选煤厂浮选系统现存问题分析及改造优化

范金涛

（汾西矿业新产业发展公司洗煤设备修造厂，山西 介休 032000）

引言

浮选是实现细粒煤以及极细粒煤分选的有效途径，随着矿井综合机械化水平不断提升以及采掘深度增加，生产的原煤煤泥占比也呈增加趋势，浮选在洗选系统中的重要性也随之提升[1-4]。山西某选煤厂为矿井配套建设工程，洗选能力为600 万t/年，原采用的浮选系统主要为Jameson 浮选机。随着矿井开采方式以及采掘深度增加，生产的原煤煤质出现较大变化，选煤厂原有的浮选系统已不能满足要求，导致浮选系统存在分选效果不佳、洗选尾矿灰分含量低等问题。经过前期论证分析，提出在浮选系统中增设2台XJM-KS20 浮选机再选，以便解决浮选系统存在问题。

1 选煤厂浮选系统现存问题分析

1.1 浮现系统结构

选煤厂原有浮选系统采用的Jameson 浮选机主要包括有分离区、接触区两个部分，入料来源于高压入料泵，矿浆由分配器均匀分配至下冲管道中形成高速射流，后矿浆通过喷嘴喷射。在喷嘴作用下形成的高速喷射流可使管路中形成一个负压区，通过负压吸入空气形成气泡，气泡与浮选颗粒碰撞矿化后从底部区域流入至分离柱内；矿化后的气泡在分选柱内上浮构成泡沫层，精选后进入精选槽，浮选尾矿则通过底部锥口排出。具体Jameson 浮选机结构如图1 所示，Jameson 浮选机对极细粒煤泥有较好浮选效果。

图1 Jameson 浮选机结构示意图

1.2 浮选系统存在问题

具体选煤厂原煤浮选系统分选流程如图2 所示，选用的Jameson 浮选机采用的浮选槽为两段式，由于浮选槽矿化区气泡直径一般小于400 μm，因而对浮选中极细粒径煤泥有较好浮选效果，但是对粗煤泥浮选效果不佳，难以有效回收粗煤泥。具体选煤厂浮选入料小筛分试验结果见表1。

图2 原煤厂原浮选流程

表1 小筛分试验结果

从表1 中看出，在浮选系统入料中粒径在0.5 mm以上、0.5～0.3 mm 颗粒占比分别为24.24%、44.44%，粗颗粒煤泥占比相对较高。选煤厂浮选系统选用的Jameson 浮选槽对粗颗粒煤泥回收效果不佳，从而引起浮选尾矿出现一定程度“跑煤”情况，尾矿中灰分含量低。选煤厂现浮选系统存在问题主要为[5-7]：

1）浮选效果差、精煤抽出率低。选煤厂浮选入浮煤质较好时浮选得到的精煤亦存在灰分低、煤泥发热量高等问题，浮选精煤抽出率不理想，导致部分精煤进入到煤泥中，其中精煤产率仅为12.53%、尾矿灰分为45.33%。

2）分选精度精度不高、精煤效果不佳。随着采掘工作面深度及范围增加，浮选入料泥煤占比有所提升，浮选系统原使用的Jameson 浮选机表现出浮选效率不高、精煤效果不佳等问题。

3）经济性差。随着对环保重视程度不断增加，高煤泥需求量不断萎缩，若煤泥销售受限则导致选煤厂煤泥出现堆积，影响选煤厂经济效益；同时煤泥中精煤含量较高也会影响选煤厂经济效益。

对浮选入料中粗颗粒精煤进行有效回收时改善浮选效果关键措施。XJM-KS20 浮选机可实现粗颗粒煤泥有效分选，同时可简化分选流程，不仅可减少占地面积而且可实现入浮煤浆预矿化。因此，选煤厂浮选系统中增设2 台XJM-KS20 浮选机，浮选机单槽有效容积均为20 m3。

2 改造优化分析

在选煤厂原有浮选系统基础上增设2 台XJM-KS20 浮选机，改善浮选效果。XJM-KS20 浮选机结构包括有浮选机以及预矿化器两部分。预矿化器结构包括有稳压管、喉管、喷射器以及扩散管等[8-10]。浮选入料先经预矿化器处理之后，再采用浮选机分选。具体采用XJM-KS20 浮选机结构如图3 所示。

图3 XJM-KS20 浮选机结构图

具体改造优化后的浮选流程如图4 所示，选煤厂浮选系统首先采用Jameson 浮选机进行分选，分选后得到的精煤细颗粒煤泥粒径主要集中在0.074～0.4 mm，Jameson 浮选机分选得到的底流通过XJM-KS20浮选机进行再次浮选。采用XJM-KS20 浮选机后，浮选各项指标均可满足要求，其中浮选精煤灰分、尾矿灰分分别为8.5%～9.0%、55%～60%，浮选机内各浮选槽内液位平稳，可便于浮选调整调节。当浮选入料压力平稳时，矿化器中药剂雾化效果较好，不仅可节省药剂使用量而且可确保浮选机处理量满足选煤厂浮选需要。

图4 改造优化后的浮选流程

浮选系统改造后精煤产率为15.67%、尾矿灰分为60.92%，具体对选煤厂浮选系统改造前后洗选产品质量对比情况见表2。对选煤厂浮选系统改造优化后，浮选精煤产率由改造前的12.53%增至15.67%，浮选尾矿灰分由45.33%增至60.92%，XJM-KS20 浮选机应用后可增加回收浮选尾矿中粗颗粒精煤回收效果，有效弥补原有浮选系统存在问题。在保证产品质量前提下提高浮选精煤产率，并降低资源损失量。从经济方面来说，通过对浮选系统优化改造后，浮选精煤产率提升率约3.14%，预计年增产18.20 万t，按照450 元/t 精煤价格计算，则可直接创造经济效益约8 190 万元。

表2 浮选系统改造优化前后产品指标

3 结语

文中对选煤厂浮选系统存在问题进行分析，浮选系统原采用的Jameson 浮选机对细颗粒分选效果较好，无法实现粗颗粒有效分选，随着矿井浮选入料中粗颗粒占比增加，原有的Jameson 浮选机较差，难以满足浮选系统高效洗选需要。依据现场实际情况，提出采用XJM-KS20 浮选机对Jameson 浮选机浮选得到的尾矿进行分选，提高尾矿中粗颗粒精煤回收率。

现场应用后，选煤厂浮选系统浮选精煤产率由改造前的12.53%增至15.67%，浮选尾矿灰分由45.33%增至60.92%，选煤厂选煤精煤产率提升率约为3.14%，预计选煤厂精煤产量增加约18.20 万t/年，增加经济效益约8 190 万元，浮选改造优化取得较好应用成果。