重介中煤破碎再选工艺改造研究

郭 荣

（西山煤电屯兰选煤厂，山西 古交 030206）

炼焦煤是煤炭资源中的一个重要品种。目前，我国炼焦煤选煤厂广泛采用了三产品重介旋流器分选，其中的中煤产品产率一般可达到20%，灰分一般在30%左右。这些中煤产品由于灰分及硫分难以满足用户需求，因此一般无法直接用于炼焦生产，仅能作为动力煤使用，这对于混入中煤的精煤来说无疑是一种损失。因此，对重介中煤合理破碎后进行二次分选，尽可能分离出精煤组份，对于合理利用资源，实现效益最大化具有重要意义。本文以山西吕梁某选煤厂重介中煤为试验样品进行中煤破碎再选试验研究，为中煤再选工艺研究提供一些理论参考。

1 生产现状分析

1.1 生产工艺现状

该选煤厂工艺流程相对简单，采用选前不脱泥无压三产品重介旋流器进行分选，分选粒度上限50mm。其中，精煤在经由弧形筛和直线振动筛脱水脱介后，经离心机进一步脱水后成为精煤产品，中煤和矸石在经弧形筛和直线振动筛脱水脱介后直接落地成为产品。直线振动筛筛下水经磁选机回收介质后进入煤泥水系统进一步处理。工艺流程简图如图1所示。

图1 选煤厂主选工艺流程图

1.2 中煤产品现状

该选煤厂中煤产品产率一般在20%～30%之间。随机选取某一正常生产班次中的中煤产品进行粒度分析，筛分过程参照GB/T477-2008中的有关规定进行，所得数据如表1。

如表1所示，本文所用中煤样品灰分为29.23%，灰分较高。产品粒度主要集中在+0.5mm范围内，产率达到了98.86%，-0.5mm粒级产率极低，仅为1.14%，说明重介产品脱介过程效果较好。随着粒度的降低，灰分呈降低趋势，说明该中煤里的精煤组份相对于矸石易碎。

表1 重介中煤粒度组成

表2 50～0.5mm重介中煤浮沉组成

如表2所示为50～0.5mm粒级重介中煤的浮沉组成情况。本厂的精煤灰分一般要求不高于9.0%，则表2中符合要求的只有-1.4g/cm3密度级产物，但该密度级产率较低，仅为3.64%；同时，当以1.4g/cm3为分选密度时，其±0.1含量高达23.92%，已经属于较难选煤范围，由此可见，对该中煤产品采用直接再选回收精煤的方法并不适用。此外，+1.8g/cm3密度级样品灰分偏低，仅为59.91%，，这说明在矸石组分中普遍夹杂有矿物连生体，也正因这一特点，使得通过破碎手段进行精煤再选的方法成为可能。

2 破碎粒度上限分析

在中煤破碎过程中，当破碎粒度上限不同时，各粒级的产率也会相应变化，尤其是-0.5mm范围内的物料产率会产生较大变化。由于本厂现有主选工艺为三产品重介旋流器，因此考虑在进行中煤再选时仍以该设备为主要分选设备。而对于重介旋流器而言，当样品粒度低至0.5～0.25mm范围内时，其分选精度会显著下降，严重影响产品质量。因此本文在进行原料破碎产物粒度分布统计时将重点考察该粒级的变化情况。

如图2所示为破碎粒度上限不同时，破碎产物中+0.5mm，0.5～0.25mm和-0.25mm三个粒度级的产率变化情况。可见，随着破碎粒度上限的降低，破碎产物中+0.5mm粒级产率逐渐降低，0.5～0.25mm和-0.25mm粒级的产率均逐渐上升，并且在不同的破碎粒度上限情况下，这两个粒级的产率始终基本相同。当破碎粒度上限低于6mm时，0.5～0.25mm和-0.25mm两个粒级的产率上升趋势更加明显。当破碎粒度上限为1mm时，-0.5mm粒级产率之和已基本等于+0.5mm粒级产率。因此，对于三产品重介旋流器分选工艺而已，破碎粒度上限定的过细不利于分选过程的进行。

图2 不同破碎粒度上限各主要粒级产率变化

为进一步评估不同破碎粒度上限下的预期分选效果，对不同粒度上限条件下破碎后的产物分别进行浮沉试验，统计其不同密度级产率，假定中煤再选时的分选密度为1.4g/cm3，统计其±0.1含量，绘制折线图如图3所示。由于重介旋流器的有效分选粒度一般为+0.5mm，因此本文只对各破碎产物中+0.5mm粒级进行浮沉数据统计。

图3 不同粒度上限破碎产物+0.5mm浮沉组成

如图3所示，随着破碎粒度上限的减小，-1.4 g/cm3密度级产率有减小的趋势，并且当破碎粒度上限小于6mm后，这种减小的幅度更加明显。由前文分析可知，随着破碎粒度上限的减小，+0.5mm粒级的产率不断降低；同时，在本厂原煤中，由于煤岩组分相对于矸石更加易碎，因此更多的精煤组份由于过粉碎而进入到了-0.5mm粒级的煤泥当中。而当采用重介旋流器分选时，-0.5mm粒级分选效果较差，精煤组份难以有效回收，也会导致最终的精煤产率下降。

在评价不同破碎粒度上限条件下物料的可选性时，主要参考了分选密度±0.1含量这一指标。由图3中可见，1.4g/cm3分选密度下的±0.1含量随着破碎粒度上限的减小而逐渐升高，当破碎粒度上限大于等于3mm时，1.4g/cm3分选密度下的±0.1含量均在10%～20%之间，属于中等可选；当粒度上限小于3mm后可选性明显恶化，1.4g/cm3分选密度下的±0.1含量大幅上升至21.14%，已经属于较难选煤范围。综上所述，为了达到较好的再选效果，破碎粒度上限应控制在13～6mm范围内。

3 改造措施

由前文分析可知，对本厂中煤进行破碎再选的最佳粒度上限范围为13～6mm。在改造过程中坚持尽可能利用现有系统的改造原则，除了考虑主选系统的分选效果外，还应考虑到煤泥水等辅助系统的生产负荷问题。在本文试验中，破碎粒度上限为13mm和6mm时的预期分选效果基本相同，但破碎粒度上限为6mm时，-0.5mm粒级产率更大，因此对后续煤泥水系统造成的生产负荷更大。综合考虑后，建议将破碎粒度上限控制在13mm。

对于破碎后的中煤，采用0.5mm脱泥入选，增加0.5mm脱泥筛。将+0.5mm粒级破碎中煤直接导入三产品重介旋流器的入料皮带进行重介分选。对于-0.5mm粒级物料，目前在选煤设备领域逐渐兴起的TBS分选机，可实现对1～0.25mm粒级物料的有效分选，可考虑对-0.5mm粒级物料进一步分级，对0.5～0.25mm粒级采用TBS分选，-0.25mm粒级进行浮选。考虑到本厂目前尚未应用TBS分选机，因此可直接对-0.5mm粒级物料进行浮选，回收精煤。

4 结语

对煤炭资源的清洁高效利用是未来煤炭利用领域的一大趋势。中煤作为一种尚未充分开发出使用潜能的洗选副产品，亟需寻找一种有效手段进行充分再利用。本文在现有洗选工艺基础上，结合本厂实际，在尽可能减少基建及设备投资的基础上，对中煤破碎再选工艺进行了探索研究，对于中煤的合理高效利用有一定的参考意义。