伯方选煤厂粗煤泥分选技术改造实践.pdf

伯方选煤厂粗煤泥分选技术改造实践赵 鑫1,孙卫东2,冯思儒1,高少鹏2,张 星2,董 帅2,葛家君2(1.山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司,山西 高平 048400;2.威海市海王旋流器有限公司,山东 威海 264203)摘 要:伯方选煤厂为解决重介系统指标不稳定、介耗高等问题,对现有粗煤泥回收系统进行改造,将原有 FX350 分级旋流器组+弧形筛粗煤泥回收工艺替换为 FX5003 分级旋流器组+FBS2100 粗煤分选机+叠筛工艺。通过试验分析与工艺效果评定,该工艺有效解决了原系统带煤量低、主洗指标不稳定、介耗高等问题,带煤量与精煤回收率明显增加,提高了现场的综合经济效益。关键词:选煤厂;粗煤泥;FBS;叠层高频细筛;高效分级中图分类号:TD94 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(2023)09-0036-06Reform practice of desludge technology transformation of Bofang Coal Preparation PlantZHAO Xin1,SUN Wei-dong2,Feng Si-ru1,GAO Shao-peng2,ZHANG Xing2,DONG Shuai2,GE Jia-jun2(1.Shanxi Lanhua Sci-Tech Venture Co.,Ltd.,Gaoping Shanxi 048400,China;2.Weihai Haiwang Cyclone Co.,Ltd,Weihai,Shandong 264203,China)Abstract:In order to solve the problems of unstable indicators and high medium consumption of the heavy medium system,the existing slime sorting system was transformed,and the original FX350+arc screen coarse slime process was replaced with FX5003+FBS2100+ZKJ1208-D5/2 process,through experimental analysis and process effect evaluation,the process effectively solved the problems of low coal carrying volume,unstable main washing index and high medium consumption of the original system,and significantly increased the coal strip volume and refined coal recovery,which improved the comprehensive economic benefits of the site.Keywords:coal preparation plant;coarse coal slime;FBS;multi-layer high-frequency vibrating fine screen;efficient grading收稿日期:2023-05-06 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.09.008作者简介:赵 鑫(1989),男,山西晋城人,2017 年毕业于太原理工大学采矿工程专业,工学学士,山西兰花科技创业股份有限公司生产技术部采煤工程师。引用格式:赵 鑫,孙卫东,冯思儒,等.伯方选煤厂粗煤泥分选技术改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2023(9):36-41.1 概 述伯方选煤厂为一座设计生产能力 0.45 Mt/a的矿井型重介选煤厂。分选工艺流程为:原煤脱泥有压三产品旋流器分选,粗煤泥经分级旋流器组截粗后进入重介系统分选,煤泥浮选,尾煤泥压滤,全厂洗水系统闭路循环。粗煤泥无分选工艺,原煤经脱泥筛脱泥后,筛下水首先进入FX350 分级旋流器组分级后,溢流进入浮选入料池,底流进入弧形筛后,筛上物再次进入脱泥筛进行分级,脱泥筛筛上物进入有压三产品旋流器分选,精煤磁尾水和中矸磁尾水混合进入分级旋流器,分级旋流器溢流进入浮选入料池,底流进入弧形筛预脱水后和精煤产品一起进入离心机脱水(图 1)。2 存在问题及原因分析对选煤厂现有工艺情况进行分析,确定选煤厂存在以下几点问题:(1)部分脱泥筛筛下水在系统中形成“死循63煤炭加工与综合利用 CAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION No.9,2023图 1 伯方选煤厂原粗煤泥工艺流程环”,从而导致进入重介系统中的煤泥含量偏高,影响重介旋流器的分选效果与处理能力;(2)重介系统中煤泥含量偏高,影响脱介筛脱介效果,影响磁选机介质回收效果,从而导致选煤厂介耗偏高;(3)精煤磁尾和中矸磁尾混合,影响粗精煤泥的灰分,这部分物料回收后直接进入精煤产品中,为保证主精煤产品发热量合格,势必会降低重介旋流器分选密度,从而导致中煤产品含精量升高;(4)现场使用的截粗设备为弧形筛,根据弧形筛的分级特性,使用中存在分级效率低和跑粗严重的问题,因此会造成浮选尾煤跑粗,发热量偏高的问题;(5)目前选煤厂虽然具有脱泥筛,但是未实现实际意义的分级入洗,因此选煤厂处理能力未发挥该工艺的实际处理能力。3 煤泥筛分浮沉特点分析对伯方选煤厂当前入洗原煤进行取样,筛分出小于 1 mm 粒度级进行煤质分析,重点化验该粒度级的粒度组成(表 1)和密度组成(表 2)。表 1 原生煤泥筛分试验数据粒级/mm产率/%灰分/%筛上累积/%产率灰分筛下累积/%产率灰分+0.515.2223.1115.2223.11100.0018.300.50.2528.2413.2743.4616.7284.7817.440.250.1510.6112.2754.0715.8456.5419.520.150.07413.7116.3167.7815.9445.9321.20-0.07432.2223.28100.0018.3032.2223.28合计100.0018.30由表 1 筛分试验可以得出,原生煤泥中主导粒度级为小于 0.074 mm,占比为 32.22%,灰分为 23.28%,需要进入浮选系统。各个粒度级的灰分均超过精煤灰分要求,因此需要分选方能实现有效降灰。原生煤泥中大于 0.15 mm 粒度级占比为 54.07%,灰分为 15.84%,该部分煤泥需要通过分选将灰分降至 10%左右,直接进入精煤系统。表 2 原生煤泥浮沉试验数据密度级/(gcm-3)产率/%灰分/%浮物累积/%产率灰分沉物累积/%产率灰分-1.305.953.405.953.40100.0015.851.301.4050.746.3456.696.0394.0516.641.401.5025.9010.0682.597.2943.3128.711.501.605.0523.8487.648.2517.4156.461.601.803.6045.1491.249.7012.3669.79+1.808.7679.90100.0015.858.7679.9合计100.0015.85由表 2 浮沉数据可得出,原生煤泥中主导密度级 1.3 1.4 g/cm3,占比 50.74%,原生煤泥内灰 6.34%,中煤占比较低,1.51.8 g/cm3密度级占比为 8.65%,+1.8 g/cm3占比为 8.76%。根据浮沉实验数据,绘制可选性曲线,如图2 所示。图 2 可选性曲线查阅可选性曲线可以得出:当精煤要求灰分为 9.00%时,精煤理论回收率为 89.78%,理论分选密度为 1.679 g/cm3,分选密度0.1 含量为4.15%,可选性为易选;精煤要求灰分为 9.50%时,精煤理论回收率为 90.67%,理论分选密度为 1.747 g/cm3,分选密度0.1 含量为 2.48%,可选性为易选。732023 年第 9 期赵 鑫,等:伯方选煤厂粗煤泥分选技术改造实践4 粗煤泥技改方案根据煤泥可选性分析结果,建议使用 FBS 粗煤泥分选机对原生煤泥进行分选。改造后的粗煤泥分选工艺流程为:原煤经脱泥筛脱泥后,与精煤磁尾、中煤磁尾一起进入煤泥水桶,经泵给入一组 FX5003 分级旋流器组进行分级浓缩作业,分级旋流器组溢流进入浮选入料池,分级旋流器组底流自流至 FBS2100 粗煤泥分选机进行分选;FBS2100 粗煤泥分选机溢流自流至 1 台 ZKJ1408-D5 叠层细筛进行高效脱泥,脱泥后的精煤产品与重介精煤一起给入精煤离心机脱水后转运至精煤仓;FBS2100 粗 煤 泥 分 选 机 底 流 自 流 至ZKJ1837 高频筛脱水后,与重介中煤一起进入中煤离心机,最终转运至中煤仓。技改完成后的粗煤泥分选工艺流程如图 3 所示。4.1 FX5003 分级旋流器组分级效果评定从图 3 粗煤泥分选工艺流程可以看出,原生煤泥、精煤磁尾和中煤磁尾经泵给去 FX5003分级旋流器组进行分级浓缩,提前将 0.2 mm 以图 3 伯方选煤厂技改后粗煤泥分选工艺流程下物料进入浮选系统,减少细粒度物料对 FBS 精煤的污染。通过对 FX5003 分级旋流器组入料、溢流、底流进行取样,烘干后进行试验分析,并完成弧形筛的工艺效果评价。分级旋流器组的入料、筛上、筛下粒度组成分析见表 3,弧形筛分配曲线见图 4,弧形筛粒度特性曲线见图 5,工艺效果评价见表 4。表 3 FX5003 分级旋流器组入料、溢流、底流粒度组成分析粒级/mm入料产率%灰分%溢流产率%灰分%底流产率%灰分%+0.520.0027.230.000.0033.0026.230.50.2517.0014.490.287.3625.0014.490.250.12519.009.857.504.1327.0015.850.1250.0749.0012.8716.255.766.0022.87-0.07435.0026.8975.9821.739.0051.89合计100.0020.35100.0017.78100.0022.60图 4 FX5003 分级旋流器组分配曲线图 5 FX5003 分级旋流器组错配物曲线 83 煤炭加工与综合利用2023 年第 9 期表 4 FX5003 分级旋流器组工艺效果评价物料特性评定指标入料灰分/%20.35细粒物正配率/%82.76溢流灰分/%17.78粗粒物正配率/%82.38底流灰分/%22.60分配粒度/mm0.125溢流产率/%38.02Epm0.098底流产率/%61.98综合分级效率/%865.14由表 4 数据可以看出:目前 FX5003 分级旋流器组综合分级效率为 65.14%,分级效率较高;分配粒度 0.125 mm,Epm(平均分配误差)0.098,整体分配误差较小;溢流产率 38.02%,底流产率61.98%。分级旋流器整体分级效果良好。4.2 FBS2100 粗煤泥分选机分选工艺效果评定FBS 粗煤泥分选机是一种利用上升水流在槽内产生干扰沉降和矿浆颗粒悬浮于干扰床层中形成自生介质的分选机1-3。原生煤泥经 FX5003分级旋流器组预先脱泥后,自流至 FBS2100 粗煤泥分选机。分别对 FBS2100 入料(即旋流器底流)、FBS 溢流、FBS 底流进行取样,进行小浮沉试验(试验样品均采用 0.125 mm 筛网脱泥),分析 FBS 分选设备的分级效率。试验结果如表 5所示。表 5 FBS2100 分选入料、精矿、尾矿密度组成结果密度级/(gcm-3)入料占本级/%灰分/%精矿占本级/%灰分/%矸石占本级/%灰分/%-1.364.627.3986.217.12001.31.415.1812.635.6213.130.8218.421.41.57.0322.513.8921.095.4521.361.51.65.3644.423.2347.337.3956.121.61.80.4265.001.0567.2110.6466.241.87.3987.000.000.0075.7087.09合计100.0017.36100.009.93100.0078.44 根据试验结果,FBS2100 精矿灰分 9.93%,尾矿灰分 78.44%,通过灰分平衡可计算出精矿产率 89.15%,尾矿产率 10.85%。根据上述可选性曲线可以得出:灰分为 8.90%时,精煤理论产率为 90.37%,因此,该 FBS2100 的数量效率为98.64%。进而计算分配率,结果如表 6。分配曲线见图 6,FBS2100 浮物曲线见图 7,FBS2100 工艺效果评价见表 7。由图 6 可得出:d50为 1.75 g/cm3,d75为1.92 g/cm3,d25为 1.59 g/cm3。根据公式 Ep=(d75-d25)/2 计算出螺旋分选机的可能偏差 Ep为 0.165 g/cm3;根据公式 I=Ep/(d50-1)计算得出分选机的不完善度 I 为0.22。表 6 FBS2100 分配率计算结果密度级/(gcm-3)平均密度/(gcm-3)入料/%精煤占产物/%占入料/%尾矿占产物/%占入料/%计算原煤/%分配率重产物/%轻产物/%-1.31.2564.6286.2176.860076.860100.001.31.41.3515.185.625.010.820.095.101.7498.261.41.51.457.033.893.475.450.594.0614.5785.431.51.61.555.363.232.887.390.803.6821.7878.221.61.81.700.421.050.9410.641.152.0955.2244.78+1.82.107.390075.708.218.21100.000合计100.00100.0089.15100.0010.85100.00 对表 6 与图 6、图 7 所得数据进行整理可得表 7。由 表 7 可 知:FBS2100 的 数 量 效 率 达98.46%,Ep值为0.65 g/cm3,不完善度为0.22,FBS2100 分选效果良好。4.3 叠层细筛工艺效果评定叠层高频振动细筛,又称叠层细筛、叠筛等,是一种依靠筛网高频振动的振动力与物料本身的重力来实现物料高效分级的分级设备4-6。932023 年第 9 期赵 鑫,等:伯方选煤厂粗煤泥分选技术改造实践图 6 分配曲线图 7 FBS2100 浮物曲线相较与弧形筛,叠层细筛具有以下优势:表 7 FBS2100 分选机工艺效果评价物料特性评定指标入料灰分/%16.56精矿理论产率/%90.37精矿灰分/%8.90d50/(gcm-3)1.75尾矿灰分/%78.44Ep值/(gcm-3)0.165精矿产率/%88.98不完善度 I0.22尾矿产率/%11.02数量效率/%98.46(1)采用叠层设计,最大可实现 5 路并联给料,占地面积小、处理能力大;(2)增加重复造浆技术,提高筛分效率;(3)筛框采用弹簧悬挂支撑,噪音小、功耗低、设备动负荷小;(4)采用柔性聚氨酯筛网,开孔率高(35%45%),筛分效率高(70%85%),筛网耐磨防堵、使用寿命长7-9。FBS 溢流经管道自流至 ZKJ1208-D5/2 型号叠层细筛,分别对叠筛入料、叠筛筛上、叠筛筛下进行取样,进行小筛分试验,判断叠层细筛的筛分效率。根据表 8、表 9 试验数据及工艺效果评价可以看出:叠层筛综合分级效率为 74.37%,分级效率较高;分配粒度 0.23 mm,Ep值 0.099 g/cm3,整体分配误差较小;溢流产率 75.88%,底流产率24.12%。ZKJ1208-D5/2 叠层筛脱泥效果良好。且筛上灰分低于重介精煤灰分,达到预期目标。表 8 叠筛入料、筛上、筛下粒度组成分析粒级/mm入料/%产率灰分筛上/%产率灰分筛下/%产率灰分+0.538.427.7253.008.650.2110.980.50.2528.009.7932.0010.3914.0011.790.250.125 17.3712.0511.0011.6755.0014.150.1250.074 6.0018.910.5010.6115.0028.97-0.07410.2128.893.5013.8715.7937.76合计100.0011.88100.009.73100.0019.76表 9 叠层细筛工艺效果评价物料特性评定指标入料灰分/%11.88细粒物正配率/%82.71筛上灰分/%9.73粗粒物正配率/%91.66筛下灰分/%19.76分配粒度/mm0.23筛上产率/%75.88Ep值/(gcm-3)0.099筛下产率/%24.12综合分级效率/%74.37图 8 叠层细筛分配曲线图 9 叠层细筛错配物曲线04 煤炭加工与综合利用2023 年第 9 期5 经济效益分析原系统入洗能力 150 t/h 左右,改造完成后,带煤约 170 t/h,精煤产率增加 1.13%,取得较好的经济效益。5.1 产能提升经济效益入洗 1 t 原煤加工费按照 10 元/t 计算,则入洗量提升可创造效益为:年可提升产能=20t/h16h/d330d/a=10.56万 t。则入洗量提升可创造效益=10.56 万 t/a10元/t=105.6 万元/a。5.2 精煤回收经济效益中煤精煤市场差价按照 300 元/t 计算,则选煤厂年可多创造经济效益为:年精煤产量增加=100t/h 16h/d 330d 1.13%=0.6 万 t。年精煤产率提升增加利润=0.6 万 t300 元/t=180 万元。5.3 降低介耗经济效益改造后,吨煤介耗下降 0.75 kg,年介耗降低量=0.75kg/t45 万 t=337.5t。介质单价按照 900 元/t 计算,年节约介耗成本=337.5t900 元/t=30.38 万元。5.4 综合经济效益分析综上所述,改造完成后,直接效益为:105.6 万元/a+180 万元/a+30.38 万元/a=315.98 万元/a。6 结 语伯方煤矿选煤厂粗煤泥精细分级改造项目,有效解决了重介质主洗煤泥含量大而造成带煤量低、介耗高等问题,技改后,粗精煤泥灰分略低于主洗重介质精煤灰分;采用 FX5003 分级旋流器组+FBS2100 粗煤泥分选机+ZKJ1208-D5/2叠层筛对粗煤泥分选效果明显,各设备的单机检测分选、分级效果良好;且有效提升了系统原煤带煤量,介耗明显降低,大大提升了选煤厂综合经济效益。参考文献1 尚 明.TBS 干扰床分选机内颗粒的受力分析及沉降规律研究 J.陕西煤炭,2017(S1):63-68.2 陈志强.上升水流对干扰床分选机分选效果的影响分析J.选煤技术,2018(3):26-28.3 谢广元.选矿学 M.中国矿业大学出版社,2016.4 李臣威.炼焦中煤解离再选试验研究 J.煤炭科学技术,2016,44(10):203-209.5 余标飞.德瑞克叠层高频细筛在梁北选煤厂粗精煤回收中的应用 J.选煤技术,2011(3):28-29.6 阎志刚,闫秋凤,张星,等.叠层高频细筛在天宏选煤厂的应用 J.选煤技术,2017(3):43-45,49.7 张 星,阎志刚,闫秋凤,等.叠层高频振动细筛在粗煤泥脱泥降灰中的应用实践 C/2017 年全国选煤学术交流会论文集.北京:中国煤炭学会,2017:115-117.8 黄瑞文,王治帅,崔瑞峰,等.叠层细筛在新元选煤厂粗煤泥技改中的应用 J.煤炭加工与综合利用,2022(4):42-46.9 袁庆海,张光伟,徐来栋,等.花园煤矿选煤厂分选工艺系统技改实践 J.选煤技术,2022(2):49-53.(上接第 35 页)7 张明旭.选煤厂煤泥水处理 M.徐州:中国矿业大学出版社,2011.8 谢广元,等.选煤厂产品脱水 M.徐州:中国矿业大学出版社,2004.9 班海俊.李家壕选煤厂精煤离心脱水试验研究 J.煤炭加工与综合利用,2017(3):16-19.10 贾利国.浅析提高煤的水分测定准确性 J.煤质技术,2012,27(5):22-23,31.11 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