大地选煤公司洗煤生产工艺的优化设计与应用

张梦瑶

（山西省大同市同煤集团大地选煤公司，山西 大同037001）

0 引 言

大地选煤公司的入选原煤主要是气煤，少量1/3的焦煤，灰分成分以SiO2、Al2O3为主，原煤的灰分为33%，富灰、极低硫磷，发热量在4 000 大卡，具有高发热量、高灰熔点、高挥发分煤，经选煤厂入洗后，降低了原煤的灰分，提高了发热量，实现矿井原煤全部入选[1]。

大地选煤公司目前使用的选煤工艺是跳汰洗煤工艺[2]，这种工艺方法的分选精度不高，分选出的产品质量不稳定，带煤损失率较大，洗煤的效率不高，难以满足现在原煤从优到差的可选性变化要求，加上一些设备的老化，难以满足现在生产的需要。因此，要彻底优化洗煤工艺，从根本上解决洗煤过程中存在的问题。

1 重介质旋流器

原煤中含有煤、矸石和夹矸煤，其密度一般在1.20～2.60kg 范围内，密度处于中间的介质，可混入不同密度的杂质。重介质旋流器是通过密度分选不同的产品，将高于重介质密度的产品称为浮物，将低于重介质密度的产品称为沉物，浮物由于密度大，漂浮在液面上，沉物由于密度小，沉落在选槽底部，通过溢流及机械等方法将其排出[3]。重介质旋流器工作示意图如图1 所示。

图1 重介质旋流器工作示意图

煤在重介质中承受的浮力为：F=Vρg

煤在重介质中的重力为：G0=V（δ-ρZJ）g，重力加速度为：g0=V（δ-ρZJ）g/δ

在重介质中满足下列条件时，煤粒会出现上浮和下降。

1）当δ＞ρZJ时，g0与g的方向相同为正值，煤粒下降。

2）当δ＜ρZJ时，g0与g的方向相反为负值，煤粒上浮。

3）当δ=ρZJ时，煤粒在介质中的任意位置悬浮着。

在对原煤分选的过程中，要确保重介质的密度在δ2 ＞ρZJ ＞δ1 范围内，原煤在进入旋流器后，在其内部产生2 股相反的螺旋液体，在离心力的影响下，不同密度的原煤沿竖直方向分散，流动到与自身密度接近的等密度线周围，要分选的原煤颗粒在包络线的四周流动，便于再次进行分选，密度较小的颗粒在旋流器中沿螺旋液上升，从溢流口排出，密度较大的颗粒在旋流器中沿螺旋液下降，从底流口排出。

2 洗煤工艺优化

2.1 选煤方法

根据大地选煤公司实际情况，对洗煤工艺进行优化，优化的工艺流程为：重介质旋流器分选+煤泥分选机回收+卧式沉降过滤脱水机回收的联合选煤流程工艺。

2.2 分选粒级

采用浅槽分选机分选大于13mm 的原煤，采用重介质旋流器分选13～1.5mm 的原煤，采用煤泥分选机分选1.5mm 以下的煤泥，采用卧式沉降过滤脱水机对0.2mm 以下的煤泥水进行沉降。

2.3 工艺流程

原煤准备阶段。将原煤通过胶带运输机运输到原煤准备车间，去除原煤表面的铁锈，在分级筛中进行筛分，将筛分出+13mm 的原煤进行破碎，破碎后与13～1.5mm 的原煤混合，共同进入下一步分选。

原煤分选阶段。由于旋流器具有低密度的悬浮特性，可以分选出精煤、中煤以及矸石，先在重介质旋流器中首先分选出13～1.5mm 的原煤，经精煤弧形筛筛分，到精煤脱介分级筛中脱介，最后在离心脱水机中脱水后得到精煤；经中煤弧形筛筛分，到中煤脱介分级筛中脱介，最后在离心脱水机中脱水后得到中煤；在矸石脱介筛中脱介后得到矸石，运输到厂外。具体的工艺流程如图2 所示。

煤泥重介分选与回收阶段。将重介质旋流器中分选出的煤经精煤弧形筛筛分后进入分流器，一部分流入煤泥合格介质桶中，经煤泥分选机中分选出精煤和尾煤，精煤进入精煤稀介系统，尾煤进入中矸稀介系统，精煤和中矸稀介系统相互独立[4]，稀介质分别进入精煤、中煤以及矸石磁选机，精煤磁选机中磁选出精煤放入煤泥合格介质桶中，中煤及矸石磁选机磁选出的煤送至一段浓缩机进行回收处理。

图2 重介质旋流器工艺流程图

粗煤泥回收阶段。重介质分选原煤时，分选的精度较高，且分选的下限较低，可以充分保证产品的水分，将精煤磁选尾煤浓缩后得到精煤泥，在弧形筛中进行一次脱水分级，筛上物在卧式沉降过滤脱水机中进行二次脱水回收，得到精煤产品。

煤泥水处理阶段。精煤和精煤泥在弧形筛中分级，筛上物在卧式沉降过滤脱水机中回收，加压过滤机中过滤出的滤液进入浓缩池进行沉降，将底流通过底流泵打入搅拌桶搅拌，通过卧式沉降过滤脱水机得到干煤泥，其中，溢流作为循环水返回厂房进行循环使用，煤泥水系统流程如图3 所示。整个洗水回路是一级闭环回路，节约资源、降低环境污染、实现零污染排放。

图3 煤泥水系统流程图

3 实际应用

将优化后的工艺应用在大地选煤公司，洗选后的精煤灰分为17%，发热量约5 800 大卡，中煤灰分为40%，发热量约3 600 大卡。优化后的原煤入洗量一小时约1 300t，洗选效率按照95%来计算，原煤回收率达51.3%，精煤入洗量1 小时约618t，如果按照每小时618t 来计算，1 年的精煤入洗量约541 万t，比使用原有工艺的年入洗量增加约90 万t，如果精煤和末煤的价格相差约190 元/t，则1 年的收益约17 100 万元，分选出的精煤灰分合格率在95%以上。

4 结 论

1）将跳汰洗煤换成重介质旋流器分选+煤泥分选机回收+卧式沉降过滤脱水机回收的联合选煤工艺，采用密度较低的悬浮液系统，在离心力的影响下，密度较小的颗粒在旋流器中沿螺旋液上升，从溢流口排出，密度较大的颗粒在旋流器中沿螺旋液下降，从底流口排出。

2）通过实际应用，结果表明：洗选后的精煤灰分为17%，发热量约5 800 大卡，中煤灰分为40%，发热量约3 600 大卡，原煤回收率达51.3%，提高了分选洗煤的效率。