提高煤泥分选精度的工艺研究

孔德涛

（山西焦煤霍州煤电集团，山西 霍州 031400）

煤炭是我国主要的化石能源。根据用途分类，煤炭主要分为炼焦煤和动力煤两种。通过合适的分选加工工艺可以提高煤的灰分，进而提高煤炭的利用率，因此选煤工艺占有重要地位［1］。目前国内主要的分选工艺主要有浮选配合重介洗选和浮选配合跳汰机洗选两种分选工艺。随着煤矿机械化程度的不断提高，煤炭产量逐年增加，开采出的煤炭中颗粒较小的煤含量增加；在煤炭进行粉碎的过程中也间接增加了细粒煤的产量，对该部分细煤粒进行分选回收，可以有效提高煤炭的利用率［2-3］。细煤粒中颗粒尺寸较大的一种称为粗煤粒，采用传统的浮选配合重选很难实现粗煤泥的回收，造成资源的严重浪费［4-5］。如果能实现粗煤泥的回收，既可以实现资源最大限度的利用，也可提高选煤厂精煤的产率，为企业带来巨大的经济效益。本文围绕粗煤泥分选工艺进行了研究，实现了粗煤泥的回收，应用效果良好，为矿井带来巨大的效益。

1 选煤厂工艺介绍以及优化

回坡底煤矿洗煤厂选煤工艺采用浮选配合重介质旋流的成熟工艺进行选煤。该分选系统下，原煤经过分级、破碎后进入分选系统，分选系统对原煤进行分级脱泥后，将粒径大于0.5 mm的煤分选进入重介旋流分选，煤经过脱水后最终分选成精品煤、中等煤以及矸石三类。粒径小于0.5 mm的煤通过分级旋流器，经弧形脱水筛和变频脱水筛选后，选出精品煤和尾煤。精品煤经过过滤机脱水后和重介精煤一起销售，浮选得到的尾煤则经过压滤脱水后以煤泥的方式进行销售。

该分选方式存在以下不足：

1）该分选工艺以浮选配合重介质旋流的方式进行筛选，经过筛选脱除的粗煤泥并没有进行进一步的处理，而是直接进入旋流器进行分选，由于重介质旋流器的分选精度较低，导致颗粒较细的煤不能有效分选，造成了精煤的损失浪费，同时使得精煤的灰分较高；

2）重介质旋流器分选精度的降低，导致煤进入分选机后的破碎程度增加，间接增加了煤泥量，煤泥量的增加使得浮选机工作的功率增加，如果想获得一定量的合格介质，只能增加设备的数量或者浮选入料量；

3）当粗煤泥量较大时，容易造成浮选机的跑偏，为了提高精煤的产率，只能增加药剂量以及药剂浓度，强制回收粗煤泥后，造成精煤质量下降；

4）因为缺少粗煤泥的分选系统，因此系统的分选最小孔径为0.5 mm，导致分选的效率下降，增加了分选系统的复杂性。

因为存在上述问题，因此需要对选煤厂的选煤工艺进行改进。

为了提高粗煤泥的分选，因此对分选工艺进行优化，优化后的分选工艺见图1。从图中可以看出，优化的分选工艺通过增加阻尼干扰床减少了原工艺中的弧形脱水和变频脱水两段的工艺，同时通过阻尼干扰床可以实现高频分选，高频分选可以获得一部分的精煤，床底流则直接进入中煤。同时，一段脱泥过程可以降低筛选孔直径的大小，减少设备的运行功率，降低对设备的损耗，同时分级旋流器可以降低粗煤粒对细煤粒的污染。

2 优化后的分选产品质量统计

对优化后的分选工艺处理量进行计算，可以发现，经过第一段脱泥筛选后，煤泥量占总原煤质量的30.45%，经过分级旋流器得到的底流量占比达到93.97%，根据煤泥量和底流量可以计算得到阻尼干扰床中的入料量占比为28.61%（30.45%×93.97%），整个选煤厂的设计生产能力为2.70 Mt/a，因此可以得到阻尼干扰床的处理能力为0.772 5 Mt（270×28.61%），而阻尼干扰床中的入料灰分值为23.71%，为了确保干扰床煤阶段中煤的灰分值小于10%，因此设定水的流速值为58.32 mm/s，降低入料的速率至3 kg/min，同时调整入料的浓度为0.3 kg/L，这种运行条件下可以保证精煤的产出率最高，达到66.05%。根据以上这些参数可以计算得到不同阶段内精煤和尾煤的灰分、产量等参数。

对于阻尼干扰床段的精煤而言，精煤产率、灰分和产量分别用r1、q1、h1表示，各参数计算结果如下：

r1=28.61%×66.05%=18.9%

q1=270×18.9%=0.510 3 Mt

h1=10%

对于阻尼干扰床尾煤段而言，精煤产率、灰分和产量分别用r2、q2、h2表示，各参数计算结果如下：

r2=28.61%×33.95%=9.71%

q2=270×9.71%=0.262 2 Mt

h2=28.61%×23.71%-18.9%×10%=4.89%

3 效益分析

回坡底煤矿洗煤厂是大型洗煤厂，根据以往的生产经验，洗煤厂中的粗煤泥含量最高能够达到30.45%。按照原分选工艺，分选效果差，设备损耗大，且会增加浮选药剂的消耗，增加了分选的成本。优化后的分选工艺利用干扰床进行分选，可以降低设备的损耗，减少浮选药剂的用量，减少浮选成本的同时，提高了分选效率，具有良好的经济效益。

对于优化后的分选工艺带来的经济效益做以下计算：

矿井原来采用浮选配合重介两段流程进行，该浮选工艺下，粒径小于0.5 mm的煤需全部进行浮选，导致进入浮选机中的煤泥量增加，造成设备的运行压力增大，增加了能耗，长时间的浮选工作导致整个洗煤厂的处理效率低下。系统经过改进后，浮选粒径下降，设备运行压力降低，洗煤厂的煤炭处理能力得到明显提高，达到3.00 Mt，按照一吨煤500 元的价格计算，优化的分选系统共为矿井带来的经济效益S1= （3 000 000-2 700 000）×500/10 000=15 000 万元。

浮选药剂在浮选过程中有重要作用，尤其当原煤中粗煤泥比例较大时，原分选系统下，粗煤泥占比达到30.45%。大量的粗煤泥增加了浮选药剂的用量，统计得到一吨煤泥需要消耗0.4 kg浮选药剂。对分选系统进行优化后，粗煤泥占比明显降低，占比仅有28.61%，浮选压力的降低也减少了浮选药剂的使用量，改造后的系统中每吨煤泥消耗的浮选药剂为0.2 kg，浮选药剂按照8 000 元/ 吨计算，每年带来的经济效益S2=（0.4-0.2）×8 000/1 000×2 700 000/10 000=432 万元。

除浮选药剂的消耗，系统运行还涉及到介质消耗，优化前后介质消耗差异明显，优化前每吨煤需要消耗的介质为2.6 kg，优化后吨煤的介质消耗降低至1 kg，按照每吨介质1 000 元计算的话，每年带来的经济效益S3=1 000×（2.6-1）/1 000×2 700 000/10 000=432 万元。综合统计，分选工艺进行优化后，每年可为企业带来的经济效益为15 864 万元，应用效果良好。

4 结论

本文针对回坡底煤矿原分选工艺粗煤泥分选效果差、设备运行损耗严重、浮选药剂用量大等问题，对分选工艺进行了优化，通过阻尼干扰床可以实现高频分选，一段脱泥过程可以降低筛选孔直径的大小，减少设备的运行功率，降低对设备的损耗，每年可为矿井带来15 864 万元经济效益。