华丰矿选煤厂浮选机与浮选柱联合二次浮选工艺的应用探讨

惠怀寅

(山东能源新矿集团 华丰煤矿选煤厂，山东 泰安 271413)

随着采煤机械化水平的不断提高，煤矿生产的原煤中细粒级煤泥含量随之增加。浮选是目前细粒及微细粒矿物分选的有效手段，是高硫煤脱硫降灰和洁净煤、超纯煤制备的重要方法之一。浮选工艺已成为当前选煤工艺中不可或缺的一环，其工艺效果对洗煤生产具有重要影响。为了充分利用资源，减少环境污染，增加企业效益，对选煤厂浮选工艺的升级改造已受到了企业的高度重视。

1 华丰煤矿选煤厂浮选工艺现状及问题

1.1 浮选工艺现状

华丰煤矿选煤厂为矿井型炼焦煤选煤厂，设计入选能力1.80 Mt/a，主洗“双八”炼焦精煤，即灰分小于8.0%、硫分小于0.8%的精煤产品。选煤主洗工艺为选前脱泥、有压两段两产品重介旋流器分选工艺，原煤通过脱泥筛(筛缝1.0 mm)预先脱泥后进入主选系统。脱泥筛筛下水通过水介三锥旋流器粗煤泥分选工艺分选后，其溢流通过粗精煤振动弧形筛和煤泥离心机脱水后得到粗精煤泥，弧形筛筛下水和离心机离心液进入浮选系统，经浮选机分选后，浮选精矿通过精矿压滤机回收得到浮选精煤；水介三锥旋流器底流通过粗中煤泥振动弧形筛和离心机回收得到粗中煤泥，弧形筛筛下水和离心液同浮选尾矿一起进入尾煤泥回收系统得到煤泥产品。

1.2 浮选工艺存在的问题

(1)随着原煤性质变化及矿井机械化程度提高，入洗原煤中煤泥含量增加，现有浮选系统处理能力不足，高灰细泥伴随浮选精矿进入浮选精煤，造成浮选精煤灰分偏高。

(2)由于原煤中煤泥含量增加，浮选精煤灰分、水分偏高，浮选精煤在最终精煤产品中的占比增加，导致全厂最终精煤产品质量不稳定、精煤水分偏高，给销售带来了新的难题。

(3)虽然煤泥量增加，但浮选系统处理能力不足，严重制约了全厂的洗煤生产，进而影响了矿井的生产，最终影响了企业的经济效益。

2 浮选机与浮选柱联合二次浮选工艺的应用探讨

浮选机是目前国内煤泥浮选使用的主要设备，其特点是处理能力大、入料粒度及入浮浓度范围宽、适宜细粒级物料的分选，但是在处理微细粒矿物方面的效果不是很理想。而一种新的浮选设备——浮选柱却弥补了这一不足，在微细矿粒的分选方面有其独特的优势，其中的FCMC型旋流微泡浮选柱已获得了广泛的应用。

2.1 旋流微泡浮选柱

旋流微泡浮选柱的结构及工作原理如图1所示。旋流微泡浮选柱包括浮选段、旋流段和气泡发生器三部分。浮选段又分为两个区：矿化区和精选区。含气、液相的循环矿浆沿切线高速进入旋流段，在离心力和浮力的共同作用下，在旋流段作旋流运动，气泡和已矿化的气絮团向旋流中心运动，并迅速进入浮选段。旋流段的工作是扫选回收浮选段未来得及分选的精煤颗粒，以利于提高精煤回收率，增加浮选尾矿灰分。气泡在柱体内上升矿化并不断受到清洗，清除夹带的高灰物质，上部较厚的泡沫层以及冲洗水的喷淋作用使精矿的品位大大提高，从而使旋流微泡浮选柱具有很高的精煤回收率和选择性。

图1 旋流微泡浮选柱的结构及工作原理示意

2.2 卧式沉降过滤式离心机

卧式沉降过滤式离心机是一种新型高效的细粒煤泥脱水设备，可用于浮选精煤、浮选中煤、旋流器底流和煤泥等细粒级(小于0.5 mm)物料的脱水，具有脱水效果好、产品水分低、处理能力大、占地面积小、没有辅助设备，系统简单和适应物料浓度变化范围大等优点。其脱水过程包括离心沉降和离心过滤两个阶段。工作时，煤泥浆由入料管给入转鼓中部(柱锥交接处)，转鼓高速旋转产生比重力大很多的离心力，煤泥浆受到强大离心力的作用，固相颗粒会沉降到转鼓的内壁上，而液体将越过溢流口形成离心液排出，这个过程称为离心沉降。在离心沉降段排出大部分液体，这部分滤液浓度低，含有的物料粒度细；在转鼓内装有一个与转鼓转动方向相同、但转速略低于转鼓的螺旋推进装置，转鼓内壁的固相颗粒随着螺旋被推到过滤段转鼓，该段转鼓内壁上装有筛网，对已经进行过离心沉降的固相颗粒再进行一次离心过滤，把固相颗粒中的剩余液体通过筛网排除，形成过滤液。

2.3 选煤厂浮选工艺改造

(1)增设浮选机入料缓冲桶。粗煤泥系统中的粗精煤泥弧形筛筛下水和粗精煤泥离心机离心液进入浮选入料缓冲桶，经入料泵打入现有浮选矿浆准备器，再由现有2台XJM-S16浮选机进行浮选，浮选精矿进入收集池。

(2)新增2台卧式沉降过滤式离心机，主要用于浮选精矿的回收脱水。由入料泵将浮选精矿打入卧式沉降过滤式离心机进行脱水，脱水后的浮选精煤连续均匀的掺入主洗精煤产品中。

(3)新增1台FCMC-3000型浮选柱，用于分选卧式沉降过滤式离心机的离心液。浮选柱的浮选精矿通过现有2台KXGZ500/2000-U精矿压滤机进行脱水，得到的浮选精煤泥通过破碎后掺入主洗精煤产品中；浮选柱和浮选机的尾矿进入煤泥浓缩池，经浓缩压滤得到煤泥产品。

3 浮选工艺升级改造后的特点

(1)通过新增1台FCMC-3000型浮选柱二次浮选，而不是新增并联1台XJM-S16浮选机来提高浮选系统处理能力，这样可以有效避免浮选精煤量增加后，浮选精煤灰分高而造成最终精煤灰分不稳定，出现浮选精煤不能完全掺入主洗精煤而造成的精煤损失。

(2)新增1台FCMC-3000型浮选柱比新增1台XJM-S16浮选机的功耗低。XJM-S16浮选机的电机功率为37 kW，4室共148 kW，刮泡机构两边共4.4 kW。而1台FCMC-3000浮选柱其配套电机只有75 kW。显然浮选柱比浮选机的功耗减少了50%左右。

(3)充分利用浮选机处理能力大、入料粒度及入浮浓度范围宽的特点，提高一次浮选效果，提高浮选处理能力，尤其是提高浮选尾矿灰分，提高浮选精煤回收率。

图2 改造后的浮选工艺流程示意

(4)利用卧式沉降过滤式离心机对浮选机精矿的脱水回收，再次提高了浮选精矿品位，使部分高灰细泥进入离心液。卧式沉降过滤式离心机脱水后的浮选精煤水分低，能够均匀连续的掺入主洗精煤，确保了最终精煤产品质量。

(5)利用浮选柱在处理微细矿粒方面的优势，对沉降过滤式离心机离心液进行二次浮选，对离心液中的高灰细泥进行清除，提高了浮选精矿品位，也进一步提高了精煤回收率。

(6)卧式沉降过滤式离心机+压滤机的联合脱水工艺，可充分发挥各自的优势，保证较高固体回收率和洗水闭路循环。

(7)卧式沉降过滤式离心机可回收60%～70%的浮选精煤，其余30%～40%的微细精煤泥由精矿压滤机回收。卧式沉降过滤式离心机可实现自动化无人值守，大大降低了精矿压滤机司机的工作强度。

4 结 语

华丰煤矿选煤厂浮选工艺的改造取得了很好的效果，浮选精煤质量提高，全厂最终精煤质量得到了保证。采用的浮选机与浮选柱联合二次浮选工艺以及卧式沉降过滤式离心机+压滤机的联合脱水工艺，使浮选机和浮选柱、卧式沉降过滤式离心机和压滤机各设备的优势得到了充分发挥，在各设备的协同作用下，保证了最终的浮选工艺效果。有类似问题的选煤厂，应根据入洗原煤性质、生产现场实际情况及自身工艺特点，不断探索创新最佳浮选工艺，以达到提高精煤回收率、创造最大洗煤效益的目的。