选煤厂粗煤泥深度洗选回收工艺优化设计分析

王勇

（山西西山煤电股份有限公司 镇城底矿，山西 太原 030203）

0 引 言

我国选煤厂常用的粗煤泥回收工艺为“粗粒跳汰/重介分选+细粒浮选”的两段式选煤工艺，或是在前一种工艺基础上，额外增加“粗煤泥回收”的两段半式选煤工艺。相关工艺具有投资成本低、操作简单易行等优势，但由于粗粒跳汰/重介分选与浮选之间的分选粒度衔接效果较差，使得粗煤泥分选效果较差，严重影响煤泥分选系统的整体分选效率。据此，介绍一种粗煤泥深度洗选回收工艺优化设计，提高选煤厂粗煤泥中精煤的分选回收效果，相关工艺优化设计将具有一定的应用价值。

1 工程概况

镇城底矿选煤厂设计有2 套煤泥分选系统，第一套系统的处理能力为600 万t/a，该系统于2007年投产，主要工艺采用“重介分选机+分级旋流器”粗煤泥分选回收工艺；第二套系统的处理能力为400 万t/a，系统可将粒径超过1.0 mm 的原煤经由三产品重介旋流器和水力旋流器进行分选处理后，形成粒径为0.2 ～1.0 mm 的粗煤泥，经过TBS煤泥分选机分选，粒径小于0.2 mm 的粗煤泥经过浮选系统过滤回收，浮选系统尾煤则通过浓缩压滤机进行回收。

2 选煤厂粗煤泥深度洗选回收方案及建设规模

2.1 粗煤泥深度洗选回收方案

基于镇城底矿选煤厂粗煤泥分选工艺流程，将现有工艺中的两产品TBS 替换为三产品TBS，TBS分选后的中煤磨矿后至浮选系统，优化后的粗煤泥流程为粒径0.2 ～1.0 m 的粗煤泥经由三产品TBS分选后，分选出中煤磨矿，煤泥直接通过浮选机进行浮选，尾煤则采用浓缩压滤机进行回收。具体深度洗选回收方案流程如图1 所示。

图1 选煤厂现有粗煤泥深度洗选回收方案Fig.1 Coal preparation plant existing coarse slime deep washing recovery scheme

对选煤厂现有工艺及生产能力进行综合统计分析后，确认选煤厂粗煤泥生产量为68.6 t/h，采用现有粗煤泥深度洗选回收方案后，进入浮选机的磨矿占比为50.73%，磨矿解离后获取的精煤产出率为58.94%，折合到粗煤泥的精煤产出率为29.89%，通过计算确认选煤厂的精煤残留为20.49 t/h。根据镇城底矿选煤厂设计处理能力4.0 Mt/a 进行预测对比，确认采用粗煤泥深度洗选回收方案可提高精煤回收率约2.5%左右。

2.2 建设规模

选煤厂原设计处理能力为4.0 Mt/a，工艺优化设计按照0.2 ～1.0 mm 粒径粗煤泥占比20%，0.2以下粒径细煤泥占比15%进行设计分析。

3 粗煤泥深度洗选回收工艺优化设计及设备选型

3.1 工艺优化设计

粒径为0 ～50 mm 原煤进入选煤厂主厂房后，经直径为1 mm 的脱泥筛脱泥处理，通过三产品重介旋流器分选，分选后续形成精煤、中煤以及矸石三类物质。

精煤经1 mm 的脱介筛脱介后，进入精煤离心机脱水形成精煤产品，精煤脱介筛筛下水除去分流后合介，并与中煤、矸石脱介筛筛下水合介一同进入合格介质桶。

精煤合介、精煤/中煤脱介筛下稀介、精煤/中煤离心机离心液均进入到精煤/中煤磁选机，磁选后的精矿进入合格介质桶。矸石脱介筛下稀介至矸石磁选机，磁选后精矿至合格介质桶。

脱泥筛筛下水、精煤/中煤磁选机尾矿至分级旋流器，设置分级粒度为0.2 mm。分级后底流至三产品TBS 分选，分选后精煤及精煤磁选尾矿至振动弧形筛脱水后，与重介旋流器获得的精煤一同进入精煤离心机，离心脱水后形成精煤产品。

TBS 粗煤泥经由振动弧形筛脱水处理后，至棒磨机模块，磨矿后物质同分级旋流器的溢流进入浮选机，浮选后精煤至加压过滤机脱水，掺入精煤产品；尾煤、振动筛筛下水、过滤机滤液、磁选机磁尾一同通过高效浓缩机进行浓缩处理，浓缩后的煤泥水至压滤机入料桶，通过压滤机回收煤泥，回收后的滤液至浓缩机，与下一循环的材料一同浓缩处理。

3.2 主要设备选型

（1） 浮选设备。通过计算确认工艺优化设计后的浮选系统煤泥水量为2 301.21 m3/h，浓度为74.14 g/L。根据现行设计规则可知，当浮选煤泥水浓度处于80 g/L 以下时，应分别以矿浆处理能力和干煤泥处理能力为浮选设备选型的主要参考指标和校核指标。选煤厂每部现有4 台XJM-S16 型浮选机，总浮选处理能力为2 560 m3/h。结合实际情况来看，选煤厂的干煤泥量为38.4 ～64.0 t/h，而4台浮选机的处理能力约为204.8 t/h，确认现有浮选设备可满足处理需求。

（2） 浮选精煤脱水设备。通过计算后确认工艺优化设计后浮选精煤量约为107.90 t/h。选煤厂现有2 台GPJ-120 型加压过滤机，根据煤炭洗选设计规范中的加压过滤机相关要求，确认加压过滤机的每平方生产能力为0.5 ～0.8 t/h，则单台加压过滤机的生产能力为60 ～96 t/h。考虑到浮选精煤粒度较小，为满足生产需求，应在设计中取加压过滤机的生产能力下限值，单台生产能力为60 t/h，2台共120 t/h，由此可确认浮选精煤脱水设备可满足生产需求。

（3） 其他设备。其他设备包括浮选尾煤脱水设备、煤泥水浓缩设备、TBS 精煤振动弧形筛设备等，相关设备的选型和验证过程与浮选设备和浮选精煤脱水设备基本一致，以下直接说明设备选型及验证结果。

选煤厂现有3 台450 m2压滤机、2 台互为备用的高效浓缩机、2 台BOSB242060 型击打翻转弧形振动筛。以上设备均难以满足选煤厂工艺优化设计的生产能力需求，需要额外增设相关设备。结合工艺优化设计的新增设备，综合确认工艺优化设计中涉及的主要设备选型如下。

TBS 选用直径为3.0 mm 的三产品TBS，共配置2 台TBS；浓缩旋流器组选用FX500×6 型浓缩旋流器，共配置1 台设备；粗煤泥振动弧形筛选用筛孔孔径为0.35 mm 的振动弧形筛，共配置1 台设备；棒磨机采用MB3242 型棒磨机，共配置1 台设备；矸石高频筛采用AHF1836 型矸石高频筛，共配置2 台设备；TBVS 矸石振动弧形筛选用ISB-1.8 型智能振网弧形筛，该弧形筛与高频振动筛搭配使用，共配置2 台设备；压滤机采用3 台800 m2的KZG800-2000F 型压滤机。

4 应用效果

根据选煤厂当地煤炭价格，确定精煤、煤泥的价格分别为794 元/t 和80 元/t，工艺优化前的中煤价格为180 元/t，工艺优化后中煤质量有所提升，价格可达到240 元/t。

根据估算可知，相较于工艺优化前，工艺优化后精煤回收率约增加2.6%；中煤回收率降低1.36%，粗煤泥回收率降低1.86%，总体中煤回收率降低3.22%。选煤厂每年可增加效益为5 428 万元。项目单位加工成本为8.63 元/t，每生产成本为3 452 万元，则实际经济效益为1 976 万元，即采用工艺优化设计后，选煤厂每年可增加利润为1 976万元，可确认工艺优化设计具有较高的应用价值。

5 结 语

镇城底矿选煤厂一种粗煤泥深度洗选回收工艺优化设计，该设计主要包含工艺流程优化、主要设备选型2 部分，结合理论计算分析与工程实施成效可确认，相较于工艺优化前，优化后的工艺可提高精煤回收率约2.5%，应用可增加经济效益约1 976万元，由此可确认优化后工艺具有更强的应用价值，可在后续其他选煤厂粗煤泥回收工艺优化中进行参考应用。