華陽二礦選煤廠二次浮選工藝改造研究

姚一偉

（華陽集團(tuán)選煤質(zhì)量管理中心，山西 陽泉 045000）

1 概 況

在煤礦洗選加工作業(yè)中，浮選工序是處理高灰細(xì)粒煤泥的有效措施，現(xiàn)階段我國大部分選煤企業(yè)通過參數(shù)設(shè)定控制浮選指標(biāo)，工藝操控簡單、效率高。但隨著綜采技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及長期開采造成的原煤中高灰細(xì)泥含量的提高，采用常規(guī)一次浮選工藝已經(jīng)很難達(dá)到分選精度、灰分要求，洗選效果變差，而在相關(guān)政策影響下，用煤企業(yè)對煤炭的質(zhì)量要求越來越高，提高洗選工藝勢在必行。改進(jìn)洗選工藝可以從從工藝革新、設(shè)備投用、新型藥劑等方面入手，其中工藝革新對已經(jīng)投用的選煤廠較為適合。因此，本文以華陽二礦選煤廠為例，將常規(guī)一次浮選工藝，改造為二次浮選工藝，即在完成一次浮選后，再進(jìn)行一次浮選。

華陽二礦選煤廠隸屬于華陽集團(tuán)，始建于1978 年，初始設(shè)計能力1.5 Mt/a，經(jīng)多次擴(kuò)建2006年原煤處理能力達(dá)到7.0 Mt/a，2008 年達(dá)到為8.0 Mt/a，精煤產(chǎn)品為2 號噴粉煤，指標(biāo)參數(shù)為粒度25~0 mm，灰分Ad＜11.8%，水分Mt＜9.0%。華陽二礦選煤廠擁有2 套獨(dú)立的分選系統(tǒng)，工藝為不脫泥無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥浮選+ 尾煤壓濾，如圖1 所示。

圖1 華陽二礦選煤廠工藝流程Fig.1 Process flow of Huayang No.2 Coal Preparation Plant

2 改造必要性

2.1 煤泥浮選特性

華陽二礦選煤廠入浮煤泥分步釋放試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。從理論角度而言，采用浮選工藝，可實(shí)現(xiàn)2號噴粉煤的工藝指標(biāo)，且產(chǎn)率達(dá)到60%以上。

表1 華陽二礦選煤廠分布釋放試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 Distribution release test data of Huayang No.2 Coal Preparation Plant

相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行煤泥浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表2。可以看到，浮選精煤灰分為13.85%，無法達(dá)到2 號噴粉煤灰分指標(biāo)（Ad＜11.8%），且尾煤灰分偏低，無法達(dá)到生產(chǎn)要求。造成這一問題的原因是入浮煤泥中高灰細(xì)泥含量偏高，精煤受到細(xì)泥污染；并且選擇性偏差，尾煤出現(xiàn)跑煤現(xiàn)象。針對該情況，脫除精煤中的高灰細(xì)泥是工藝改造的重點(diǎn)。

表2 華陽二礦選煤廠煤泥單元浮選試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Flotation test data of slime unit in Huayang No.2 Coal Preparation Plant

2.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

2.2.1 浮選精煤灰分高

華陽二礦選煤廠浮選精煤量大，占精煤產(chǎn)量的40%左右。當(dāng)浮選精煤灰分控制范圍大于混精煤灰分控制范圍2 個等級時，只能通過重介降灰，以犧牲產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)精煤質(zhì)量，造成重介浮選“背灰”現(xiàn)象。

2.2.2 一次浮選精度低，三、四室灰分較高

華陽二礦選煤廠浮選機(jī)單機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。從表3 數(shù)據(jù)可知，一至四室灰分呈現(xiàn)遞增趨勢，且各室灰分差距大，三室、四室的灰分達(dá)到14.60%、17.56%，大大高于一室、二室灰分值，該情況是導(dǎo)致精煤灰分超標(biāo)的主要原因。首先，入料細(xì)泥含量多（＜0.075 mm），高達(dá)58.24%；其次，一次浮選精度較低，導(dǎo)致各室細(xì)泥含量差距較大，尤其是三室、四室，其細(xì)泥含量超過60%。

由以上分析可知，華陽二礦選煤廠煤泥中高灰細(xì)泥含量高、可浮性差，浮選機(jī)三室、四室細(xì)泥含量過高，造成精煤灰分整體偏高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，浮選機(jī)三室、四室精礦需要進(jìn)行二次精選，降低灰分，提高精煤品質(zhì)。

3 浮選工藝改造

3.1 原有浮選工藝

華陽二礦選煤廠擁有2 條浮選生產(chǎn)線，每條產(chǎn)線由3 臺礦漿泵、3 臺XJM-SA20 四室浮選機(jī)構(gòu)成，工藝流程如圖2 所示。

圖2 改造前浮選工藝流程Fig.2 Flotation process before transformation

生產(chǎn)運(yùn)行過程中，濃縮機(jī)底流通過底流泵加壓流向礦漿準(zhǔn)備器，和浮選劑混合均勻后，進(jìn)入XJM-SA20 浮選機(jī)；精礦經(jīng)加壓過濾機(jī)充分脫水后獲得浮選精煤，產(chǎn)生的濾液作為稀釋水，循環(huán)利用。

3.2 改造后的工藝

根據(jù)上文分析，浮選機(jī)三室、四室是二次浮選改造的重點(diǎn)。改造方式如下：浮選機(jī)三、四室浮選出來的精礦不再直接輸送到加壓過濾器，而是經(jīng)加藥調(diào)漿后，進(jìn)行二次浮選，然后再和一、二室浮選的精礦一起加壓過濾機(jī)脫水；將之前一次浮選機(jī)的加壓過濾機(jī)的濾液作為二次浮選的稀釋水，在濾液池液位低時，用循環(huán)水作為補(bǔ)加水，保證二次浮選可以正常運(yùn)行。改造后的工藝如圖3 所示。

圖3 改造后浮選工藝流程Fig.3 Flotation process after transformation

4 效果分析

4.1 二次浮選灰分

為驗(yàn)證二次浮選效果，對二次浮選機(jī)入料、產(chǎn)品以及改造前后精煤灰分進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，見表4、表5。

表4 二次浮選單機(jī)檢測數(shù)據(jù)Table 4 Detection data of secondary flotation single machine

表5 浮選工藝改造前后精煤灰分?jǐn)?shù)據(jù)對比Table 5 Comparison of ash data of clean coal before and after flotation process transformation

二次浮選＜0.074 mm 粒級的含量值91.86%，灰分約60%?？梢?，二次浮選高灰細(xì)泥大量排出，對精煤污染得到控制，脫泥效果顯著。經(jīng)過二次浮選，三室、四室精礦灰分降到10.85%，灰分下降效果明顯。達(dá)到2 號噴粉煤指標(biāo)；改造前后浮選精煤整體灰分下降0.25%。

4.2 浮精產(chǎn)量和質(zhì)量

工藝改造前后生產(chǎn)指標(biāo)對比見表6。改造前，一次浮選三室、四室精煤灰分不達(dá)標(biāo)，精煤產(chǎn)率低。改造后，增加二次浮選工序，相對于改造前，浮精量占混精量比例提升3.34%，尾礦灰分提升2.89%，精煤產(chǎn)率提升0.7%，精煤質(zhì)量和產(chǎn)率有所提高。

表6 改造前后生產(chǎn)指標(biāo)對比Table 6 Comparison of production indexes before and after transformation

4.3 尾礦產(chǎn)率降低，灰分升高，發(fā)熱量降低

改造前后煤泥指標(biāo)數(shù)據(jù)見表7。經(jīng)過工藝改造，壓濾煤泥指標(biāo)良好，較改造前灰分提高2.02%，煤泥產(chǎn)率下降0.75%，發(fā)熱量降低2.09 MJ/kg，浮選效果提高。

表7 改造前后煤泥指標(biāo)對比Table 7 Comparison of slime index before and after transformation

4.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

以華陽二礦選煤廠每年洗選原煤230 萬t 進(jìn)行效益計算，精煤產(chǎn)率增加0.7%，煤泥均價100 元/t，精煤830 元/t 計算。工藝改進(jìn)后，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約1 175.3 萬元。

工藝改造投入資金205 萬元，改造資金按照5 a 分?jǐn)?。由于設(shè)備增加，油耗、電量有所增加，油耗增加值0.015 kg/t，電量增加主要來源為電機(jī)，包括7 臺45 kW 攪拌電機(jī)和4 臺2.2 kW 刮泡電機(jī)。油價以市場價8.0 元/kg、電價0.55 元/（kw·h），進(jìn)行核算。原煤處理能力以933 t/h 計算。忽略人工、管理成本，則費(fèi)用增加約112.202 萬元。實(shí)際每年增加經(jīng)濟(jì)效益1 063.098 萬元。通過工藝改造，年銷售額增加1 000 余萬元，同時緩解了重介“背灰”問題，提高了煤炭資源利用率。

5 結(jié) 語

本文對華陽二礦選煤廠存在的浮選精煤灰分偏高、洗選效果較差的問題進(jìn)行分析，將該選煤廠浮選機(jī)三、四室改造成二次浮選工藝。實(shí)踐表明，精煤灰分降低，浮精產(chǎn)量和質(zhì)量顯著提高，且尾礦產(chǎn)率降低，灰分升高，發(fā)熱量降低，通過計算，每年可增加銷售額1 000 余萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。