选煤厂粗精煤分选高效回收系统研究

曾芳彬 刘 斌 卢运海 周忠国 杨富均 袁文春

（四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿，四川华蓥 638600）

0 引言

绿水洞煤矿选煤厂于2006 年4 月建成投产，隶属于四川川煤华荣能源有限责任公司，属矿井型炼焦煤重介模块化选煤厂。选煤厂年处理能力为120 万吨，入洗原煤煤种为优质主焦煤和焦肥煤，主要生产洗精煤、洗混煤、烘干煤等，产品以低灰分、高热值、高黏结指数为特点，是电力、冶金、化工、轻工等行业的理想用煤。随着煤炭市场中冶炼精煤市场需求急剧增加，精煤价格一路飙升，为适应市场变化，在满足电煤市场要求的前提下，必须对现有生产系统进行技术改造，从而满足冶炼精煤市场需求，提升企业效益。根据目前市场行情来看，精煤产量最大化无疑就是效益最大化。受冶金工业对焦炭品质要求的限制，炼焦煤必须经过洗选才能用于炼焦。原煤经过洗选加工，被分为精煤、中煤和矸石。精煤用于炼焦，中煤则作为动力用煤销售，两者不仅价格相差悬殊，而且如果因洗选工艺不合理而导致大量炼焦煤混入中煤，还会造成稀缺煤种资源的大量流失[1-7]。

研究新的选煤工艺和方法，提高精煤产率，不仅可以提高企业经济效益，而且对于解决我国炼焦煤资源短缺也具有十分重要的意义。对粗煤泥回收工艺进行优化，不仅可增加粗煤泥精煤回收率，还可将高灰煤泥及粗煤泥最大程度地分离出去，给主洗系统重介旋流器的分选和介质的回收创造良好的工艺条件，可最大限度地回收精煤，提高整体精煤产率，提高洗煤数量效率，降低洗煤介耗，并适当提升原煤的小时处理量。因此，对粗煤泥分选工艺进行技术改进非常有必要。

1 研究思路

在国内外应用比较多的几种粗煤泥分选方法中，煤泥重介旋流器分选密度范围宽、对入选原煤煤质适应性强、分选精度高，但系统复杂、成本高、操作难度大、特细粒介质回收困难，要求有足够强的介质回收处理能力，已经不被采纳；水介质旋流器和螺旋分选机总体上工艺及操作简单、成本低，但因分选精度普遍较低，受到处理量和分选密度的限制，特别是在炼焦煤的分选中，精煤灰分难以得到很好的控制，使用的也越来越少。与之相比，干扰床分选机不仅对煤质的适应性强、分选密度范围宽、分选效率及精度高，而且结构简单、维护方便、生产成本及能耗低，是目前国内外解决细粒煤低成本、高效率分选和分级的重要设备之一。粗煤泥回收是在选煤过程中，利用一些特殊的煤泥回收设备对重选和浮选均无法有效分选的粗煤泥实施有效回收的过程。分选过程中增加粗煤泥回收工序，不仅可以减少资源浪费，而且可以有效降低粗煤泥对正常选煤过程的影响。也正因为如此，目前大多数选煤厂设计中均设有粗煤泥回收工艺。

为了最大限度地回收精煤，粗煤泥回收一般分类进行，回收工艺按粗煤泥来源分为精煤粗煤泥回收工艺、中煤粗煤泥回收工艺和尾（矸石）煤粗煤泥回收工艺，其中精煤粗煤泥经回收后直接作为精煤，中煤和尾煤粗煤泥回收后作为中煤。目前，常用的粗煤泥回收方法有煤泥离心机回收粗煤泥、高频筛回收粗煤泥、沉降过滤离心机、电磁振动筛等。依据回收设备，粗煤泥回收工艺也有所差别。

2 技术方案

2.1 原工艺存在的问题

选煤厂原有粗精煤泥分选系统主要问题：一是设备老化及磨损严重，加之井下原煤煤质变化快、现场操作困难；二是原有工艺落后，TBS 分选后溢流（精矿）中的高灰细泥无法脱除，导致产品灰分居高不下，质量达不到理想状态，精矿灰分高达13%左右，粗精煤泥无法掺入精煤产品作为精煤销售。预先脱泥筛下煤泥水和精煤磁尾煤泥水中含有数量较大的粗精煤泥产品，未进行有效回收，经深锥浓缩桶、煤泥水旋流器、高频筛进行浓缩和脱水处理后，直接掺入中煤产品，造成了一部分可回收精煤产品的损失，未能实现最大化经济效益。

2.2 方案选择

在分析研究国内同类选煤厂煤泥水成功处理方式及其优缺点的基础上，结合绿水洞煤矿选煤厂现场条件，尽量利用原有设备和设施，遵循投资省、工期短、见效快的理念，经反复调研、论证、综合分析和比较，决定采用分选精度更高的FBS 粗煤泥分选机和脱泥效果更好的高频叠层振动细筛联合工艺对TBS 粗煤泥分选机和振动弧形筛进行替换，以降低粗煤泥分选机中精煤和尾矿产品的错配率，改善分级脱泥效果，有效脱除粗精煤中的高灰细泥，从而提高精煤产率。

2.3 具体实施方案

（1）由煤质数据可知，预先脱泥筛下煤泥水中含有大量0.15mm 粒级高灰细泥产品，这部分物料进入下游分选、分级设备，将在一定程度增加分选和分级难度。因此，建议选用两台煤泥水旋流器，对其进行预先分级脱除处理。一方面可以降低下游设备负荷，另一方面为下游FBS 粗煤泥分选机提供浓度合适的窄粒级入料。

（2）根据煤质数据，当要求精煤灰分＜11.00%时，理论分选密度为1.582kg/L，理论精煤产率79.026%，分选密度±0.1kg/L 含量＜10%，可选性等级为易选，适合选用一台FBS 粗煤泥分选机对其进行分选处理，数量效率可达90%以上，可有效实现粗煤泥的高效分选。

（3）对于FBS 粗煤泥分选机溢流处理工艺，鉴于干扰床分选机难以将分选下限控制到0.20mm 以下，因此溢流中势必夹带部分0.20mm 粒级高灰细泥，这部分高灰细泥能否高效脱除，直接影响着粗精煤泥灰分指标。现场选用目前行业内分级效率较高的ZKJ-D 型叠层高频振动细筛配套煤泥离心机，对FBS 粗煤泥分选机溢流进行分级处理。一方面可高效脱除FBS 粗煤泥分选机溢流中的高灰细泥，保证粗精煤泥灰分指标；另一方面可彻底解决筛下煤泥水跑粗问题，防止精煤产品流失。煤泥离心机可有效保证粗精煤泥水分控制在12%左右，从而保证粗精煤泥产品灰分指标和水分指标的稳定。

2.4 工艺流程

（1）采用煤泥水旋流器对预先脱泥筛下煤泥水和精煤磁尾煤泥水进行分级处理，提前脱除大部分0.15mm 高灰细泥，为下游FBS 粗煤泥分选机提供浓度合适的窄粒级入料。此外，现场现有工艺中设有精煤磁尾煤泥水进入FBS 粗煤泥分选机溢流桶的通道，本次改造中予以保留，以保证工艺灵活性。

（2）煤泥水旋流器底流产品自流进入FBS 粗煤泥分选机，进行分选处理，FBS 粗煤泥分选机底流自流进入FBS 粗煤泥分选机尾矿桶，经后续脱水处理后，掺入中煤产品。

（3）FBS 粗煤泥分选机溢流采用ZKJ-D 叠层高频振动细筛进行高效分级处理，脱除其中夹带的-0.20mm 高灰细泥，保证粗精煤泥产品灰分，ZKJ-D 叠层高频振动细筛筛下物料进入浓缩机。此外，现场现有工艺中设有叠筛筛下物料进入深锥浓缩桶，再经高频筛直接回收，本次改造中予以保留，以保证工艺灵活性。

（4）ZKJ-D 叠层高频振动细筛筛上物料经煤泥离心机进行最终水分控制后，成为最终粗精煤泥产品，掺入精煤产品，离心机滤液进地沟，经后续弧形筛进行截粗处理后，进入浓缩机。

3 现场试验实施

3.1 洗选及产品状况

绿水洞煤矿选煤厂为矿井型选煤厂，选煤厂产品主要为冶炼精煤、混煤、煤泥、矸石；原煤煤种为焦煤，灰分约40%，硫分4.7%；原煤浮沉组成：1.45 产率36.56%、1.45-1.8 产率23.44%、+1.8 产率40%；原生煤泥约20%。各产品实际回收率为精煤25%、中煤22%、矸石23%、煤泥30%。实际原煤处理量为300t/h，每天两班生产一班检修。

3.2 工业性试验情况

（1）对厂房加固和设备基础钢构预制件进行加工安装。初次调试主要是单机运行和联合系统运行发现问题为主，关键点是FBS 桶位（液位），各泵、桶流量平衡，管道、设备功能和能力配合。以系统平衡和粗精煤水分、灰分调整为主。精煤灰分要求11%以下，水分要求13%以下；落精煤坪701 皮带2 号点，混煤落802 皮带2 号点；配矸篦子50mm。

（2）实施过程遇到的问题及处理措施。调试中发现选煤厂3804 澄清水泵流量不足，FBS 开始取用水，其他地方如合介桶补水、3001 溜筒等处水量不足，3001 溜筒处因水量不足造成堵塞，为保证FBS 桶内顶水压力，分别从3804和3803 清水管内各分出一根支管，且在支管上分别安装管道泵，根据现场情况进行调节，保证FBS 顶水压力，不影响分选效果；精磁尾矿水（灰分18%左右）无法全部进入3018 煤泥水桶，如果全部进入，就是会造成3018 煤泥水桶溢流。3020 两台φ500mm 旋流器现入料压力已达0.15 ～0.17MPa（要求压力0.1 ～15MPa），为保证系统平衡，精磁尾矿1/3 进3018 煤泥水桶、2/3 进FBS 精矿桶，对精磁尾矿进行采样后手动进行脱泥测灰，全部打入FBS 精矿桶后用叠筛处理，减少FBS 处理量，增加精煤泥产量；原计划安装粗精煤泥计量皮带秤，因粗精煤泥离心机与主洗精煤离心机下料口在3027 皮带机上距离过近，相互下料时振动会影响测量精度，因此未安装在3040 粗精煤泥离心机下方，而改装在3028 皮带机上，回收的粗精煤泥量无法有效测量，将3019 泵移位安装、3027 皮带机延长后，安装在3040 离心机下料口与3027 皮带机中间，使粗精煤泥经离心机脱水后先落到给料式皮带秤上进行测量，再送到3027 皮带机上，以达到精确计量的目的。

（3）实施效果。FBS 投入运行后，+0.25mm 含量从未投入FBS 前的72.67%降为5.37%，灰分从21.78%提升至26.58%，低灰粗颗粒得到了很好的回收，精煤产率大幅提升。

4 结语

（1）在原煤脱泥筛的入料溜槽内增加冲水，实现对入洗原煤的预先润湿的作用，一旦原煤进入筛面就可进行分级脱泥作业，无需到达第一排喷水处再进行润湿脱泥作业，原煤进行预先脱泥，可以提高脱泥效率。

（2）原煤经筛缝为0.75mm/1mm 的脱泥筛脱泥后，筛下水经FBS 分级旋流器进行预脱泥，预脱泥后的分级旋流器底流（主导粒级0.25 ～1.5mm）进入FBS 干扰床粗煤泥分选机进行分选，分选出的FBS 精矿进入精煤泥桶和精煤磁尾矿，通过叠筛、精煤泥离心机脱水脱泥，FBS 尾矿进入中矸稀介桶。该工艺通过FBS 分选前的一道预脱泥工序和TBS 分选后的两道脱泥工序，强化了脱泥效果，保证了粗煤泥精煤质量，完善了重介质选煤工艺，提高了重介质选煤的分选效果，有助于降低介耗，提高原煤处理量。

（3）将FBS 操作界面同时接入洗煤集控室，发挥洗煤集控室操作调整的功能，为及时调控产品质量提供了技术支撑。

（4）在浓缩池溢流堰内侧安装自制围堰，并从循环水主管道上引入一根安装鸭嘴色的水管，形成喷淋消泡水，消泡水喷洒在泡沫表层，破坏泡沫稳定性，起到物理消泡的作用，提高了循环水质，循环水浓度由以前的1g/L 以上降低到0.1g/L 以下，增强了脱泥降灰效果，提高了精煤产率。