华晟源选煤厂浮选系统的改造优化与运行效果

魏 华

(泰戈特(北京)工程技术有限公司，北京 100022)

1 概 述

华晟源选煤厂是由泰戈特(北京)工程技术有限公司托管运营的现代化矿井型选煤厂，设计能力1.8 Mt/a，入洗原煤来自华晟荣煤矿。主要可采煤层为3号煤层，属二叠系下统山西组。煤种以贫煤为主，具有低磷、特低硫、中低灰和高热值及高灰融点的特点，可选性属易选。末煤系统工艺：50～1.0 mm级两产品重介质旋流器分选，1.0～0.25 mm级TSS分选机分选，小于0.25 mm级煤泥浮选。浮选精煤采用1台加压过滤机脱水回收，尾煤经浓缩机浓缩后采用快开压滤机回收。

2 存在的问题

(1)浮选精煤和浮选尾煤灰分偏低。在实际生产运营中，浮选精煤灰分约为8%，浮选尾煤灰分约为40%，均低于浮选小试验指标，造成浓缩池表面浮泡较多，特别是井下出现透水时，造成煤表面氧化后，对浮选效果影响更为严重。在生产过程中，浮选精矿桶经常维持高液位，且存在冒桶现象，无法保证浮选机有足够的刮泡量。由于刮泡量少，部分浮选精煤进入浮选尾煤，导致浮选精煤和浮选尾煤灰分偏低。

(2)浓缩池表面漂浮大量泡沫，需人工清理回收。

(3)加压过滤机处理能力低。设计处理能力为60 t/h，实际处理能力为35～40 t/h。① 原煤粒度组成中0.25～0 mm的煤泥量增多，占到原煤总量的18%以上，按照280 t/h原煤分选时，浮选入料量为50 t/h，浮选精煤在40 t/h左右；② 浮选精煤的粒度组成以细粒居多，小于0.25 mm级占到总量的80%以上；③ 浮选精矿桶中含有大量微泡，微泡进入泵体，易形成汽蚀现象，导致流量减小，上料不稳定，泵的处理能力下降。同时含有微泡的浆料进入加压过滤机后，会使滤饼形成较慢，滤饼较薄，导致加压过滤机的处理能力降低。

3 试验与分析

针对上述问题，分析原因如下：

(1)若是增加浮选精煤刮出量，应能解决浮选精煤和浮选尾煤灰分偏低的问题。为此，选煤厂针对浮选机的处理能力进行了试验，试验中允许浮选精矿桶冒桶，以保证浮选机的浮选效果，同时尽量将浮出的精煤全部刮出。对试验期间的浮选入料、浮选精矿和浮选尾煤进行采样化验，浮选精煤灰分达到9.5%，浮选尾煤灰分达到60%左右。若浮出的精煤全部刮出，则可满足实际需要，所以提高对浮选精矿的处理能力成为解决实际生产问题的关键。本选煤厂浮选精煤采用1台120 m2的加压过滤机进行脱水，处理能力低，限制了浮选处理能力的提高，导致浮选精煤和尾煤灰分难以进一步提高。

(2)由于浮选机刮泡量少，致使浮选机内的低灰泡沫和药剂残留太多，随浮选尾矿进入浓缩池的药剂不断积聚，浓缩池中低灰细泥含量较高，易产生泡沫，造成浮泡积聚。减少泡沫的途径是减少精煤进入浮选尾煤的流失量或控制进入浓缩池的残余药剂量。

(3)因入料浓度低，浮选精煤矿浆浓度同样也低，导致加压过滤机排料周期长，甚至造成浮选精煤缓冲桶发生溢流，极大的限制了处理能力，成为整个浮选系统的瓶颈问题。加压过滤机处理量降低后，增加了板框压滤机处理压力，若增加压滤机台数，现有风机供风量不足，需要增加低压风机数量。为了提高浮选精煤回收率，加大了浮选机加药量，同时增大浮选槽精矿的刮出量。采取该措施后，带来精矿粘性增大，同时也导致系统循环水质恶化，进而使进入加压过滤机的精矿脱水受影响。需要增设精煤压滤机来回收浮选精煤。

基于以上分析，本次改造的关键是提高浮选精煤脱水系统处理能力，使浮选机的处理能力得以提高，进而提高浮选精煤灰分、浮选精煤回收率以及浮选尾煤灰分。为提高浮选精煤脱水设备的处理能力，在生产现场对如何提高现有加压过滤机处理能力进行了二次加药、调节上下滤液阀门开度等多项试验，虽然有一些效果，但不足以解决根本问题。

4 系统改造优化方案、技术分析与措施

4.1 增加1台精煤板框压滤机

(1)与现有加压过滤机系统相比，快开压滤机系统简单，管理方便。

(2)结合现有厂房的布置情况，新增压滤机可以安装在原有厂房内。可将原块煤出厂胶带机拆除后，利用该厂地布置，对原有系统改动量较小，投资相对较少。

(3)作为加压过滤机处理量的补充，压滤机与加压过滤机并联工作，共同处理浮选精煤。同时可将加压过滤机的部分滤液由压滤机处理，可减少浮选入料量，增加浮选机的入料浓度；压滤机的滤液排至浓缩池，可减少浮选药剂进入浓缩池的残留量。

鉴于加压过滤机与板框压滤机均为集中卸料，但与加压过滤机不同之处是，板框压滤机的卸料时间可以在一定程度上进行调节和人为干预。但即使如此，精煤出厂胶带机的瞬时增加量依然比较大。故本方案需对精煤胶带机进行调速，由原来的2.5 m/s增加到3.15 m/s。

改造后的工艺流程见图1。部分浮选精矿和加压过滤机滤液进入新增加的板框压滤机入料桶，矿浆经泵打入板框压滤机脱水回收，回收的精煤经煤泥收集刮板转载进入末精煤胶带。将新增加的煤泥水桶与原有加压过滤机入料桶连通，相当于增加了煤泥水桶体积，增加了浮选精矿的缓冲和消泡时间。

图1 浮选精矿脱水改造工艺流程示意

新增板框压滤机的压滤面积为450 m2。考虑到矿浆浓度较小，且矿浆中存在微泡，板框压滤机预计每小时可工作1～2个循环，处理能力为8～16 t/h，可有效缓解加压过滤机处理能力紧张的问题。

4.2 方案优化注意事项

(1)新增1台板框压滤机后，需检测选煤厂现有风机供风量能否满足正常生产需要。

(2)主厂房至转载站精煤带式输送机带速由2.5 m/s提速到3.15 m/s后，与之衔接的带式输送机输送量能否满足生产需求，转载点溜槽是否出现堵压现象，这些均是需注意的问题。

4.3 技术分析与措施

(1)通过掺入浮选精煤，能够使小于0.045 mm的细粒级产率大大降低，保证了后续处理过程的顺利进行。现有技术已经支持对二段浮选作业的浮选精煤进行脱水回收，以提高浮选药剂的使用效率，降低其投放量。受限于目前的技术水平，在进行浮选时想要达到更好的作业效果难度很高，但是却可以实现对精煤灰分的控制，减少相应药剂的投放。

(2)经专门实验，对药剂进行乳化，可以大幅度提升浮选速度，从整体上降低药剂的投放量，并且改善浮选过程，从而大大提高精煤产率。目前最常见的乳化设备为迷宫式乳化系统和射流乳化系统，前者的破乳时间最低为16 s，最高可以达到36 s。对比实验表明，使用乳化剂后，药剂的使用效率得到了提升，柴油的消耗量大幅降低，平均可以节约30%。同时起泡剂的投入量也可以降低1/4，而精煤产率与传统生产方式相比则能够提升约0.5%。

4.4 稳定浮选指标的措施

(1)严格控制入浮煤泥粒度，如果浮选的煤泥粒度超过0.5 mm，就会对精煤的回收率造成明显影响，在运行过程中会出现跑煤情况，而且影响后续脱水和尾煤澄清作业的最终质量。

(2)严格控制浮选准备作业，矿浆准备与浮选组成浮选系统，要根据不同浓度、粒度情况及时介入调整，使其始终能够保持在正常的生产状态，确保生产效率。

(3)平时要频繁检查，以减少问题出现后的反应时间，使工作人员能够及时掌握相关情况，并根据不同情况进行及时调整，确保最终产品质量合格。由于浮选入料经常变化，为了保证最终产品质量，工作人员需要根据不同情况要求，掌握多种操作方法，并且能够明确在哪种要求下应该选择哪种操作方法，通过在日常工作巡检中发现问题，并根据不同特征及时准确的做出判断与干预措施，这对于人员的工作技能素养有很高要求，同时还需要有丰富的工作经验作为支撑。

(4)设备运行时工作人员应确定其运行状态，如有问题需继续校对。施工工艺也需要按照相关的流程进行操作。此外，安全生产也尤为重要，要在安全运行的前提下确保机器的稳定状态。如浮选机的叶轮磨损后，其轴向和径向间隙增大，会直接影响浮选机的吸气量，同时还影响叶轮的搅拌强度，必须定期检查，及时更换，以保证浮选机在最佳状态下运行。

5 浮选系统改造优化后的效果

5.1 浮选精煤产率

在对浮选系统进行优化之后，产品灰分稳定率和浮选精煤产率相对系统优化之前有了大幅度上升。优化前的灰分稳定率为50%，优化后达到了70%左右。在系统优化之后，提高了加压过滤机的处理效率，降低了对浮选生产系统的影响，使得浮选精矿能够得到及时有效的处理。系统优化之前，浮选精煤产率在7.5%左右；系统优化之后，浮选精煤产率提升到了8.5%左右。按照每个月处理原煤量50 万t计算，浮选精煤销售价格以400 元/t 计算，则每个月的销售额可增加200万元左右。

5.2 浮选药剂用量

在确定最佳药剂制度的情况下，每吨干煤泥药剂用量为1.49 kg，其中包括捕收剂0.82 kg，起泡剂0.67 kg。2017年2—11月对药剂用量进行数据统计后发现，本阶段原煤入选量为5.10 Mt，其中浮选入料量所占比例为16%，即入浮煤泥量为86.70万t；而两种药剂单耗量分别为0.97 kg/t和0.60 kg /t，药剂总用量为1.57 kg /t；由此可以计算出，每吨干煤泥节省的药剂量为0.08 kg，按照每年6 Mt原煤处理量计算，每年可以节省的药剂量为76.80 t，所节约的药剂成本达到300万元左右。因此，在对浮选系统改造优化之后，可以有效解决华晟源选煤厂目前存在的问题，使选煤厂浮选系统的生产效率明显改善，并增加经济效益；同时有效降低了浮选药剂的消耗，显著改善了以前所存在的污染问题。

6 结 语

华晟源选煤厂浮选系统改造优化方案是根据生产过程中遇到的实际问题，经过试验、分析、优化后提出的创造性方案，并相应提出了实施的

建议与措施。经过改造优化，顺利解决了原浮选系统存在的实际问题。