李政勇 陶有俊 景雷剛 劉 謙 王莉莉

(1.中國礦業(yè)大學化工學院,江蘇省徐州市,221116; 2.河南煤化永城煤電股份有限公司,河南省永城市,476600)

★煤炭科技·加工轉(zhuǎn)化——兗礦集團煤化公司協(xié)辦 ★

TBS干擾床分選機在城郊選煤廠的應用

李政勇 陶有俊 景雷剛 劉 謙 王莉莉

(1.中國礦業(yè)大學化工學院,江蘇省徐州市,221116; 2.河南煤化永城煤電股份有限公司,河南省永城市,476600)

介紹了TBS干擾床分選機的工作原理及其特點。針對城郊選煤廠原煤中煤泥含量大的問題,采用TBS干擾床分選機對城郊選煤廠粗煤泥進行了分選,提高了精煤產(chǎn)率,給選煤廠帶來了巨大的經(jīng)濟效益。

TBS干擾床分選機 粗煤泥 產(chǎn)率 經(jīng)濟效益

AbstractThis paper introduces the working principle and features of TBS teeter bed separator.To address the problem of high content of slime in the infeed coal in Chengjiao Coal Prep, TBS teeter bed separator is used in the separation of the coarse slime in this coal prep.In this way,clean coal yield is increased and the coal prep’s overall economic returns improved.

Key wordsTBS teeter bed separator,coarse slime,yield,economic returns

城郊選煤廠隸屬于河南永城煤電股份有限公司,原設計年生產(chǎn)能力240萬t,經(jīng)改造后生產(chǎn)能力達到500萬t,屬于礦井型選煤廠。煤田內(nèi)各可開采煤層均以無煙煤為主和少量貧瘦煤。選煤廠原煤經(jīng)分級脫泥后,采用塊煤斜輪重介分選,末煤旋流器重介分選,粗煤泥 TBS分選,煤泥直接浮選的聯(lián)合選煤工藝。浮選尾礦濃縮后壓濾回收,浮選精煤采用加壓過濾機脫水。城郊選煤廠主要產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗小粒、末精煤、末原煤、煤泥、矸石。其中洗中塊灰分控制在 13.5%～15.5%內(nèi),洗小塊灰分控制在12%～14%內(nèi),末精煤灰分控制在9.7%～11%內(nèi),洗中塊水分在2.2%～2.3%左右,洗小塊水分在2.7%～2.9%左右,末精煤水分控制在7.0%～8.8%。產(chǎn)品主要為動力用煤,部分地銷,部分外運。末原煤供附近火力發(fā)電廠使用,矸石地銷給當?shù)鼐用窕蛴糜谄渌缆方ㄔO。

1 TBS干擾床分選機簡介

1.1 TBS干擾床分選機應用現(xiàn)狀

TBS干擾床分選機,有的稱搖擺流化床分離器,主要用于粗煤泥分選,分選下限可達 0.15 mm,分選上限為2～3 mm。實踐證明,用TBS分選粗粒級煤泥能取得較好的分選效果。干擾床分選機20世紀 80年代開始進入選煤領域,屬英國MEP公司的專利設備,英國、美國、澳大利亞、南非等國都有生產(chǎn)廠家。經(jīng)過不斷完善,目前該設備已發(fā)展到第4代。美國和澳大利亞的選煤廠已有使用先例,中國貴州的響水選煤廠、盤南煤炭開發(fā)有限責任公司選煤廠,沈陽紅菱選煤廠、西馬選煤廠,徐州張雙樓選煤廠、三河尖選煤廠,河北邢臺葛泉礦選煤廠,河南神火煤電公司梁北選煤廠,河南永城煤業(yè)集團城郊選煤廠,兗州礦業(yè)集團濟二礦選煤廠等近年來都已采用,使用效果比較理想。

澳大利亞第4代干擾床分選機的應用實踐表明,該機分選密度小于1.50 g/cm2,產(chǎn)品灰分可降至10%以下。干擾床分選機的成功應用給粗煤泥分選領域帶來了一次技術(shù)性革命,為選煤工藝的發(fā)展注入了新鮮血液。

1.2 TBS干擾床分選機的分選原理

礦漿切向給入設備的入料井,按預定的壓力和流速由泵將水打入分選機底部的分配器,通過紊流板均勻分布到干擾床分選機底部,形成向上的擾動水流,下降的物料與上升水流相遇而形成干擾層或稱沸騰床層。入料中的顆粒在分選機中做干擾沉降運動,由于顆粒的密度不同,干擾沉降速度存在差異,當達到穩(wěn)定狀態(tài)時,入料中密度低于干擾床層平均密度的顆粒將浮起,進入溢流;而高于干擾床層平均密度的顆粒將穿透床層進入沉物流,并通過底部的排料口排出。排料閥門由干擾床層內(nèi)密度傳感器發(fā)出的信號控制。TBS干擾床分選機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 TBS干擾床分選機結(jié)構(gòu)圖

2 TBS干擾床分選機的應用效果

城郊煤礦煤質(zhì)為極易選煤,入洗脫除的煤泥經(jīng)過0.25mm水力旋流器濃縮分級后,+0.25mm部分進入 TBS分選機分選,而這一部分的濃度在50%左右,完全符合TBS入料濃度在40%～60%的要求。

2.1 TBS干擾床分選機的分選效果與物料粒度的關系

2009年5月,城郊選煤廠對 TBS干擾床分選機的入料、溢流和底流產(chǎn)物進行了篩分試驗,試驗結(jié)果見表1,并直觀反映在圖2中。

圖2 TBS入料、溢流及底流中各粒級產(chǎn)率和灰分分布圖

通過試驗發(fā)現(xiàn):TBS干擾床分選機的入料中,粒度在320目以下的只占0.56%,說明該煤含泥量較低,很適合 TBS干擾床分選機分選,并對0.25～1 mm的煤泥具有良好的分選效果。粒度在0.25～1 mm之間的物料,一方面精煤灰分較低,為9.40%,另一方面,產(chǎn)率可高達78.15%,成為TBS溢流產(chǎn)品中的主導粒級;溢流產(chǎn)品中,物料越細,其產(chǎn)率越低,同時,物料的灰分越高,這說明TBS干擾床分選機對過細物料分選效果不明顯;在TBS干擾床分選機的底流中,隨著物料粒度的降低,其物料的灰分呈現(xiàn)先增后減的趨勢,這同時也說明 TBS干擾床分選機對過細物料的分選效果并不是十分理想。

表1 TBS入料、溢流以及底流中各粒級的產(chǎn)率及灰分

2.2 TBS干擾床分選機對全廠綜合回收率的影響

城郊選煤廠2009年5月開始使用TBS干擾床分選機,圖3為城郊選煤廠2009年1～11月中各月綜合回收率的走向關系圖。

從圖3可以看到:城郊選煤廠2009年5月使用 TBS后煤炭綜合回收率明顯提高,從5月的86.13%到7月的89.96%再到11月的94.89%,回收率呈直線飆升。6月綜合回收率86.67%與5月比,提高不明顯。這是由于 TBS調(diào)試不是很到位,而后面調(diào)試到位后回收率有了明顯提高,說明應用TBS后,在提高選煤廠綜合回收率甚至在提高粗煤泥回收率方面有明顯效果。

圖3 城郊選煤廠2009年1～11月份綜合回收率走向圖

2.3 TBS干擾床分選機工作性能研究

為研究TBS干擾床分選機對粗煤泥回收的應用效果,進行了 TBS干擾床分選機的連續(xù)性單機試驗,從而根據(jù)所得溢流和底流產(chǎn)物的灰分以及在一段持續(xù)時間內(nèi)的穩(wěn)定性來判斷 TBS干擾床分選機的使用效果,試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 TBS干擾床分選機底流、溢流產(chǎn)物的灰分變化情況

從圖 4可以看出,當分選密度控制在1.41 g/cm2時,TBS干擾床分選機的底流產(chǎn)物灰分較高,在65%～75%之間浮動;同時,TBS干擾床分選機溢流產(chǎn)物的灰分比較平穩(wěn),都在10%以下,個別值超過了10%,但仍然在11%以下,完全能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)中對精煤產(chǎn)品灰分的要求。

2.4 TBS的使用對全廠介耗和油耗的影響

為了深入研究 TBS干擾床粗煤泥分選工藝對全廠介質(zhì)消耗和藥劑消耗的積極影響,收集了2008年和2009年1～10月的資料進行分析,如圖5和圖6所示。

由圖5可以看出:從2008年1月到2009年4月,城郊選煤廠的噸煤介耗始終居高不下,2009年5月,城郊選煤廠使用了TBS粗煤泥分選系統(tǒng),而當月,介質(zhì)消耗并沒有明顯的改善,其原因是TBS分選系統(tǒng)為調(diào)試運轉(zhuǎn)期,在以后的幾個月介質(zhì)消耗有了明顯改善,穩(wěn)定在噸煤介質(zhì)消耗量1.0 kg左右,介質(zhì)年平均消耗量也由2.27 kg/t以上降到了1.32 kg/t,由曲線的走向來看,隨著 TBS粗煤泥分選系統(tǒng)的繼續(xù)運行,這個數(shù)字還將會更低。

圖5 2008年以及2009年1～10月各月噸煤介耗變化情況

由圖6可以看出:從2008年與2009年油耗對比來看,2009年較2008年的噸煤油耗總體都有所降低,但仍可以看出,自2009年5月 TBS干擾床分選機使用以后,噸煤油耗有了明顯的降低,最高不超過0.4 kg/t。

圖6 2008年以及2009年1～10月各月噸煤油耗變化情況

3 經(jīng)濟效益分析

(1)精煤產(chǎn)率明顯提高,經(jīng)濟效益顯著。2009年比2008年精煤產(chǎn)率提高4.24%,5～8月比1～4月精煤產(chǎn)量提高21.2萬t,經(jīng)濟效益7844萬元。

(2)應用TBS干擾床分選機后,選煤重介質(zhì)消耗從2008年的2.27 kg/t下降到2009年的1.32 kg/t,下降了1 kg左右,現(xiàn)在生產(chǎn)能力為500萬t/a,重介質(zhì)價格按1200元/t計算,每年節(jié)約重介質(zhì)成本676萬元。

(3)浮選油節(jié)約108.9萬元。

(4)使用 TBS后,洗煤系統(tǒng)小時處理量由680 t提高到760 t,全年節(jié)省開機時間774 h。

根據(jù)選煤電力負荷統(tǒng)計和實際計量統(tǒng)計,該系統(tǒng)每小時耗電2380 kWh,電費每度按0.7元計算:則節(jié)省電費128.9萬元。

共增加經(jīng)濟效益:7844+676+108.9+128.9 =8757.8萬元。

因此,TBS干擾床分選機在城郊選煤廠應用后,每年可增加經(jīng)濟效益8757.8萬元,達到了增產(chǎn)增效的目的。同時,TBS干擾床分選機還解決了粉末煤比例高和煤泥含量大的原煤分選技術(shù)難題,實現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級,提高了優(yōu)質(zhì)煤的產(chǎn)率和利用價值。粗煤泥的充分回收,減少了污染物的排放量。

[1]衛(wèi)中寬.TBS引領選煤工藝的跨越式發(fā)展 [J].洗選加工,2007(12)

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[4]劉文禮,陳子彤等.干擾床分選機分選粗煤泥的規(guī)律研究 [J].選煤技術(shù),2007(4)

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(責任編輯 康淑云)

On the application of TBS interference bed separator in Chengjiao Coal Prep

Li Zhengyong1,Tao Youjun1,Jing Leigang2,Liu Qian1,Wang Lili1
(1.School of Chemical Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu province 221116,China; 2.Henan coal and chemical Group Yongcheng Coal&Electricity Co Ltd,Yongcheng,Henan province 476600,China)

李政勇 (1986-),男,中國礦業(yè)大學化工學院礦物加工工程專業(yè)2009級碩士研究生,主要從事粗煤泥分選及脫硫等方面的研究。

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