TBS粗煤泥分选机在太西洗煤厂的应用效果

杨 程

(神华宁夏煤业集团有限责任公司 太西洗煤厂，宁夏 石嘴山 753000)

宁夏汝箕沟矿区太西无烟煤资源主要赋存于侏罗纪延安组煤系地层，可采煤层有6层，煤层总厚度为12.36 m，地质结构相对较为简单，便于开采。汝箕沟矿区开采历史悠久，截止2015年底预计剩余可采储量仅为2.0亿t左右。根据汝箕沟矿区规划、生产能力和煤层赋存条件，神华宁煤集团将汝箕沟矿区逐步改为露天开采。

由于开采方式的转变，并且随着开采机械化程度不断提高，太西洗煤厂入洗原煤中煤泥含量逐渐升高，且不同程度地含有风化煤、氧化煤、水锈煤等劣质煤。在此种煤质条件下，太西洗煤厂应用的3GDMC1300/920A型三产品重介质旋流器和FCSMC-3000型旋流微泡浮选柱，一定程度上降低了介于重选和浮选粒度交界附近粗煤泥的分选效果。在浮选中具有更高选择性的旋流微泡浮选柱的应用使得浮选分选粒度上限下降，而对该粒度范围内粗煤泥的分选，是现有洗选工艺的薄弱环节，严重制约了精煤产率及精煤质量的提升。解决好粗煤泥环节的有效分选问题，减少精煤污染，对于保证全粒级精煤质量、实现精煤产率最大化和提高选煤厂的经济效益具有重要意义。

关于浮选入料跑粗问题，尤其是煤泥中含有风化煤、氧化煤、水锈煤的问题一直是浮选作业面临的难题。近些年来，选煤行业普遍认为以重选替代浮选是解决问题的有效方法。选煤行业常用粗煤泥分选的重选设备有：煤泥跳汰机、煤泥重介质旋流器、螺旋分选机、干扰床等[1]。经过比较，太西洗煤厂决定采用干扰床进行粗煤泥的分选。

1 干扰床分选工艺应用

1.1 干扰床分选原理

干扰床(以下简称TBS)的分选原理是：在顶水的作用下，物料在干扰沉降过程中按密度形成床层，轻产物在床层上方由溢流口排出，重产物在床层下方由底流口排出，从而实现轻、重产物的分选。TBS的两个重要分选参数是顶水压力和床层密度。通过设定床层密度和顶水压力来调节床层、控制给排料量，每次设定或调节参数后，通过PID参数调节方式控制排料，通常0.5 h即可使床层达到新的稳定平衡状态[2-3]。TBS分选原理示意见图1。

图1 TBS分选原理示意

1.2 TBS分选工艺流程

太西洗煤厂二分区采用TBS替代现有螺旋分选机的粗煤泥分选工艺流程如图2所示。煤泥水经水力旋流器处理后，底流给入TBS，溢流进入浮选入料池。TBS分选出的精矿通过弧形筛、煤泥离心机脱水后掺入末精煤，弧形筛筛下水、离心机离心液进入浮选精矿池，与浮选精矿一起通过加压过滤机回收；TBS的尾矿经过弧形筛和高频筛脱水后，筛上物掺入中煤，筛下煤泥水进入浮选系统浮选。

图2 采用TBS后的粗煤泥回收处理工艺

采用TBS后新工艺的特点：

(1)TBS入料采用水力旋流器预先分级脱泥处理，确保入料粒度满足要求，减少了细泥对分选效果的影响。

(2)精矿采用弧形筛和煤泥离心机联合脱泥脱水的处理方式，工艺简单、高效，脱水效果好。

(3)入浮煤泥水浓度由原来的120 g/L降低至60～80 g/L，入浮煤泥粒度也基本控制在0.3 mm以下，浮选效果得到了一定改善。

1.3 设备选型

考虑到脱介筛筛缝磨损、筛板松动以及末精煤离心机筛篮的磨损等原因导致粗颗粒增多，设备选型应适当偏大。综合以上计算结果，水力旋流器组、TBS、清水泵、精矿、尾矿弧形筛、煤泥离心机及尾煤高频筛各选择1台。设备选型见表1；TBS主要参数见表2。

TBS分选机选型考虑偏大，是为了满足选煤厂未来产能提升及煤质变化的需要。选用φ500 mm水力旋流器组相比原先使用的φ350水力旋流器，直径更大，对入料量大小的波动适应能力强，分级效果更好，底流呈30 °夹角时浓度刚好满足TBS入料要求。TBS顶水泵应该选择扬程高而流量低的管道泵，以满足顶水压力要求，实现床层的动态稳定。

表1 设备选型

1.4 运行条件分析

1.4.1 TBS入料粒度范围

TBS入料一般在0.2～3 mm。入料粒级越窄，粒度影响因素越小，分选效果越好。利用分级旋流器组能够确保满足TBS入料粒度要求。

1.4.2 TBS入料浓度

TBS入料浓度要求40.0%～60.0%。随着入料浓度的上升，TBS分选过程中错配物总量不断降低，当达到55.0%时，错配物总量最低，然后随着入料浓度的增大，错配物总量又逐渐上升。入料浓度过低或过高，都会对分选效果造成较大影响。

1.4.3 顶水压力和流量

为使床层保持稳定，TBS的顶水压力和流量必须稳定，才能使物料在干扰沉降过程中连续稳定的按密度分选。

表2 TBS分选机性能参数

1.4.4 顶水浓度

选煤厂循环水浓度工艺指标控制要求为不大于5 g/L，基本能够满足顶水浓度要求。顶水浓度过高，会影响分选并对精矿质量造成污染。

1.4.5 生产过程控制分析

(1)TBS操作参数控制：控制器SP设定为1.32～1.36 kg/L，P=0.06～0.07 MPa，Q=20～37 m3/h、入料固体含量控制在40.0%～60.0%。

(2)要严禁粒度超限物料进入TBS，防止大块物料卡在底流重产物出口，影响正常排料。

(3)TBS溢流平缓稳定时，用手指检测溢流量，约为两指时溢流量正好，说明设备工作正常。当出现大幅波动或者翻花现象时，需要调整顶水压力或者入料量，以实现分选过程动态平衡。

(4)与跳汰分选相似，操作工人可根据经验采用探杆来判断床层情况，以适时进行调整。

2 应用效果评价

结合生产实际，对TBS入料性质、分选效果进行了全面评价，结果见表3～表8及图3。

表3 TBS入料及产品小筛分

从表3可以看出，0.125～0.5 mm粒级灰分较低，TBS分选效果较好，随着粒度的进一步减小，分选效果逐渐变差，说明TBS对粗粒煤泥分选较为彻底。

表4 计算入料粒度组成和分配率

由表4可见，各粒级在重产物中的分配率逐渐增加，其中大于0.5 mm粒级最低为9.57%，小于0.045 mm粒级最高达到41.76%，这表明粗粒质量好于细粒，同时粒度对分选过程的影响较大，有大量细泥混入了精矿。

表5 TBS分选机入料及产物小浮沉数据

从表5可以看出，TBS精矿灰分为10.50%，尾矿灰分为52.09%，精矿和尾矿指标都较理想，达到了工艺指标要求。根据表5可以绘制出TBS分选机入料的可选性曲线，见图3。

图3 TBS分选机入料可选性曲线

从图3可以得出，不同质量等级情况下，理论精煤产率及可选性等指标，可以看出这部分物料采用重选，可选性为易选。TBS入料的可选性分析数据见表6。

表6 TBS分选机入料可选性分析

对TBS产品分配率计算结果列于表7。

表7 TBS分选机产品分配率计算结果

根据表7绘制出TBS分选机产品分配率曲线，见图4。

图4 TBS分选机产品分配率曲线

得到分配曲线相关参数：δ50≈1.704，δ75≈1.868，δ25≈1.548。根据分配曲线参数，计算TBS工艺效果如下：

TBS分选机分选工艺效果见表8。

表8 TBS分选机分选效果

由表8可见，该TBS分选机的可能偏差为0.16 g/cm3，数量效率为88.65%，说明TBS的分选精度相对较高。

3 结 论

TBS分选机在太西洗煤厂的成功应用，使该厂二分区粗煤泥处理系统更加完善，精煤产率显著提高。

(1)TBS精矿灰分为10.5%，降灰率达到了44.12%，比螺旋分选机高出7.87%；TBS能够分选出符合指标要求的高质量精煤，能够满足工艺系统需求。

(2)TBS可能偏差为0.16 g/cm3，低于螺旋分选机0.09%；数量效率为88.56%，高于螺旋分选机14.46%。其性能明显优于螺旋分选机，分选精度相对较高。

(3)工艺改造后，选煤厂增加精煤产量3 t/h，计算精煤产率增加0.7%，经济效益明显。

(4)采用该工艺后，粗精煤灰分降至合理范围内，可避免主选精末煤“背灰”现象。

(5)大幅度减少了入浮水量，并确保了浮选入料粒度基本在0.35 mm以下，有利于浮选柱分选。

(6)设备运行稳定可靠，处理能力大。由于采用循环水自压给水，设备本身无运动部件，基本无故障。