，高灰粗顆粒進(jìn)入中煤脫水篩，低灰產(chǎn)品經(jīng)高頻篩分級(jí)脫水回收，進(jìn)入精煤產(chǎn)品系統(tǒng)。

該工藝流程采用一級(jí)旋流脫泥+二級(jí)離心分選+高頻變頻分級(jí)篩跳汰分選分級(jí)的工藝方法回收精煤，同時(shí)完成高灰細(xì)泥和高灰粗顆粒的脫除，工藝流程短。研制的集成裝備具有處理能力大、分選效率高、能耗低、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

二、詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容

（一）“煤泥離心分選+高頻分級(jí)篩”分選工藝

在該工藝中，中矸磁尾及TBS 底流進(jìn)入煤泥桶，經(jīng)渣漿泵打入煤泥離心分選機(jī)，煤泥離心分選機(jī)由兩段旋流器串聯(lián)而成，一次分級(jí)可以同時(shí)得到三種產(chǎn)品：一段溢流、二段溢流和二段底流.通過(guò)煤泥離心分選機(jī)分級(jí)和分選，將煤泥分為精煤、高灰細(xì)泥、中煤三種產(chǎn)品。具體來(lái)說(shuō)，多產(chǎn)品旋流器的一段主要起分級(jí)作用，一段溢流可以脫除高灰細(xì)泥，一段底流在余壓下由切向給入二段旋流器，二段旋流器主要起分選作用，二段底流可以脫去高灰粗顆粒，二段溢流進(jìn)入高頻分級(jí)篩進(jìn)一步脫泥降灰，從而得到精煤產(chǎn)品。

分選工藝設(shè)備聯(lián)系圖如圖1 所示。

（二）兩端組合分選回收技術(shù)

粗煤泥粒級(jí)范圍寬，微細(xì)粒級(jí)含量高，采用常規(guī)一級(jí)柱錐旋流器進(jìn)行分離時(shí)，存在微細(xì)顆粒沉降速度慢，分離效率低的問(wèn)題，同時(shí)由于物料性質(zhì)、操作參數(shù)及工藝參數(shù)等不穩(wěn)定導(dǎo)致的空氣柱隨機(jī)偏移現(xiàn)象，導(dǎo)致溢流跑粗，造成分離精度差，對(duì)于微細(xì)顆粒分級(jí)常采用小直徑旋流器，其處理量低，勢(shì)必造成提高入料壓力，能耗高、磨損大、堵塞嚴(yán)重等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，研制了兩段組合式旋流器，如圖2 所示。

旋流器的一段主要起按粒度大小的分級(jí)作用，二段主要起按密度差異的分選作用.一段設(shè)計(jì)成平底結(jié)構(gòu)，一方面可以有效解決旋流器底流口堵塞問(wèn)題，另一方面平底結(jié)構(gòu)旋流器具有壓降低的特點(diǎn)，從而可以為二段分選提供適宜的濃度和粒度和壓力。二段是一個(gè)具有特殊結(jié)構(gòu)的水力旋流器，具有錐角大、錐體短的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).由于分選主要發(fā)生在旋流器的底部，錐角大，錐體短的特點(diǎn)，可以使分選空間盡量大而平坦，以利于在離心力、流體曳力、向心浮力等的作用下按密度分層。同時(shí)短錐旋流器可以避免密度小的粗顆粒進(jìn)入外旋流，即減少了按粒度分級(jí)作用的影響。另外二段旋流器還有一個(gè)特點(diǎn)，就是溢流管插入筒體深度大，這樣可以使溢流口和底流口距離較近，加強(qiáng)了分選作用，容易實(shí)現(xiàn)按密度分選。一次分級(jí)可以同時(shí)得到高灰細(xì)泥為主的一段溢流，以高灰粗顆粒為主的二段底流和灰分較低的二段溢流三種產(chǎn)品。

（三）變頻高頻篩技術(shù)

振動(dòng)篩設(shè)計(jì)為直線變頻高頻振動(dòng)篩，改變傳統(tǒng)脫水篩結(jié)構(gòu)，采用大傾角篩面布置以及補(bǔ)加沖洗水等方式，提高篩分效率，從而達(dá)到控制精煤灰分的目的。高頻分級(jí)脫水篩采用低振幅、高頻率、可變頻率運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)細(xì)粒級(jí)高效分級(jí)，分級(jí)粒度可以達(dá)到150 目，利用篩面顆粒產(chǎn)生跳汰作用使其按比重分層。從而進(jìn)一步提高細(xì)顆粒煤泥的回收率。脫水篩篩面補(bǔ)加沖洗水，即提高了篩分效率，又降低精煤泥灰分。其結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

三、工藝應(yīng)用效果

設(shè)計(jì)在趙樓煤礦選煤中心得到實(shí)際應(yīng)用.現(xiàn)場(chǎng)采用一臺(tái)，備用一臺(tái)。旋流器壓力0.16Mpa，正常洗煤生產(chǎn)時(shí)，帶煤量為900 噸/小時(shí)，每小時(shí)精煤可回收約9.4t 噸，占每小時(shí)入洗量的1.04%.對(duì)系統(tǒng)入料、溢流、底流、篩上產(chǎn)品進(jìn)行取樣分析，結(jié)果如下：入料煤泥水的質(zhì)量百分濃度為22.34%，灰分Ad 為26.77%；溢流煤泥水的質(zhì)量百分濃度為3.56%，灰分Ad為38.92%；底流煤泥水的質(zhì)量百分濃度為59.45%，灰分Ad 為46.77%；高頻篩出料精煤泥質(zhì)量濃度75.5%，煤泥中灰分為8.67%，滿足精煤灰分要求。

四、結(jié)語(yǔ)

該技術(shù)對(duì)于完善現(xiàn)有選煤工藝、提高精煤回收率，有著重要的科學(xué)意義和實(shí)際意義?？梢詫?duì)三段法選煤理論進(jìn)一步升華、對(duì)煤泥分選工藝進(jìn)一步完善、從而推動(dòng)煤炭行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。該技術(shù)目前針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有選煤廠煤泥回收傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，研究成果可以推廣到其他選煤廠技術(shù)改造工藝中，可以產(chǎn)生較好的社會(huì)效益，應(yīng)用前景十分廣闊。