粗煤泥分选工艺在吕家坨矿选煤厂的应用

魏立勇，李晓刚，刘向东

(开滦(集团)有限责任公司，河北 唐山 063018)

粗煤泥分选工艺在吕家坨矿选煤厂的应用

魏立勇，李晓刚，刘向东

(开滦(集团)有限责任公司，河北 唐山 063018)

针对吕家坨选煤厂粗煤泥含量高，原煤分级脱泥困难，以及原煤截粗系统水力分级旋流器组脱泥效果较差等问题。通过采用三锥角水介质旋流器代替FX600×3水力分级旋流器组并配置相关辅助设备的方式对粗煤泥分选工艺进行改进，有效解决了粗煤泥分选的问题，并改善了重介旋流器及浮选系统的分选效果，提高了原煤小时入选量和精煤产率，同时也为其他选煤厂的改造提供了较好的参考价值。

粗煤泥；三锥角水介质旋流器；粗煤泥分选工艺；原煤截粗系统；介耗

吕家坨选煤厂是一座处理能力为2.4 Mt/a的矿井型炼焦煤选煤厂，于1968年建成投产，该厂主要入选吕家坨矿原煤，原设计工艺为80～13 mm粒级块煤由重介立轮分选，13～0.5 mm粒级末煤由跳汰机分选，<0.5 mm粒级煤泥采用浓缩浮选，并采用火力干燥的方式对浮选精煤进行脱水，浮选尾煤煤泥在沉淀池进行回收。随着开采深度的增加，吕家坨矿原煤分选难度增大，导致精煤产率大幅度下降。为了提高经济效益和实际生产需要，吕家坨矿选煤厂进行了多次工艺系统改造和扩能建设，原煤入洗能力提高到3.0 Mt/a，现有生产工艺为：>13 mm粒级原煤由立轮重介主再选，13～0.5 mm粒级原煤由无压三产品重介旋流器分选，<0.5 mm粒级煤泥采用浓缩浮选，浮选精煤及尾煤由压滤系统回收。入洗原煤煤种为肥、焦煤，主要产品为精煤、块中煤、末中煤、煤泥。

经过多次改造，吕家坨选煤厂主要工艺系统基本完善，近年来，选煤厂入洗原煤中的粗煤泥含量不断增加，造成原煤分级脱泥困难，处理量达不到设计能力，原煤截粗系统处理效果难以保证，末煤重介旋流器系统的负荷加重[1-2]，这些问题不仅制约了正常的洗煤生产，也造成了一定的经济损失。因此，结合生产实际，有必要增加粗煤泥分选工艺[3-4]，即吕家坨选煤厂粗煤泥分选采用三锥角水介质旋流器代替原有水力分级旋流器的方式，对粗煤泥分选工艺进行技术改造，以解决存在的问题，提高选煤效率。

1 吕家坨选煤厂工艺流程

1.1 选煤工艺流程

入选原煤经过湿法分级，将>13 mm粒级部分进入立轮重介分选，13～0.5 mm粒级部分与原煤截粗系统底流脱泥后的物料一起进入三产品旋流器分选，原煤截粗系统旋流器组的溢流及筛下水与三产品重介旋流器系统的精煤磁选机尾煤进入浮选，选煤厂工艺流程如图1所示。

图1 吕家坨选煤厂选煤工艺流程图

1.2 原煤截粗系统流程

吕家坨选煤厂原煤截粗系统流程如图2所示。从图2可以看出：原煤分级筛筛下水(湿法筛分)进入387筛下水池，通过K335煤泥泵将底流引入>28m层面的φ600×3浓缩分级旋流器组进行浓缩分级，分级旋流器组溢流引入387溢流槽自流进入浓缩机，之后进入浮选机洗选。底流经K337弧形筛脱水后进入K338振动筛进一步脱水，筛上物进入三产品重介旋流器进行分选。

2 存在问题与分析

近年来，随着井下采煤机械化程度不断提高，原煤中煤泥含量不断增加，吕家坨选煤厂原煤中2～0.5 mm粒级含量提高20%左右，极大影响了原煤分级及原煤截粗系统的效果[5-6]。

(1)原煤分级系统处理能力达不到设计要求。原煤分级有2个系统，5台双层分级筛。根据GB50359—2005《煤炭洗选工程设计规范》的要求，下层筛按0.5 mm脱泥计算，5台原煤分级筛总处理量为561～748 t/h。但由于原煤中13～0.5 mm粒级含量高，且波动大，0.5 mm粒级分级环节实际处理量接近理论值的下限，约600 t/h，严重制约了选煤厂的洗选能力，增加了选煤成本。

图2 吕家坨选煤厂原煤截粗系统流程图

(2)分级筛下层筛板易跑水，生产连续性差。由于选煤厂煤源多且有效配洗困难，原煤粒度组成变化较大。当13～0.5 mm粒级含量高时，下层筛板处理能力不足，易发生跑水造成皮带打滑现象，造成生产中断，生产连续性较差。

(3)煤泥量增加造成原生煤泥截粗效果难以保证。受原煤分级筛筛面面积小、末煤含量高、脱泥效果差等问题的影响，实际生产过程中原煤分级筛下层筛板(设计为0.5 mm)存在一定程度的跑水问题[7]。为保证洗煤生产的连续性，洗煤厂采取将部分下层筛板筛缝由0.5 mm增加至1.5 mm或2 mm的措施来解决跑水问题，但造成筛下水浓度过高的弊端。筛下水中含有大量>0.5 mm粒级的物料，造成截粗系统中的水力分级旋流器组分级浓缩效果变差。这是由于旋流器组底流含有大量细泥，导致截粗系统的脱泥筛处理能力不足，大量细泥进入三产品旋流器，造成旋流器系统分选效果变差、带煤偏高、脱介困难，旋流器组溢流中也有部分粗粒进入浮选系统，使浮选系统出现跑粗现象[8]。溢流的低灰粗粒精煤难于再回收利用，影响了浮选效果，也造成了精煤损失[9]。

3 改造方案与实施

3.1 工艺选择

目前，我国选煤生产中粗煤泥处理主要采用的方法有以下几种，即高频筛回收粗煤泥，不分选直接掺入末煤中销售；粗煤泥返回主选系统进入旋流器或其它设备分选；煤泥重介洗选；精煤脱介稀介质与中煤脱介稀介质单独磁选，尾矿回收粗精煤泥和粗中煤泥；螺旋分选机分选；干扰床分选机分选；水介质旋流器分选等[10-11]。通过现场生产实际状况并调研分析，结合实验室试验及现场试验结果，吕家坨选煤厂粗煤泥分选采用三锥角煤泥水介分选旋流器分选工艺，同时分选旋流器底流再返回末煤重介系统的方式，以提高选煤效率。

3.2 工艺布置

原煤分级筛的筛下水进入筛下水池，其底流通过煤泥泵打入重介车间九层布置的6台336三锥角水介质旋流器组，三锥旋流器组溢流进入末煤重介旋流器车间，通过车间七层平面布置的4台339高效弧形筛脱泥脱水后，再进入车间六层布置的2台340高频筛进一步脱泥，筛上物料与旋流器精煤共同进入离心机脱水后得到最终精煤，弧形筛与高频筛的筛下水进入浮选系统。而三锥旋流器组底流经原337弧形筛、338振动筛脱水后，随末原煤共同进入三产品重介旋流器，其中吕家坨选煤厂粗煤泥分选工艺流程图如图3所示。

图3 吕家坨选煤厂粗煤泥分选工艺流程图

3.3 改造项目

(1)更换833循环水泵1台套，以提高处理能力，降低煤泥水浓度，现用泵处理能力为1 100～1 200 m3/h。

(2)更换335煤泥水泵1台套，以便提高三锥旋流器组入料压力，现用泵处理能力为1 100～1 200 m3/h。

(3)在三车间28 m标高安装三锥水介质分选旋流器组1套6台，单台处理能力为180～220 m3/h，分选粒级为0.2～2 mm。

(4) 在车间25.3 m和19.3 m标高安装4台高效弧形筛(设备号为3391-4)、2台高频振动筛(设备号为3401-2)，用于三锥旋流器组溢流产品脱水。

(5)安装387煤泥水仓、833循环水仓仓位计，编制自动运行控制程序等，以便实现根据三锥旋流器组的入料压力自动调整335泵频率，根据387仓位自动调整833泵频率。

(6)合并改造旋流器系统精煤和中矸磁尾截粗系统。拆除新厂原0191-2、0241-2分级旋流器组、0211-2高频筛，用于安装高效弧形筛(3391-4)和高频筛(3401-2)。

(7)对涉及改造的管路及配电系统进行升级完善，并做相应的土建加固。

4 改造效果与效益分析

吕家坨洗煤厂粗煤泥分选工艺改造正式投产后，系统运行平稳，原有问题得到了有效解决。通过调整入料浓度、入料压力和溢流管直径等实现了精煤灰分的精确调整，精煤灰分可控区间为11.0%～13.0%，实际精煤灰分介于11.5%～12.5%之间；进入三产品重介旋流器的细泥含量有所减少，改善了分选效果，减少了产品带介量；浮选入料浓度下降，减轻浮选系统压力，精煤综合产率有所提高。

4.1 精煤产率

井下生产衔接情况和各槽原煤产比变化对入洗原煤煤质有一定的影响。2016年1月试验阶段生产14级精煤产率为28.35%，较2015年下半年产率提高了0.25个百分点；生产高灰精煤产率为37.45%，较2015年下半年提高了0.11个百分点。

4.2 末原煤中细泥含量

吕家坨洗煤厂原生煤泥经脱泥后的粗煤泥随末原煤一起进入三产品重介旋流器，该部分物料细泥含量直接影响三产重介品旋流器分选效果[12-13]。三锥粗煤泥分选改造项目将该工艺环节原3361-2分级旋流器组更换为三锥分选旋流器组，两设备底流中细泥含量对比分析见表1。

从表1中可以看出：三锥分选旋流器底流物料细泥含量呈减小的趋势，其中<0.425 mm粒级物料含量累计减少14.35%。在原有3371-2弧形筛、3381-2高频筛脱泥效率不变的情况下，进入三产品旋流器的细泥含量减小，分选效果得到相应改善。

4.3 三产品重介旋流器分选效果

改造前后三产品重介旋流器中煤带精煤、精煤带矸石结果见表2所示。

表1 三锥分选旋流器与水力分级旋流器底流粒度组成对比结果

表2 改造前后三产品重介旋流器分选指标对比

由表2可知：改造后进入三产品重介旋流器的细泥含量减少，分选效果得到改善。生产14级精煤、高灰精煤期间，中煤带精煤分别降低0.48%、0.55%，精煤带矸石降低了0.07%。

4.4 产品带介量及介质消耗

改造完成后，进入三产品重介旋流器的细泥含量减少，比表面积降低，产品带介量也有所下降，有利于控制介质消耗[14]。2016年1月原煤小时入洗完成量为662 t/h，与2015年累计值相比提高了25 t/h。而介耗完成量为1.03 kg/t，与改造前持平，即入洗量提高，介质消耗不变。因此，三锥粗煤泥分选工艺改造后，在原有脱介工艺及入洗量控制条件下，三产品重介旋流器中细泥含量有所降低，产品带介量相应减少，介质消耗呈降低趋势。

4.5 浮选入料浓度

改造完成后，三锥旋流器组溢流经过3391-4高效弧形筛、3401-2高频筛脱水后，筛上产品混入末精煤，相比于原336分级旋流器组溢流直接进入原煤浓缩机，浮选入料中粗粒煤泥减少，浓度呈减小趋势，经检测，浮选入料浓度由120g/L降低至105 g/L。

5 经济效益分析

5.1 开机功率

三锥粗煤泥分选工艺改造前后，设备开、停机功率调整如表3所示。

表3 三锥粗煤泥分选工艺改造前后装机功率对比结果

从表3可以看出：根据开、停机功率调整情况，改造后较改造前功率增加75.6 kW。按照入选量714 t/h、入选原煤3.30 Mt/a、电价0.47元/ kWh计算，每年增加电力消耗349 411.8 kWh，电费增加了16.42万元/a。

5.2 系统维护成本

新增洗煤工艺系统设备维护成本0.2元/吨，按照入洗原煤3.30 Mt/a计算，改造完成后，系统维护成本增加了66万元/a。

5.3 精煤产率

2015年洗选14级精煤与洗选高灰精煤入选原煤比例为45%、55%，改造后综合精煤产率提高了0.17%。按入选原煤3.30 Mt/a、精煤与中煤差价为400元/a计算，精煤产率提高后，可增创效益224.40万元。

5.4 综合经济效益

三锥粗煤泥分选工艺投入后，综合电力消耗、系统维护成本增加及精煤产率提高等因素，每年选煤厂可增创经济效益141.98万元。

6 结语

近几年，粗煤泥分选工艺得到越来越多的应用，吕家坨选煤厂在原有原煤截粗系统上进行了升级改造，三锥粗煤泥分选工艺的成功应用使选煤工艺更加完善，为开滦集团其它选煤厂粗煤泥分选系统改造提供可靠的技术支持。改造后，完成了末煤重介旋流器系统三套精煤、中矸磁尾截粗系统合并改造，吕家坨矿洗煤厂实现>13 mm粒级块煤立轮主再选，13～2 mm粒级末煤三产品无压旋流器分选，2～0.2 mm粒级三锥角水介质旋流器分选，<0.2 mm粒级煤泥浮选四级联合工艺，提高了精煤产率，也使炼焦煤资源得到合理的利用。该应用为粗煤泥分选开辟了新思路，对其他选煤厂改造具有一定的借鉴意义。

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Application of the coarse slime separation process at Lvjiatuo Mine Coal Washery

WEI Li-yong, LI Xiao-gang, LIU Xiang-dong

(Kailuan Liability Limited (Group) Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063018, China)

The problems confronted by the plant are the difficulty in raw coal sizing and desliming operation due to high content of coarse slime in raw coal and poor desliming performance of the hydrocycle battery used for retaining coarse particles. Work is therefore made on improvement of the coarse slime separation system. Through the use of 3-cone water-only cyclone in place of the FX600×3 classifying hydrocyclone originally used and improvement of related auxiliary equipment, there has been seen an improvement of the performance of coarse slime treatment, heavy-medium cyclone and flotation system, as well as increase of treating capacity and yield of clean coal.

coarse slime; 3-cone water-only cyclone; coarse slime cleaning process; coarse particles retaining system; medium consumption

1001-3571(2016)06-0047-05

TD94

B

2016-11-29

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.013

魏立勇(1971—)，男，河北省卢龙县人，高级工程师，从事选煤技术管理工作。

E-mail:weiliyong@kailuan.com.cn Tel：0315-3025158

魏立勇，李晓刚，刘向东.粗煤泥分选工艺在吕家坨矿选煤厂的应用[J].选煤技术，2016(6)：47-51.