吕梁山洗煤厂粗煤泥分选工艺改造实践

刘立文

(霍州煤电集团 吕梁山煤电公司洗煤厂，山西 吕梁 033102)

吕梁山洗煤厂粗煤泥分选工艺改造实践

刘立文

(霍州煤电集团 吕梁山煤电公司洗煤厂，山西 吕梁 033102)

为解决吕梁山洗煤厂粗精煤灰分偏高的问题，在对生产问题与产生原因分析的基础上，结合国内外粗煤泥分选技术应用现状，采用三锥水介旋流器构建了粗煤泥单独分选系统，以实现对其有效处理。与原分级旋流器相比，三锥水介旋流器的溢流产率高13.06个百分点，灰分低2.60个百分点，底流灰分高12.03个百分点，可使更多精煤得到回收。该旋流器在现场投入应用后，经过两年多的调整与运行，各项工艺指标均达到或超过预期设计，取得了良好的经济效益和社会效益。

粗煤泥；粗精煤；单独分选；三锥水介旋流器

吕梁山煤电有限公司洗煤厂(以下简称“吕梁山洗煤厂”)属于矿区型洗煤厂，设计能力为3.00 Mt/a，实际生产能力核定为3.75 Mt/a。该厂于2006年元月7日竣工投产，工程总投资2.6亿元。该厂入选原煤来源于吕梁山煤电公司所属的木瓜矿和店坪矿，原煤的可选性介于较难选与极难选之间，具有中高灰、中硫的特点，主要产品为十一级焦精煤(Ad≤10.50%、St，d≤1.00%、Vdaf≤24.00%)和混煤。精煤主要作为炼焦配煤使用，混煤主要作为园区中煤电厂的发电燃料，部分销往山东、江苏等地电厂。

该洗煤厂生产系统选用双系统，工艺设计合理、完善，主要分选环节实现了分级分选。目前，原煤以选前脱泥方式入选，生产工艺为50～0.75 mm粒级由有压三产品重介质旋流器分选、0.75～0.25 mm粒级由三锥水介旋流器分选、<0.25 mm粒级直接浮选、浮选尾煤浓缩压滤的联合工艺，矸石经索道外排，全厂实现洗水闭路循环。该厂主要设备有180多台，核心设备由国外进口，其余设备选用国内知名厂家产品，且主要设备实现了大型化。

1 存在问题与分析

吕梁山洗煤厂原设计未考虑粗煤泥单独分选环节，精煤磁选尾矿经浓缩分级后，采用振动弧形筛和粗煤泥离心机脱泥、脱水。在实际生产过程中，大量细煤泥进入主选系统，对旋流器分选过程造成干扰，影响设备分选精度，且重介系统介耗高[1]，分选效果不稳定；此外，粗精煤灰分在11.00%～13.00%之间，达不到要求灰分(10.01%～10.50%)，导致其他精煤“背灰”问题突出，精煤产品损失严重。近年来，随着井下新煤层的开采和机械化采煤技术的应用，原煤煤质发生显著改变，主要表现为末煤含量增大，原生产工艺明显不能适应生产要求，粗煤泥分选系统改造迫在眉睫。

结合当前国内外粗煤泥分选技术状况，经过考察与论证，该洗煤厂确定选用SMC400×4煤泥重介旋流器对精煤系统分流出来的粗煤泥进行分选。但由于该系统没有单独的分选介质，而以分流出来的合格介质作为分选介质，导致实际运行效果不佳[2]，未能有效解决粗精煤灰分偏高的问题[3]，进而使粗煤泥长期在系统中处于错配状态。

2 改造方案与实施

根据实际生产需要，该洗煤厂需要选择合适的设备来构建粗煤泥单独分选系统，以实现0.75(1)～0.25 mm粒级粗煤泥的预先分级与分选，彻底解决粗煤泥分选中存在的问题。为了实现粗煤泥有效分选的目的，结合国内外粗煤泥分选技术应用状况[4]，初步考虑三个改造方案，即分别以三产品煤泥重介旋流器、干扰床分选机、三锥水介旋流器作为核心设备来构建粗煤泥单独分选系统。

(1)三产品煤泥重介旋流器的分选精度和分选效率均较高[5]，但需要额外设置重介系统和介质回收系统，系统配置复杂，对厂房的空间要求较严格；采用该设备分选细煤泥时对介质的粒度组成要求高[6]，煤泥量大时介耗较大，系统运行成本较高。根据项目改造预算，三产品煤泥重介旋流器分选系统的改造投资不少于650万元，所需费用较高。

(2)干扰床分选机仅以水作为分选介质，可以节约很多成本，但其占地面积较大，分选粒级较窄，为实现较好的分选效果，需要设置预先脱泥环节[7]。此外，该设备分选效果不稳定，严重影响精煤产品质量的稳定率。就该洗煤厂的厂房实际和工艺系统来说，TBS干扰床分选机的最佳用途为处理分级旋流器的底流[8]，但厂房空间难以满足布置要求，设备无法有效配置，工艺系统难以实现。根据初步预算，TBS干扰床分选系统的改造投资约为280万元。

(3)与干扰床分选机相比，三锥水介旋流器也以水作为分选介质，但其分选粒度范围较宽，无需设置预先脱泥环节，设备占地面积小，便于工艺布置[9]。根据实验室和现场试验结果来看，煤泥分选效果较好，不但可以得到灰分合格的产品，而且产品产率较高。此外，该分选系统所需费用较低，预计总投资为189万元。并且在实际生产中，针对不同洗煤厂的实际情况，三锥水介旋流器可以通过改变自身结构参数和分选条件，实现设备与工艺的最佳组合，从而保证精煤产品质量稳定，实现产品产率最大化。粗煤泥分选系统改造后的生产系统原则流程如图1所示。

图1 生产系统原则流程Fig.1 Basic process flowsheet of the renovated washing wystem

3 运行效果与效益分析

3.1 运行效果

3.1.1 设备运行效果

在生产系统运行正常后，对相关实验数据进行整理，选择系统改造前后入选原煤煤质相似时的分选效果数据(表1)来分析三锥水介旋流器应用后对选煤工艺优化程度和经济效益提升程度的影响。由表1可知：与原分级旋流器相比，三锥水介旋流器溢流灰分下降2.60个百分点，溢流产率提高13.06个百分点，底流灰分提高12.03个百分点。这说明三锥水介旋流器分选效果良好，能够有效回收更多精煤，且其质量较好。

由于旋流器的溢流出低灰产物，为此重点考察了改造前后旋流器溢流的粒度组成和灰分变化，以对比分析改造前后原分级旋流器和三锥水介旋流器对粗煤泥的分级和分选作用，检测结果如表2所示。

表1 原分级旋流器和三锥水介旋流器分选效果对比

表2 原分级旋流器和三锥水介旋流器的溢流粒度组成

由表2可知：

(1)就原分级旋流器溢流的各粒级产率来说，>0.5 mm粒级产率非常低，仅为0.76%，>0.25 mm粒级的累积产率仅为12.43%，而其他粒度较细粒级的产率均较高，说明原分级旋流器的分级效果较好。对于三锥水介旋流器溢流的各粒级产率，>0.5 mm粒级产率为19.60%，>0.25 mm粒级的累积产率为46.90%，而其他较细粒级的产率明显低于原分级旋流器，说明三锥水介旋流器的分级效果被大大弱化。

(2)分析>0.5、0.5～0.25 mm两个粒级的灰分，三锥水介旋流器的明显较低，其中>0.25 mm粒级的累积灰分为8.70%，较工艺改造前下降1.19个百分点，对应的产率为46.90%，较工艺改造前提高34.47个百分点，说明三锥水介旋流器的分选作用得到加强。三锥水介旋流器溢流中0.25～0.125 mm粒级灰分为10.87%，说明该旋流器的分选粒度下限接近但略高于0.125 mm。

3.1.2 工艺系统运行效果

此次粗煤泥分选工艺改造以三锥水介旋流器作为分选设备，工艺布置简单，仅需新增两台弧形筛和分选旋流器组，所需费用低，而分选效果显著。以三锥水介旋流器为核心的粗煤泥分选系统的应用，实现了粗煤泥的预先脱除与分选，有助于降低重介系统介质消耗和提升洗选系统处理能力；同时，减少了进入主选旋流器的煤泥量，从而杜绝了过量煤泥对重介分选过程的干扰作用，提高了系统分选效果，减少了错配物含量。

由表3可知：改造前后主选旋流器的Ep值明显发生变化，一段、二段的Ep值均降低，说明粗煤泥分选系统改造，使旋流器的分选效果得到改善，分选精度提高，系统运行效果得以提升。

表3 重介旋流器分选精度对比结果

3.2 效益分析

吕梁山洗煤厂粗煤泥分选工艺改造的成功，解决了长期困扰选煤生产的现实问题，使粗煤泥灰分高、精煤污染严重、处理量低的问题得到彻底解决。三锥水介旋流器的成功运行说明，对于难选煤和极难选煤，采用先进的分选设备单独分选，能够有效回收宝贵的煤炭资源[10]，这对各选煤厂有效解决粗煤泥分选问题具有积极的借鉴意义。

粗煤泥分选工艺改造后，预计原煤入选量提高30～50 t/h，吨原煤平均利润约为100元，因此每年可增加利润1 584万元。此外，重介系统介质消耗量减少，吨选煤介耗量从3.50 kg降至1.50 kg，每年可节约生产成本1 053万元。由此来看，粗煤泥分选系统改造后每年可创收2 637万元。

4 结语

在吕梁山洗煤厂粗煤泥分选工艺改造过程中，采用三锥水介旋流器作为粗煤泥分选设备，将原来的“重介分选+浮选”两段分选工艺升级成“重介分选+粗煤泥分选+浮选”三段分级分选工艺，有效解决了处理量低、介耗高等问题，使粗精煤占综合精煤的比例由5%以下提高到20%。该工艺的成功改造与应用，提高了工艺系统整体分选效果，实现了粗煤泥的高效洗选。经过两年多的运行，各项生产指标均达到或超过了预期设计，取得了良好的改造效果。

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Practice of renovation of coarse slime separation process at Lvliangshan Coal Washery

LIU Li-wen

(Lvliangshan Coal Washery under Lvliangshan Coal & Electricity Co., Ltd., Huozhou Coal & Electricity Group, Lvliang 033102, Shanxi, China)

The cleaned coarse slime is found to be a bit too high in ash. For solving this problem, an analysis is made of the causes and existing processing conditions together with a general survey of the state-of-the-art of the technologies currently available for the separation of coarse slime both at home and abroad. Based on the result of investigation, it is decided to treat the coarse slime with a separate 3-cone water-only cyclone washing system. Compared with the classifier cyclone originally used, the use of the 3-cone cyclone has led to an increase of the yield of overflow by 13.06 percentage points, a drop of overflow ash by 2.60 percentage points and an increase of underflow ash by 12.03 percentage points, enabling, as a result, more clean coal to be recovered. As evidenced by field operation over the past 2 more years, the performance of the renovated washing system has reached or surpassed the designed expectations in various technical aspects, this bringing about a favorable economic and social result.

coarse slime; cleaned coarse slime; separate washing; 3-cone water-only cyclone

1001-3571(2016)04-0045-03

TD942

B

2016-08-06

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.012

刘立文(1965—)，男，山西省霍州市人，高级工程师，从事选煤生产管理与经营工作。

E-mail:zhaoygang@126.com Tel：13753897756

刘立文. 吕梁山洗煤厂粗煤泥分选工艺改造实践[J]. 选煤技术，2016(4):45-47,87.