基于煤泥减量化的选煤工艺优化研究与实践.pdf

基于煤泥减量化的选煤工艺优化研究与实践陈延伟,孙 良,李伟明(新汶矿业集团有限责任公司 洗煤分公司,山东 新泰 271219)摘 要:新矿集团洗煤分公司为了解决下属选煤厂煤泥产率高、发热量高等问题,结合各选煤厂工艺特性,创新实施了动力煤脱粉入洗、炼焦煤浮精降水掺配和工艺系统升级等改造措施。结果表明,通过上述技术改造,公司炼焦煤选煤厂煤泥产率降低 3.97%,动力煤选煤厂煤泥产率降低 1.07%,实现了煤泥减量化目标,经济效益和社会效益显著。关键词:选煤厂;煤泥减量;脱粉入洗;浮选改造;实践中图分类号:TD94 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(2023)09-0023-04Study on optimization of coal washing process in coal prepration plant based on coal mud reductionCHEN Yan-wei,SUN Liang,LI Wei-ming(Xinwen Mining Group coal preparation branch.,Xintai,Shandong 271219,China)Abstract:In order to solve the problems of high yield,low ash content and high calorific value of coal slime in coal preparation plant,the relevant measures such as de-pulverizing and washing,secondary flotation transformation and slime deep processing were adopted to achieve the goal of slime reduction,and remarkable economic and social benefits were achieved.Keywords:coal preparation plant;slime reduction;fines-removal feed for cleaning;floatation transformation;practice收稿日期:2023-03-28 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.09.005作者简介:陈延伟(1979),男,山东淄博人,2017 年毕业于哈尔滨理工大学经济学专业,经济学学士,新汶矿业集团有限责任公司洗煤分公司运营管理部副主任,助理工程师。引用格式:陈延伟,孙 良,李伟明.基于煤泥减量化的选煤工艺优化研究与实践 J.煤炭加工与综合利用,2023(9):23-26.煤炭洗选作为高效清洁利用的技术手段,是增加企业综合效益的有效途径,为煤炭清洁高效利用提供了前提和基础条件。煤泥作为煤炭洗选过程中产生的副产品,由于其粒度细、水分高、粘度大,存在单价低和销售、储运困难的弊端,给其综合利用带来较大的难度。如果长期堆存,不仅占用大量土地,而且严重污染环境。随着对环境保护要求的不断提高,煤炭入洗比例日益增加,煤泥处理问题越来越严峻。从经济效益、综合利用及国家政策等方面分析,煤泥减量是时代需要,也是企业挖潜增效的重要途径。随着国产选煤设备性能不断提高,煤炭洗选的规模不断扩大,分选深度逐渐加深,煤炭分选向着低能耗高效率的方向发展。朱子琪1以哈拉沟动力煤选煤厂为对象,采用弛张筛将原煤进行6 mm 深度筛分,筛下末煤直接掺配进入混煤,年减少细煤泥产量 60 万 t,混煤发热量可提高33.44 kJ/g;针对全掺配或单独作为一种产品销售工艺,宁煤集团、淮南、晋城等矿区均得到应用,实现了煤泥“微泥化”生产。鲁丹丹2采用粗尾煤泥和浮选尾矿截粗回收工艺,煤泥产率减少约 4.5%;徐学卫3采用二次浮选工艺流程,浮选 精 煤 灰 分 下 降 0.39%,煤 泥 产 率 降 低1.66%;朱干彬4采用浮选矿浆准备器雾化和二次浮选改造,并将浮选尾矿截粗后掺入中煤,浮选精 煤 灰 分 下 降 0.25%,总 精 煤 产 率 提 高0.70%。相较于直接燃烧,在煤炭分选中贯彻煤泥减量化原则,提高煤炭资源回收率,最大限度达到资源合理化利用,可获得更大的经济效益和社会效益。32煤炭加工与综合利用No.9,2023 COAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION 新矿集团洗煤分公司基于“重介不背灰、上游环节为下游环节服务、煤泥减量化、不重复分选”的选煤技术理念,针对下辖 15 座选煤厂存在煤泥产率高、发热量高等问题,通过技术数据分析和工艺系统升级等方式,实现了煤泥减量和洗选增效的目标。1 煤泥水系统存在问题1.1 选煤工艺不完善盲目追求动力煤全入洗,“过度加工”导致煤泥量大。动力煤选煤厂采用全级入洗工艺,产品结构调整灵活、降灰能力强,受煤质变化影响小,能保证外销动力煤和化工用煤的煤质要求,但其工艺复杂,不适用于煤质易碎、精煤粒度要求高的动力煤洗选。且大量末煤的洗选,因煤泥脱水效果差,水分高导致发热量降低,有些选煤厂甚至出现分选产品煤的发热量低于原煤现象,此外当存在易泥化现象时,过多的煤泥进入分选系统,煤泥沉降困难,使得循环水中煤泥含量过高,从而影响分选作业和系统正常运行,降低企业的经济效益。炼焦煤选煤厂浮选环节多采用一次浮选工艺,系统简单、高效。但随着采煤机械化程度的提高以及原煤煤质变差,浮选入料中高灰细泥含量逐渐增大,导致常规浮选工艺在处理高灰、高细泥含量煤泥时,普遍存在分选精度低、精煤灰分偏高、分选效果稳定性较差的缺点;另一方面,当前我国能源消费增速放缓,冶炼行业不断压缩生产成本,要求炼焦精煤的灰分越来越低,质量要求越来越苛刻,导致浮选精煤的质量和产率无法兼顾,严重制约选煤厂的经济效益和市场竞争力。1.2 工艺管理及设备性能较差当前,粗粒级煤炭的分选技术相对成熟,煤炭高效分选的难点与重点在于细粒级分选。煤炭洗选作为典型的分粒度分选,重介系统分选粒度下限可达 0.15 mm,粗煤泥最佳分选粒度范围为0.25 1 mm,浮选环节最佳入料粒度为小于0.25 mm,各分选工艺系统若出现粒度超限、重复分选等情况,或者设备工艺性能达不到最佳状态,均会造成煤泥产率过高。2 煤泥减量化工艺优化浮选系统跑粗、设备性能和工艺系统不完善,均会很大程度影响煤泥产率。因此,必须严格把控各分选环节入料粒度,优化洗选工艺系统,降低煤泥产率,从而提升矿井及选煤厂综合效益。2.1 脱粉入洗工艺动力煤脱粉入洗工艺主要是干法筛分工艺应用。目前国内外较为先进的筛分设备为弛张筛、交叉筛,常用的 6 mm、13 mm 筛分效果可达 90%以上。水帘洞选煤厂原煤提升上井后通过双层圆振动筛实现原煤 70 mm 和 110 mm 分级,大于70 mm 物料人工拣矸后作为块煤产品销售,小于70 mm 原煤由无压三产品重介旋流器分选,得到精煤、中煤和矸石。煤泥处理采用一段浓缩回收粗煤泥+二段浓缩压滤工艺,一段浓缩底流通过卧式沉降过滤式离心机回收后掺入洗混煤产品;细粒级煤泥浓缩后由压滤机回收得到煤泥产品。针对煤泥难沉降压滤、煤泥产品滞销等难题,水帘洞煤矿选煤厂实施原煤弛张筛脱粉入洗工艺改造,原煤经弛张筛 6 mm 分级后,6 70 mm 入洗,精中块破碎后作为高炉喷吹精煤,精末煤、洗末煤与脱粉后 6 mm 以下末原煤掺成洗混煤销售。技术检查结果如表 1 所示。该工艺采用弛张筛对入洗原煤进行 6 mm 选前脱粉,小于 6 mm 末原煤直接通过配煤作为洗混煤销售,有效减少了进入系统的煤泥量,煤泥产率降低 5.38%,年创经济效益 2 000 万元以上,同步缓解了煤泥水处理系统压力,从而达到提升系统处理能力、降低生产运行成本等多重目的。2.2 浮选工艺优化2.2.1 浮选工艺改造协庄选煤厂设计入洗能力为 1.5 Mt/a,采用重介浅槽预先排矸+预先脱泥+有压两产品重介旋流器主再洗+TBS 粗煤泥分选+浮选+浓缩压滤的联合工艺流程,主要生产六级、十级冶炼精煤。浮选环节利用浮选柱对细粒煤泥一段分选,存在浮选精煤灰分偏高、重介精煤“背灰”严重和煤泥产率偏高等问题。结合煤泥浮选分步试验结果(表 2),针对入洗煤层多、煤质变化大等特点,创新采用“浮选42 煤炭加工与综合利用2023 年第 9 期柱+浮选机”二次浮选工艺,其中浮选机采用“3+1”或“2+2”式精矿调节方式5-8,将二次浮选高灰精矿返回浮选入料再选,确保浮选精煤灰分满足要求。改造前后工艺流程见图 1。表 1 弛张筛筛分检查结果粒度/mm入料质量/kg产率/%筛上质量/kg产率/%筛下质量/kg产率/%+2540.4817.8628.8022.820.000.00251557.8825.5450.0039.620.000.0015826.8011.8225.0419.840.000.00866.923.054.843.840.961.07-694.5641.7217.5213.8888.7298.93合计226.64100.00126.20100.0089.68100.00图 1 改造完成前(左)、后(右)工艺流程表 2 浮选入料分步释放试验结果(高灰)产品重量/g产率/%灰分/%浮物累计产率/%灰分/%精 矿26.5129.616.1129.616.11尾矿 14.845.419.6335.026.65尾矿 24.985.5612.9540.587.52尾矿 36.557.3224.1547.9010.06尾矿 49.6510.7852.7558.6817.90尾矿 536.9941.3277.11100.0042.37合计89.52100.0042.37浮选入料经浮选柱分选后,一次浮选精矿自流进入二次浮选入料桶,经矿浆预处理器调浆后进入新增的 XJM-S36-4 型浮选机分选,浮选机一室、二室精矿灰分满足要求,自流进入二次浮选精矿池;三室、四室精矿灰分较高,回到二次浮选入料桶循环,避免了直接进入精矿产品造成灰分超标,实现浮选精矿的深度降灰。一次浮选尾矿及二次浮选尾矿则进入 30 m 尾煤泥浓缩机浓缩沉降,由尾煤泥压滤系统脱水处理后成为煤泥产品。浮选改造完成后,一次浮选尾矿灰分控制在 75%以上,十级、六级二次浮选精矿灰分分别降低至 9%、7.5%左右,比改造前浮选精灰分降低 1%1.5%,降灰效果显著,解决了“重介背灰”现象。2.2.2 浮选精煤降水掺配受浮选精煤粒度组成和传统压滤设备性能限制,协庄选煤厂浮选精煤滤饼水分达 30%,造成浮选精煤掺配困难,不易分散,落地过程中与重介精煤粘附成团,影响产品正常销售,故在生产过程中,存在人为降低浮选精煤产率或停开浮选系统现象,导致优质炼焦精煤资源的浪费。为降低浮选精煤水分,提高精煤产品均质化程度,洗煤公司联合景津压滤公司9,以协庄选煤厂浮选精煤为试验对象,开展现场半工业性试验研究,通过调整试验参数,单室进料空气穿流压滤机滤饼水分最低达 15.40%,具体试验结果如表 3 所示。表 3 浮选精煤降水试验结果精煤产品入料时间/min入料压力/MPa吹风时间/min吹风量/m3水分/%十级高灰3.50.8132.015.43.50.850.616.93.50.850.617.43.50.850.617.33.50.80030.4六级高硫3.50.8103.516.83.50.881.618.8十级高灰3.50.8101.916.73.50.884.116.5平均18.47 协庄选煤厂新增 2 台 HAZ700-25802000-UI 型单室进料空气穿流压滤机,替代原有 KMGZ型普通快开压滤机,浮选精矿水分稳定在 20%以下,通过圆盘给料机将浮选精煤均匀给入精煤带式输送机,并由精煤混配机掺配均匀后成为精煤产品,提高了产品均质化程度,浮选精煤产率提升近 4%,年增加经济效益达 2 000 万元。522023 年第 9 期陈延伟,等:基于煤泥减量化的选煤工艺优化研究与实践2.3 工艺设备管理万祥选煤厂采用预先脱泥+无压三产品重介旋流器+三锥角粗煤泥分选+浮选的联合工艺,由于设 备 工 况 变 差 等 因 素,浮 选 入 料 中 大 于0.25 mm 含量 47.72%,煤泥产率高达 32.11%。为了减少煤泥产率,对万祥选煤厂浮选入料各组成进行检测,有针对性地采取了以下措施。(1)三锥角旋流器底流弧形筛筛下水由直接去浮选,改为去煤泥桶,返回三锥角旋流器重新进行把关分级,形成闭路分级把关。(2)将粗精煤泥高频脱水筛 0.50 mm 不锈钢筛板更换为 0.35 mm 的“V”型筛板,生产期间及时更换超限筛板。(3)新增浮选入料稀释水,浮选药剂制度由复合药剂调整为捕收剂+起泡剂。通过浮选入料跑粗治理和低浓度入浮,浮选入料大于0.25 mm 含量由47.72%降低至6.65%,入料浓度由 70 g/L 降至 5060 g/L,煤泥产率由32.11%降低至 21.43%,尾煤灰分由 50%提升至60%左右。3 结 语通过对新矿集团洗煤分公司下属选煤厂选煤工艺系统的分析研究,创新实施动力煤脱粉入洗、炼焦煤浮精降水掺配和工艺系统升级等改造,公司炼焦煤选煤厂煤泥产率降低 3.97%,动力煤煤选煤厂煤泥产率降低 1.07%,取得了显著的经济效益和社会效益。参考文献1 朱子祺,陶亚东,栗金贵.神东矿区煤泥绿色处置与经济效益探讨 J.陕西煤炭,2012,31(6):12-14,9.2 鲁丹丹.田庄选煤厂煤泥减量改造研究 J.煤炭加工与综合利用,2020(2):29-30,34.3 徐学卫.田庄选煤厂二次浮选工艺的设计与实践 J.选煤技术,2020(3):74-77.4 朱干彬.涡北选煤厂浮选系统优化改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2018(9):33-37,40.5 史英祥.XJM-KS45 型 3+2 式浮选机在吕临能化选煤厂的应用 J.选煤技术,2017(5):27-30,34.6 郭崇涛.涡北选煤厂二次浮选工艺改造与实践 J.选煤技术,2016(4):28-32.7 王 恒.临涣选煤厂二次浮选改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2015(3):29-30.8 胡 刚,王磊,谢保,等.浮选柱与“2+2”浮选机分选工艺的研究与应用 J.煤炭加工与综合利用,2022(8):12-18.9 谌 托.淮北矿业浮选精煤压滤脱水工艺的改进 J.煤炭加工与综合利用,2019(5):15-18.(上接第 22 页)参考文献1 匡亚莉.选煤厂管理 M.徐州:中国矿业大学出版社,2011.2 谢广元.选矿学 M.徐州:中国矿业大学出版社,2012.3 陈建中,沈丽娟,赵跃民.选矿机械 M.徐州:中国矿业大学出版社,2012.4 李小乐,赵 杰,延海龙,等.荣辉选煤厂二次浮选改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2021(12):38-40,45.5 王小楠,张光伟,蒋钢正,等.安居煤矿选煤厂细粒级浮选精煤回收工艺技改实践 J.煤炭加工与综合利用,2020(8):9-11,17.6 李小乐,白少龙,赵 杰,等.荣辉选煤厂对粗煤泥深层次分选分级的改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2022(10):53-56.7 孙明福,纪东东,卢志明.永明煤矿选煤厂粗煤泥回收工艺技术改造 J.选煤技术,2021(2):76-80.8 闫全喜,张悦松,王东彦,等.大屯选煤厂粗精煤回收系统改造实践 J.选煤技术,2022(2):69-73.9 白少龙,延海龙,王亚男,等.荣辉选煤厂稳定瘦精煤质量的试验研究 J.煤炭加工与综合利用,2021(4):72-75.10 戴少康,李梦昆.最大产率原则(等“”原则)在选煤工艺中的应用 J.煤炭加工与综合利用,2014(3):1-5.11 白少龙,王亚男,杨光远,等.武乡荣辉选煤厂介质回收系统优化改造实践 J.选煤技术,2020(4):61-65.12 姜红波.马头选煤厂九龙生产部提高精煤回收率的工艺优化 J.煤炭加工与综合利用,2021(2):23-26.13 郜建海.大远选煤厂提高精煤回收率的实践 J.煤炭加工与综合利用,2021(5):25-28.14 白少龙,吴树明,王亚男.禾草沟二矿选煤车间降低介耗的实践 J.选煤技术,2018(6):115-118,122.15 马茂华,张晓旭.格里坪选煤厂提高精煤回收率环节创新改造的研究与实践 J.煤炭加工与综合利用,2022(10):57-60.62 煤炭加工与综合利用2023 年第 9 期