马头洗选厂浮选操作方案的探索与实践

王海涛

(冀中能源峰峰集团 马头洗选厂，河北 邯郸 056045)

马头洗选厂是冀中能源峰峰集团的中央型炼焦煤选煤厂，是我国“一五”期间由前苏联援建的156项重点工程之一，实际处理能力在4.00 Mt/a以上。该厂历经多次技术改造，目前原煤以不脱泥方式入选，主选工艺为无压给料三产品重介质旋流器分选、浮选的联合工艺，浮选尾煤采用两段浓缩、两段回收方式处理。该厂入选原煤来自峰峰集团所属的梧桐庄矿、辛安矿、新三矿、羊渠河矿等煤矿，主导产品为十级冶炼焦精煤和肥精煤，主要作为炼焦原料[1-3]。

随着矿井开采方式的变化和优质煤炭资源的减少，马头洗选厂入选原煤的可选性变差，细粒煤含量对生产系统的影响越来越大，尤其是对浮选系统造成很大压力，这对浮选操作方案和现场工艺管理提出了更高要求。为此，需要根据现场实际情况对浮选操作方案进行探索。

1 生产现状

近年来，马头洗选厂对煤泥水处理系统不断进行工艺改造和设备更新，逐步形成了目前的工艺：重介精煤磁选尾矿通过转排泵排入角锥池，角锥池底流经脱水筛和离心机处理后作为精煤泥，其溢流作为浮选入料进行浮选系统处理(图1)。

图1 马头洗选厂煤泥水处理原则流程

在实际生产过程中，浮选入料的粒度可保持在<0.3 mm。该厂原煤采用不脱泥方式入选，其中的粉煤含量过高，>0.5 mm粒级产率为74.44%，灰分为34.03%，<0.5 mm粒级产率为25.56%，灰分为20.18%。通过2016年3月的原煤浮沉试验结果(表1)，结合原煤筛分数据可以看出：原煤中原生煤泥产率在30%左右，加上破碎、运转、浸泡、搅拌、剪切等环节产成的次生煤泥量，浮选系统煤泥量在35%以上。此外，由于马头洗选厂的入选原煤煤种繁多，煤质差异大，导致浮选操作难度增大，浮选系统生产压力极大，曾出现浮选系统紊乱的问题，致使浮选指标恶化。

为此，马头洗选厂浮选技术人员通过深入研究浮选作用机理和浮选药剂工作原理，结合浮选生产实际操作需要，探索适合该洗煤厂实际的浮选操作制度。

表1 原煤浮沉试验结果

注：煤样质量为150 kg,灰分为30.49%。

2 浮选系统的改进

(1)主选与分选相结合工艺的应用。以西部浮选系统为例，由于原煤煤质的波动，浮选精矿的粒度组成发生变化，加之加压过滤机的工况不同，致使滤液浓度不稳定，精煤压滤机的反吹物料浓度高。为此，采用单台浮选机对这部分物料进行处理，并根据浮选机工况，增加部分浮选物料(角锥池部分溢流)，这样既能避免滤液中高灰细泥和残留药剂对其它浮选机分选效果的影响，又能保证各浮选机的处理能力。分选浮选机与主选浮选机相结合的工艺，可以稳定浮选系统的入浮煤泥量。

(2)双系统入浮煤泥量的合理分配。由于东西重介分选系统的原煤入选量不均匀，导致配套的浮选系统入浮煤泥量不同，加上各浮选机的工况存在差异，进而致使与其配套的脱水系统处理能力无法满足要求。此外，在实际生产过程中，由于单系统故障迫使生产系统停产的事故时有发生。为此，通过双闸门调控浮选系统入料量，实现东西浮选系统入浮煤泥量的有效控制。

(3)增设喷淋水设施。当入选原煤为极难选煤时，由于高灰细泥与浮选药剂粘附并浮出，导致泡沫层发虚，浮选精煤灰分偏高。为此，根据现场实际情况和对浮选精煤灰分的要求，在浮选机第一、第二室上方增设喷淋水设施，以降低浮选精煤灰分并提高其质量。

(4)浮选机流量调整方式的优化。XJM-S16型浮选机的流量原通过入料闸门和矿化器的内堵喷嘴调整，但闸门闸板和矿化器喷嘴易被磨损，导致生产成本和检修难度增大；此外，由于矿化器内堵喷嘴的原因，造成其内部压力分布不均，影响药剂使用效果。针对现场实际情况，将矿化器喷嘴的材料更换为聚酯材料，其具有耐磨损、韧性大、价格适中的特点；同时，对其口径进行优化，将其从单一的40 mm调整为28、30、35 mm三种，实现混合搭配使用。经此优化后，入料闸门和矿化器喷嘴使用寿命得以延长，药剂使用效果得到改善。

(5)采用专利乳化装置。在XJM-S16型浮选机上安装拥有自主知识产权的微型乳化装置，对浮选药剂进行乳化，以提高浮选效果和药剂性能，并节省药剂用量。对单台浮选机的使用效果观察发现，在浮选效果相同时，该装置可节省浮选药剂用量1个百分点左右；同时，当浮选入料中的超细粒物料(<0.045 mm粒级)产率增加时，其对抑制浮选效果变差和浮选指标恶化有着重要作用。在浮选入料浓度为120 g/L、灰分为20.06%的条件下，乳化器不同状态时551#浮选机的浮选试验结果(表2、表3)说明，该装置对浮选精矿各粒级浮选效果的改善均有促进作用。

表2 乳化器开启时的浮选试验结果

表3 乳化器关闭时的浮选试验结果

3 浮选操作制度的完善

通过连续三年多的大量数据积累和研究总结，该厂浮选系统形成了目前的“两平稳，三满足，四保证”操作制度。

(1)“两平稳”是指浮选入料桶的液位平稳和东西两系统的原煤入选量平稳，只有保持浮选入料桶的液位平稳，才能保证浮选机入料的平稳，进而保证浮选泡沫层的稳定；东西两系统的原煤入选量平稳，对于浮选系统入料量的稳定有着重要意义，也为保证脱水能力满足要求提供了保障，进而为浮选操作调整创造了有利条件。

(2)“三满足”即满足单机处理量和矿化效果、药剂乳化效果的要求，浮选机的单机处理量要控制在320～400 m3之间，否则易造成浮选效果不佳；矿化器的工作压力要控制在0.06～0.15 MPa之间，压力过高易使矿化器的喷嘴磨损严重，而压力过低易使矿化器的喷嘴被杂物堵塞，需要及时清理；为了保证浮选药剂的乳化效果，药剂乳化时的压力要控制在0.40～0.60 MPa之间。

(3)“四保证”就是保证浮选机的前两室刮矿量和入浮矿浆浓度、尾矿质量、各室进气孔与分段加药满足要求。浮选机的前两室刮矿量对浮选精煤灰分有着重要影响，当前两室刮矿量过大时，大部分高灰细泥就会被浮出，容易导致精灰偏高；而刮矿量过小时，易使精煤颗粒集中在后两室，导致尾煤灰分偏低。在实际生产过程中，入浮矿浆浓度要控制在100 g/L左右，可以通过控制角锥池的排放量和增加系统循环水量来实现。浮选尾矿是否跑煤对于保证浮选精煤产量和尾煤质量具有重要影响，因此必须保证浮选尾矿不跑煤。浮选生产时要保证各室进气孔和分段加药处于正常状态，一段加药要适当减少捕收剂的用量，保证细粒精矿优先浮出，避免粗颗粒浮起过多而影响精矿的浮选；二段加药要适当增加起泡剂的用量，以提高粗精矿的回收效果，从而保证浮选精煤和尾煤的指标合格。

根据原煤煤质特征和浮选系统结构，结合现场实际情况形成的“一稳二水三压力，前捕后起保指标”的操作法，获得2014年“全国煤矿职工先进操作法”二等奖。

4 生产效果

在对浮选系统操作方案优化后，目前东西两系统的总入浮煤泥矿浆量在1 700 m3/h左右，且两套浮选系统的处理量基本持平；浮选精煤灰分在10.00%～11.00%之间，尾煤灰分在55.00%以上；每吨精煤的浮选药剂用量为0.38 kg，与去年同期相比下降0.04 kg。

2016年3月份马头选选厂本部的生产指标统计结果见表4。

表4 2016年3月份马头选选厂本部的生产指标统计结果

2016年3月的生产水平更好，就该厂来说是历史上的最好记录，每吨精煤的浮选药剂用量仅为0.33 kg，该月可节省生产成本20余万元，全年可节省开支百万元，经济效益比较显著。

5 结语

马头选选厂浮选操作方案的完善，是在大量实际生产数据不断积累与摸索的基础上进行的，对浮选生产有着很强的指导作用，具有一定的推广价值。该操作方案的完善与应用，提高了浮选系统应对极难选煤的有效能力，为浮选生产的顺利进行提供了有力保障。

[1] 苏宁方.无压三产品重介旋流器在马头洗选厂的应用[J].煤炭科学技术, 2012,40(S1):115-116.

[2] 杨玉华，曾付洋.马头洗选厂工艺系统的改造[J].选煤技术,2009(3):38-39.

[3] 苏宁方，沈 雁.马头洗选厂二次浮选工艺系统改造[J].煤质技术, 2011(2):63-65.