选煤厂浮选精煤脱水工艺改造及效果评价

＊李风光

（山西焦煤西山煤电东曲选煤厂 山西 030200）

浮选精煤在我国的洗选精煤中占比高，总量大，在部分地区，浮选精煤占比超过洗选精煤一半以上的情况并不少见，近些年来浮选精煤的占比呈现出了逐年上升的趋势。这是因为采掘条件在不断变化引起的后果，目前对浮选精煤的占比进行改善、提高精煤产品的质量，已经成为了选煤厂生产中的要点，煤炭产业发展需要在产品的质量管理中加强管控力度，革新思想观念，对浮选精煤脱水工艺方案进行改进，制定合理的计划，提高生产水平。

1.选煤厂浮选精煤脱水工艺技术对比

在选煤厂的运行和发展中，选煤技术作为核心的技术手段，始终面临着一大难题，那就是浮选精煤的脱水工艺技术问题。随着我国科学技术的不断发展，浮选精煤脱水的工艺应用已经逐步提高了水平，优化了选煤厂浮选精煤的脱水效果，提高了生产效能，但是在当前的浮选精煤脱水工艺应用中，依然存在着一定的短板问题，难以达到理想的生产目标。

（1）圆盘式真空过滤机。在20世纪的80年代左右，选煤厂的浮选精煤脱水工艺是以多种机器共同协作配合实现生产目的的，例如圆盘式真空过滤机，是主要的浮选精煤脱水设备设施，除此之外，还使用到了多种配套的设备，例如汽水分离器、压风机、设备真空泵，各种设备的联合应用，提高了生产的连续性、高效性，主洗精煤和浮选精煤能够掺混在一起，保持一定的均匀性，提高了精煤的生产质量，见图1。但是该方式的应用，仍旧存在缺陷，那就是需要采取人工的方式卸饼，滤饼的脱落难度高，因此生产过程中需要投入较高的人力成本，消耗大量的人工作业时间。并且浮选精煤的水分占比高，可以超过30%以上，形成了水分超标的精煤质量问题，因此最终的效果并不十分理想。不仅如此，在使用的配套设备方面，要消耗巨大的能量，处理滤液的难度大，生产成本高，煤炭产品的存储、运输和使用均面临着一定的困境。

图1 CP型圆盘式真空过滤机构造

（2）加压过滤机。经过了一段时间的发展，到了90年代的中期，我国已经借助先进的科技手段开发和生产了新的机器，用于浮选精煤的脱水作业——加压过滤机。该设备有效地改进了浮选精煤水分高的问题，降低了浮选精煤的水分占比，将圆盘式真空过滤机设备应用中具有的优势保留下来，继续进行连续的生产作业，优化了整体的脱水效果，取得了显著进步成绩，见表1。但是这种新设备有着高能耗、高成本的短板问题，发生故障的风险高，整个工艺的使用中，需要煤炭企业投入大量的购买成本和维修成本，并且一旦出现故障，将会导致整个选煤厂发生停工问题，严重地影响着选煤厂的生产效率、生产质量。

表1 改造前后过滤效果对比

（3）浮选精煤快开压滤机。为了改进上述问题，浮选精煤快开压滤机被研制成功并推广开来，在煤炭企业得到了广泛的运用，该设备工艺有着较强的工艺处理能力，不需要处理滤液就可以直接投入到下一阶段的水循环系统中，进行合理的再次利用，产品的脱水效果好，浮选精煤的水分低，将过去一段时间内设备设施中存在的不足有效补充和改进。不过在使用浮选精煤快开压滤机的过程中，生产的连续性难以得到有效的保障，需要间断生产环节，进行卸料等活动，无法实现高效、连续的生产。浮选精煤向主洗精煤的皮带上传送时，需要进行定期的间断，以此完成卸料任务，而且经常会在间断卸料的环节发生撒料、堆料现象，对生产环境产生破坏，二者难以实现均匀的混合，导致了主洗精煤的灰分低于浮选精煤灰分，降低了最终的精煤整体质量和性能的稳定性。通过随机的产品抽样检查和化验，若是抽取到的浮选精煤含量大，很容易使得用户对煤炭企业提出质疑，降低了煤炭企业的信用度，甚至引发贸易纠纷问题[1]。

2.选煤厂浮选精煤脱水工艺的改造方案以李村矿井的选煤厂为例

李村矿井中配套建设了李村选煤厂项目，该项目的开发和应用为我国的贫煤无烟煤生产带来了契机，促进了整体的煤矿生产质量和效率的提高，李村选煤厂的建设规模为5.00Mt/a。实施改造方案的过程中，选煤厂的技术人员明确了具体的改造方案和目标，认识到了对浮选精煤脱水工艺进行进一步的改造、是现阶段我国的煤炭生产发展中必须要落实的一项任务，制定了详细的工艺方案，旨在实现工艺升级和优化，向着高效化生产的方向提高工艺水平，浮选精煤脱水工艺改造后以浓缩-脱水工艺为主，使用加压过滤机设备。在具体的改造中，李村选煤厂选择了具有较高国际化水平的大型设备进行生产，以实现浮选精煤的高效脱水目的，建立起了集中控制系统，向世界先进的水平对接。通过将生产中人为影响因素干预排除，提高生产的自动化水平，最大程度地提高选煤厂的运行效率、生产质量，采用顺畅、简单的煤流布置总平面。在选煤方法的应用中，根据用户对煤产品质量的要求和原煤的可选性，采取了多种选择方法，利用重介浅槽分选的方式来选择25～150毫米级块煤，利用TBS干扰床分选机的功能，选择0.25～1.00mm粗煤泥，采取机械搅拌浮选方式挑选出0～0.25mm细煤泥。

将矿井水煤处理车间设置在合理的位置，根据李村选煤厂的实际情况，选择了矿井主井井口房的北侧位置，进行水煤处理的作业，矿井出的毛煤，首先会在带式传输机的运输下来到破碎站，完成破碎后的煤达到了250mm以下后，再输送到原煤仓中。在洗选系统中，使用TBS干扰床分选机，将尾煤与精煤分选出来，按照用户需求和市场的要求进行产品分配，分别将这两种煤配入到混煤和精煤中。利用0～0.25mm细煤泥浮选的方式，将尾煤和精煤分选出来，尾煤脱水后进入混煤产品，流入到销售环节，浮选精煤进入精煤产品中，进行后续的销售环节。完成了产品煤生产之后，要在储运环节运输环节设置地销点，分别建设不同类型的煤产品汽车仓，例如精煤、混煤、块煤、末矸、块矸。值得注意的是，在该项目中选煤厂和铁路专用线是不能同期进行建设的，因此在产品没投入生产的初期阶段，需要结合车流的运行情况，保证汽车外运的过程中具有一定的畅通性。增设汽车装车点，在快速定量装车站的途中合理的布设装车点，使用带式传送机的重锤拉紧间，保证产品煤的储存和运输活动高效的运转[2]。

3.选煤厂浮选精煤脱水工艺的要点

选煤厂浮选精煤脱水工艺的改造中，分别对块煤和末煤，进行了重介分选的工艺处理，可以同时生产出多种不同类型的煤产品，包括精煤、洗混煤、洗块煤。并且末煤和块煤分别的不入洗和入洗要求，也可以在重介分选的工艺处理下同时实现。这体现了此次浮选精煤脱水工艺改造的较强适应性，紧跟市场的需求变化，来调整生产计划，使用先进的进口设备，选煤厂的生产和运行更加稳定、高效。布置顺畅的选煤厂工艺系统，科学、合理地设置物料的流向，提高了选煤厂的生产效率，其运行和管理的自动化水平程度高，实现了高效生产、安全运转的改造任务。

（1）浮选精煤浓缩工艺。对浮选精煤脱水工艺进行改造的过程中，李村选煤厂使用了浮选精煤浓缩工艺，该工艺的使用过程中，要求有关的人员把握工艺要点，提高浮选精煤浓缩工艺的应用效果。在实际的生产作业中，浮选精煤会在浮选系统里规范地投入到生产作业中，直接在精煤浓缩机的处理中实现一次浓缩处理，完成了浓缩作业之后，将会产生两种产物，分别是底流产物和溢流产物。其中质量浓度超过300g/L的底流产物，作为浓缩后的产物向浮选精煤桶转移，经过全方位的喷水消泡后，溢流产物进入到了沉淀区。除了这两种产物之外，还有一些剩余的产物，包括难消泡沫、溢流水，这两种产物将会进入到泡沫分离机中，进行分离处理，当泡沫和液体分离之后，使用螺杆泵，将泡沫送入浮选精煤桶中，低浓度尾矿则进入循环水池，在分离处理的方式下进行生产[3]。

由于浮选精煤当中都是偏细的粒度的精煤，因此经过浓缩工艺的处理之后的底流主要是以泡液分离溢流泡沫为主，此时经过脱水处理，将处理后的滤液返回到浓缩机当中，进行循环利用，脱水后的滤液成为了消泡喷水，被再次使用，实现了对资源的节约。使用浓缩机对过滤机滤液进行浓缩处理，保证该设备处于稳定、高效的运行状态下，可以使浮选床稳定、顺畅地完成溢流任务，利用加压过滤机可以避免出现精煤桶冒料、满料的问题，有效防范了浮选床溢流的发生风险。在精煤浓缩机中使用经过加压处理的滤液，有效实现对滤液的再次使用，滤液已经经过了加压过滤机的有效处理，成为了精煤浓缩及三相泡沫消泡的喷水，对于系统来说，形成了一种保护的作用。因为加压过滤机滤液不再进入到系统中，参与原生煤泥的脱泥，可以有效地降低细泥积聚的风险，保护生产系统的运行稳定性，在重介系统中，水循环量有所减少，降低了最终进入浮选的干矿量和体积量，改善了整体的作业环境，为浮选工作的顺利进行奠定了基础，创造了良好的外部条件[4]。

（2）浮选精煤消泡工艺。在浮选精煤的消泡环节集成多种技术手段，以达到多点、多面的消泡技术应用目标，在加压过滤机的滤液水处理中，有一部分是进入到浮选精煤明渠进行处理的，通过一次消泡进行有效的滤液处理，消泡桶位于精煤浓缩机的入料管位置，在上方设置消泡桶，可以对浓缩机入料管当中的空气进行稀释，起到降低空气含量的作用。第二道消泡工艺是将循环水设置在消泡桶上，可以进行喷水消泡作业，破坏进入浓缩机的三相泡沫，进一步的破裂下，三相泡沫中的空气将会有所减少，第三道喷水工艺设置在了入料桶圆周位置，也就是沿着浓缩机中心入料桶的圆周部位，进行喷水消泡。通常情况下，泡沫在经过了这三次喷水消泡工艺的处理之后，会被大部分消除，为了实现全方位的喷水消泡，可以布置一排喷水管道，沿周边传动浓缩机行走悬臂长度，进行消泡处理，按照悬臂的长度，行走一周之后，可以全方位地实现浓缩机表面的喷水消泡作业。利用多段消泡技术、全面消泡技术，可以减少精煤浓缩机的泡沫中的空气含量，保持泡沫的稳定性，有效地改善了浓缩机的冒料现象，对浓缩机调试前期出现的泡沫层增多问题，实现了及时改进和有效处理。

（3）浮选精煤选择性沉降工艺。该工艺是为了保障浮选精煤产品质量合格的工艺技术，因为在浮选环节，会出现浮选系统精煤灰分偏高的问题，这是由于细泥高灰导致的，并且其中夹带着污染物，因此精煤灰分高的问题改善和处理，需要得到人们的普遍重视。浮选的过程中，一部分浮选精煤会因此损失，浮选效果有限，因此利用浮选精煤选择性沉降工艺是必要的一项技术手段，利用该工艺，需要事先使用选择性絮凝剂，对循环水系统的进入物进行控制。利用选择性絮凝剂的作用，将高灰细泥传入到循环水系统中，再进行经煤浓缩机的絮凝沉淀作业，使用选择性絮凝剂，可以将浮选的工艺效果最大化，充分地发挥出浮选功能，浮选精煤灰分在选择性絮凝剂的作用下，降低了1.34%[5]。

4.选煤厂浮选精煤脱水工艺改造效果的评价

对浮选系统工艺改造目前的效果进行分析和评价，可以发现，目前加压过滤机是公认有效的浮选精煤脱水设备，其应用效率高，浮选精煤在浓缩机内完成一次压缩，微细精煤和剩余三项泡沫进入到泡液分离机当中，进行第2次的矿化和气泡浓缩。加压过滤机中，精煤泡沫和浓缩底流在粗离心液的功能下，得到了有效的处理，入料浓度和入料粒度的指标均有所改善，李村选煤厂的生产质量和效率方面均显著提高，综合精煤产率升高了3.85%。为了实现连续、安全的稳定生产，采取降低浮选床分选效率的方式，增强浮选脱水设备的脱水性能和脱水效率，但是浮选精煤难以充分的回收和利用，浮选的效率低，浮选精煤的抽出率和整体的综合精煤产率受到了负面影响。采取浮选精煤浓缩的处理工艺，浮选精煤的脱水设备应用发挥了最大的脱水功能，提高了脱水效率和选煤厂的生产质量，浮选床的效率大大提高，有了进一步的上升空间，经改造后加压过滤机的运转效率有所提高。

例如该机械的单位面积小时的处理量大大提升，其脱水能耗有所降低，每吨精煤的脱水能耗已经低至每小时12kW左右，改造前，受到入料性质的影响和排料时间的影响，而形成的生产周期长的问题，得到了有效改进，加压过滤机的排料时间控制在90s以内，单位面积处理量大大提升，可高达2.8倍左右。值得注意的是，选煤厂浮选精煤脱水工艺系统的改造后，该系统在能量消耗方面也有着显著的改善效果，每年可以节约大量投入到生产中的电能资源，有效实现了安全生产、高效生产、自动化生产的选煤厂升级目标[6]。

5.结论

综上所述，在选煤厂精煤产品生产和制造中，对于浮选精煤要进行脱水工艺的改造和治理，优化脱水工艺的使用效果，促进煤炭行业的高效率运行，这是提高我国的经济建设水平的主要发展举措。对于浮选精煤灰分波动大的问题进行有效地改善，以降低选煤厂的精煤产品灰分水平，维护煤炭企业的高质量运转，提高煤炭能源的综合利用率，真正实现我国的可持续建设发展目标，增强煤炭企业的行业竞争力。