天宏选煤厂粗煤泥回收工艺优化研究

郭冬梅，廖祥国，阎志刚

(平顶山天安煤业天宏选煤有限公司，河南 平顶山 467021)

平顶山天安煤业天宏选煤有限公司是一座设计能力5.00Mt/a 的矿区型炼焦煤选煤厂。入选原料主要来自平顶山矿区的丁戊庚组煤，原料煤高灰细矸含量高，泥质化严重，不易洗选[1，2]。在生产过程中，TBS分选的粗精煤灰分超标，直接制约着总精煤产率。为提高企业效益，必须对粗煤泥进行精细分级降灰。

1 问题分析

原设计粗煤泥分选工艺如图1所示。原煤脱泥筛筛下水经过分级旋流器组浓缩分级后，底流进入TBS分选，TBS溢流和精煤磁选机尾矿再次经过分级旋流器组，浓缩分级后，底流经振动弧形筛、立式离心机脱泥、脱水后成为粗精煤产品；溢流进入浮选系统。该工艺在生产中存分级旋流器组底流夹细、振动弧形筛脱泥降灰效果差的问题。

1.1 分级旋流器组底流夹细严重

由图1可以看出：在粗煤泥分选流程中，为保证TBS和振动弧形筛入料要求，均采用分级旋流器组对煤泥水进行预先分级浓缩。水力分级旋流器是一种离心分离设备，在离心力作用下利用两相或多相之间的密度差和粒度差实现分离[3]。按照其工作原理，在正常工作状态下，为保证分级精度，旋流器的给料压力和给料量应力求稳定[4]。

该选煤厂采用FX550-GTX4型分级旋流器组，分别是由4台直径为550mm的小旋流器并联组成的旋流器组，由一台给料泵集中进料，各台旋流器通过阀门垂直安装在径向煤浆分配器上，进入各台旋流器的煤浆保持均衡的压力，以保证各旋流器在相同工况下正常运行。实际生产中，来矿量的多少决定旋流器的使用台数，将使用的旋流器阀门打开、备用的旋流器阀门关闭。为保证正常的入料压力和流量，需不断调节阀门的开关度，操作难度大，不易控制，很难保证每台旋流器的入料流量和压力持续稳定，造成旋流器组分级效果差，底流夹细现象严重。

试验数据显示：用于粗煤泥浓缩分级的旋流器组底流中-0.25mm粒级含量高达52.7%，用于粗精煤浓缩分级的旋流器组底流中-0.25mm粒级含量高达61.9%。粗煤泥浓缩分级旋流器组底流夹细，导致后续的TBS分选作业困难，且增加了后续脱泥降灰作业的难度。

TBS是近年来研究应用和推广的粗煤泥分选主要设备之一。对入料粒度和浓度要求较为严格，其最佳入料粒度在1～0.25mm[5，6]。由于上游分级旋流器组底流夹细严重，-0.25mm粒级的煤泥进入TBS分选机，受分选粒度下限的限制，细颗粒中很大一部分高灰细泥进入TBS溢流，对粗精煤造成污染。

1.2 振动弧形筛脱泥降灰效果差

原工艺中粗精煤脱泥降灰系统包括：分级旋流器组、振动弧形筛和立式离心脱水机。振动弧形筛是粗精煤脱泥降灰的主要设备。TBS溢流进入旋流器组，因旋流器组分级精度差，底流夹细严重，致使振动弧形筛入料中细颗粒含量高，且高灰细泥粘度大，极易堵塞筛缝，单靠一个振动电机不能快速脱除细粒，造成振动弧形筛时常堆料和大面积跑水，严重影响筛分效果，达不到对粗精煤的脱泥降灰作用，最终导致粗精煤产品灰分高。

粗精煤产品筛分试验数据见表1。表1数据表明，TBS有效分选粒度下限+0.25mm的灰分累计仅为6.96%，全粒级累计灰分11.60%，而产品要求粗精煤灰分为10.50%左右。对粗精煤的粒度组成分析可知，-0.125mm粒级的含量高达15.1%，灰分29.69%，这部分高灰细泥主要影响粗精煤灰分。为了保证整体灰分不超标，只能采用降低TBS分选密度的方法进行分选，但这样会造成TBS尾矿带精，影响精煤总产率。

表1 粗精煤产品筛分试验数据

2 改进方案与效果

通过对生产工艺分析可以确定，减少粗精煤中-0.25mm细粒级含量，尤其是-0.125mm粒级的细泥含量，能有效降低粗精煤的灰分。因此，对粗煤泥分选系统进行改造。

2.1 改进方案

1)用大直径旋流器替代旋流器组。水力分级旋流器处理能力与其直径的平方成正比，阻力与直径平方成反比[7]，选煤厂粗煤泥分级需要较大的处理能力和较小的阻力[8]。根据处理量和分选粒度的要求，将分别用于粗煤泥、粗精煤浓缩分级的FX550-GTX4型旋流器组全部更换为∅710mm的大直径水力分级旋流器。一台给料泵对应一台分级旋流器供料，旋流器的入料流量和压力很容易保持稳定。且大直径旋流器具有处理量大、效率高、体积小、性能稳定等优点，能够对煤泥水进行高效分级，提高分级精度。

2)用叠层高频振动细筛替代振动弧形筛。叠层高频振动细筛是一种高效精细分级设备，适用于细粒物的精细分级[9]。其具有高频率、低振幅的振动特点和高弹性聚氨酯筛网，利于物料松散和分层，促使小于分级粒度物料的分离和透筛，分级效率最高可达80%以上[10]。天宏选煤有限公司将原工艺中的振动弧形筛替换为ZKJ1007-D5叠层高频振动细筛，能有效脱除粗精煤中的高灰细泥，降低粗精煤灰分[11-15]。

改造后，粗煤泥分选工艺为：1台大直径旋流器+1台TBS分选机+1台大直径旋流器+1台叠层高频振动细筛，简称“1+1+1+1”工艺模式。工艺流程如图2所示。

图2 改造后粗煤泥分选工艺流程

2.2 改造效果

1)粗煤泥分级精度提高。改造后，由于大直径分级旋流器处理能力大，入料方式合理，入料压力和流量均衡稳定，分级效果有了很大改观。改造前后技术检查结果对比见表2、表3。

表2 改造前后351#旋流器底流粒度对比

表3 改造前后357#旋流器底流粒度分析对比表

由表2可以看出，改造后用于粗煤泥浓缩分级的大直径旋流器底流中-0.25mm粒级含量由改造前的52.7%降至29.2%，细粒级含量减少，改善了TBS入料条件。

由表3可以看出，改造后用于粗精煤分级的大直径旋流器底流中-0.25mm粒级由原来的61.9%降为43.8%，降低了下道工序脱泥降灰的压力。

2)粗精煤中高灰细泥含量明显减少。改造后，对粗精煤产品取样进行筛分试验，数据见表4。由表4可以看出，改造后，在入选原料不变的情况下，粗精煤中高灰细泥-0.125mm的含量由改造前的15.1%降为3.9%。叠层高频振动细筛的应用，成功解决了粗精煤中高灰细泥含量过高的难题，使粗精煤灰分稳定在10.5%左右。相应的+0.25mm粒级灰分由改造前的6.96%上升为9.18%。

表4 粗精煤产品筛分试验数据

3)TBS分选密度和精度大幅度提高。随着TBS入料条件的改善和后续脱泥降灰效果的提升，TBS分选密度大幅度提高，精煤产率也随之上升。

表5 改造前后TBS主要技术指标对照表 %

将大直径旋流器和叠层高频振动细筛共同用于粗煤泥分选，实现了对粗精煤的精细分级和高效降灰。同时使TBS分选密度和精度都有大幅度提高，TBS底流灰分上升了11.39%，总精煤灰分平均下降了0.11%，精煤产率提升了1.85%，每年可为公司多创经济效益4660多万元。

3 结 语

将叠层高频振动细筛和大直径旋流器共同用于粗煤泥精细分级降灰作业，研究选煤厂粗煤泥分选工艺 “1+1+1+1”的新模式，解决了长期困扰选煤厂粗煤泥分选工艺中旋流器组底流夹细、振动弧形筛脱泥效果差的难题。该模式已在平煤神马集团各选煤厂推广应用，为精煤产品质量的提升和产能升级发挥了积极作用。