田 毅，張 磊，呂宏廣，谷 林

(神華神東煤炭集團 洗選中心，陜西 榆林 719315)

大柳塔選煤廠末煤一期與二期工藝系統(tǒng)對比與整改思路

田 毅，張 磊，呂宏廣，谷 林

(神華神東煤炭集團 洗選中心，陜西 榆林 719315)

為完善大柳塔選煤廠的末煤分選工藝，在對末煤一期與二期工藝系統(tǒng)對比分析的基礎(chǔ)上，指出二期工藝系統(tǒng)設(shè)計更合理，運行效果相對較好；并就兩個工藝系統(tǒng)存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，充分利用現(xiàn)有工藝和設(shè)備，提出整改思路和控制措施。

末煤；工藝系統(tǒng)；設(shè)備；工藝指標(biāo)

大柳塔選煤廠隸屬于神華神東煤炭集團洗選中心，是一座洗選能力為34 Mt/a的特大型群礦型選煤廠。該選煤廠的末煤分選系統(tǒng)分兩期建設(shè)，一期于2009年竣工投產(chǎn)，二期于2012年投入運行，設(shè)計能力均為1 200 t/h。兩期的主選工藝基本相同，均為兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、螺旋分選機分選的聯(lián)合工藝。

入選原煤屬于低灰、低硫、低磷、中高發(fā)熱量的煙煤(不粘煤和長焰煤) ，全水分在16%左右，灰分一般在11%左右，揮發(fā)分綜合平均值在32%～39%之間，主要產(chǎn)品為塊特低灰煤、末特低灰煤及混煤，可作為優(yōu)質(zhì)動力煤。

1 末煤一期與二期工藝系統(tǒng)對比

大柳塔選煤廠末煤一期、二期的工藝系統(tǒng)基本相同，<13 mm粒級末煤經(jīng)1.50 mm濕式脫泥后由兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，重介精煤脫介后由精煤離心機脫水回收，尾煤由矸石脫介篩脫介、脫水；<1.50 mm粒級煤泥由分級旋流器分級，分級旋流器溢流進入濃縮池，底流由螺旋分選機分選；螺旋精煤經(jīng)弧形篩脫水后由煤泥離心機回收，尾煤采用高頻篩回收；煤泥水通過濃縮池濃縮后，底流由加壓過濾機或板框加壓過濾機脫水，脫水產(chǎn)物摻入末精煤，溢流作為循環(huán)水繼續(xù)使用。

1.1 主要工藝對比

1.1.1 脫泥工藝

(1)工藝對比。末煤一期工藝(圖1)的脫泥篩用水全部為濃縮池溢流(澄清水)，這有利于細(xì)泥的脫除，也能降低細(xì)泥對末煤重介分選效果的影響。但是沖洗水和噴洗水全部采用澄清水，在篩下煤泥水和磁選尾礦一同由煤泥水泵泵入分級旋流器組時，泵的負(fù)荷增大，電能消耗增加。此外，分級旋流器組溢流濃度較低，且流量較大，導(dǎo)致濃縮池和澄清水泵的負(fù)荷增大。末煤二期工藝(圖2)采用全部磁選尾礦和部分澄清水作為脫泥篩用水，二者相比，一期工藝的脫泥效果較好，二期工藝的煤泥水泵和澄清水泵的負(fù)荷較小。

圖1 末煤一期脫泥原則流程

圖2 末煤二期脫泥原則流程

兩期的脫泥工藝各有優(yōu)缺點，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活選擇、調(diào)整。例如，如果生產(chǎn)過程中出現(xiàn)濃縮池溢流濃度升高的問題，要及時加大篩面的噴水量，確保脫泥效果良好。

(2)整改思路。為消除脫泥工藝的設(shè)計缺陷，保證脫泥效果，降低電能消耗，一期磁選尾礦可部分或全部作為沖洗水，以減少澄清水的用量；而二期磁選尾礦可部分分流至煤泥桶，適當(dāng)增加澄清水用量，以保證脫泥效果?？傊?，脫泥篩噴洗水選用澄清水，而沖洗水選用澄清水和磁選尾礦，且二者均通過閥門控制，并設(shè)置磁選尾礦分流至煤泥桶的管道，有利于根據(jù)原煤性質(zhì)、合介中煤泥量等因素靈活調(diào)整脫泥用水。

1.1.2 脫介工藝

(1)工藝對比。末煤一期脫介工藝如圖3所示。由于重介質(zhì)旋流器溢流的流量大且流速快，對脫介篩沖擊很大，加之脫介篩的振動頻率高，導(dǎo)致其上部篩板磨損嚴(yán)重。在末煤分選過程中，部分合格介質(zhì)躍過合格介質(zhì)脫介區(qū)進入稀介質(zhì)脫介區(qū)，不僅加大了介質(zhì)在末精煤中的損失，還加大了介質(zhì)在稀介回收中的損失。與末煤一期脫介工藝相比，二期脫介工藝中(圖4)增加了固定篩，可以預(yù)選脫除部分合格介質(zhì)，減輕了振動篩的負(fù)荷，有利于介質(zhì)的脫除。

圖3 末煤一期脫介原則流程

圖4 末煤二期脫介原則流程

現(xiàn)場實際生產(chǎn)過程中，由于增設(shè)了預(yù)先脫介環(huán)節(jié)，末煤二期脫介工藝的稀介質(zhì)損失較少，整體介耗也較低。

(2)整改思路。為減少介質(zhì)在末煤一期工藝系統(tǒng)的損失，降低篩板的更換頻次，可在重介質(zhì)旋流器溢流經(jīng)過的溢流槽內(nèi)鋪設(shè)篩板，即將溢流槽改成固定篩。另外，末煤一期工藝系統(tǒng)的分流閥安裝位置不利于維護、檢修，且不能精確控制分流量，可以考慮在改造后的溢流槽下增設(shè)分流箱。

1.1.3 螺旋分選機尾煤處理工藝

(1)工藝比較。末煤一期的螺旋分選機尾煤處理原則流程如圖5所示。螺旋分選機尾煤經(jīng)固定篩和弧形篩預(yù)先脫水，篩下水進入矸石桶或由泵送入濃縮池。由于控制通路的閥門不常開，篩下水被送入濃縮池，但其濃度較大，導(dǎo)致矸石管道和泵經(jīng)常被堵塞。為此，只能將其稀釋，因此就會形成循環(huán)脫水。而循環(huán)脫水致使煤泥泥化程度增高，進而堵塞高頻篩的篩縫。與末煤一期的螺旋分選機尾煤處理工藝相比，末煤二期的尾煤自流進入高頻篩(圖6)，避免了煤泥在泵送過程中的泥化。

(2)整改思路。鑒于末煤一期與二期的廠房布置、設(shè)備布局不同，末煤一期工藝難以通過一段高頻篩完成對螺旋分選機尾煤的脫水，但固定篩、弧形篩的篩下水可以直接進入濃縮池，再采用澄清水稀釋尾煤，以降低篩下水中的煤泥泥化程度。

圖5 末煤一期螺旋分選機尾煤處理原則流程

圖6 末煤二期螺旋分選機尾煤處理原則流程

1.1.4 螺旋分選機精煤處理工藝

(1)工藝對比。末煤一期、二期的螺旋分選機精煤處理原則流程如圖7、圖8所示。就末煤一期的螺旋分選機精煤處理工藝來看，固定篩、弧形篩的篩下水可以經(jīng)一次泵送進入濃縮池，也可以重新流入煤泥桶，還可以直接進入離心機。從生產(chǎn)實踐效果分析，篩下水由離心機直接處理較合適，煤泥泥化程度最低。與末煤一期工藝相比，二期工藝中的分級濃縮旋流器溢流直接進入濃縮池，弧形篩的篩下水和離心液進入精煤泥桶，該過程中的煤泥泥化程度最低，設(shè)計更合理。

圖7 末煤一期螺旋分選機精煤處理原則流程

圖8 末煤二期螺旋分選機精煤處理原則流程

就實際分選效果來看，末煤二期的螺旋分選機精煤處理工藝設(shè)計更合理，一定程度上降低了精煤在系統(tǒng)中的循環(huán)次數(shù)，減少了次生煤泥量。

(2)整改思路。對于螺旋分選機精煤的處理，一種方式是讓篩下水、離心液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，然后進入濃縮池濃縮；另一種方式是讓篩下水、離心液自流進入濃縮池濃縮。結(jié)合后續(xù)的處理工藝考慮，前者宜采用并聯(lián)濃縮池及相應(yīng)的過濾工藝，而后者宜采用串聯(lián)濃縮池及相應(yīng)的過濾工藝。

1.2 主要設(shè)備對比

1.2.1 脫泥篩與脫介篩

(1)設(shè)備對比。末煤一期、二期的脫泥篩與脫介篩篩面結(jié)構(gòu)簡圖如圖9、圖10所示。

圖9 末煤一期脫泥篩與脫介篩篩面結(jié)構(gòu)簡圖

圖10 末煤二期脫泥篩與脫介篩篩面結(jié)構(gòu)簡圖

末煤二期的脫泥篩、脫介篩的篩面傾角較大，物料能夠快速通過，處理能力較大，但脫泥、脫介效果較差，對后續(xù)處理環(huán)節(jié)的影響較大；尤其是脫泥篩效果變差，不但影響后續(xù)環(huán)節(jié)的分選效果，而且還會導(dǎo)致分流量和介質(zhì)損失量增大。另外，脫泥篩沖洗水選用磁選尾礦，致使脫泥效果進一步變差，對后續(xù)作業(yè)效果的影響增大。由此來看，篩面傾角過大，很可能是介耗高的主要原因。

(2)整改思路。篩面傾角是篩機本身固有的結(jié)構(gòu)參數(shù)，就目前情況來說很難改變，但是可通過適當(dāng)增大篩板的篩縫來提高脫泥、脫介效果。末煤二期的脫泥篩、脫介篩噴水均為兩排，可將其增加至三排，并在合理的范圍內(nèi)增大噴水壓力。

1.2.2 分級旋流器

(1)設(shè)備對比。在相同條件下，分級旋流器的底流口越大，錐角越小，分級粒度就越細(xì)，底流產(chǎn)率越高，底流濃度越低[1]。與末煤二期的分級旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)(表1)相比，末煤一期的底流管直徑小而錐角大，說明末煤一期分級旋流器的分級粒度較大；末煤二期原煤泥分級旋流器和精煤泥分級旋流器的溢流直接進入濃縮池，經(jīng)濃縮后由過濾機脫水，分級粒度較細(xì)，濾餅水分較高。

表1 末煤一期、二期分級旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對比結(jié)果

由分級旋流器底流粒度組成(表2)可知：末煤一期原煤泥分級旋流器底流中<0.25 mm粒級產(chǎn)率為24.50%，末煤二期原煤泥分級旋流器和精煤泥分級旋流器底流中<0.25 mm粒級產(chǎn)率分別為36.30%、32%，細(xì)粒級含量較高，致使煤泥離心機產(chǎn)品水分增高[2-3]。

表2 不同分級旋流器的底流粒度組成

(2)整改思路。針對末煤二期煤泥水分高的問題，一方面可適當(dāng)減小分級旋流器底流管直徑，并加強對底流管的維護，防止底流口磨損過大；另一方面要保證煤泥處理設(shè)備運行穩(wěn)定，并選擇合理的藥劑制度，避免煤泥過粘而不利于脫水[4]。

2 末煤一期與二期工藝系統(tǒng)共性問題

2.1 “跑煤”現(xiàn)象

2.1.1 問題與成因

采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器對原煤進行分選時，底流會出現(xiàn)周期性的“跑煤”問題。現(xiàn)場觀察、分析發(fā)現(xiàn)，“跑煤”的根本原因為：旋流器的實際分選密度與部分原煤的密度極接近或低于原煤密度，致使旋流器內(nèi)無法形成有效的分選層。

2.1.2 控制措施

針對實際分選密度較低或極接近部分原煤密度引發(fā)的“跑煤”問題，只要加強對原煤煤質(zhì)、介質(zhì)性質(zhì)、操作條件、合介密度管理即可解決[5-6]。因介固比低引發(fā)的“跑煤”問題不易解決，可以從導(dǎo)致介固比低的條件入手，改變合格介質(zhì)進入混料桶的方式——利用泵送合格介質(zhì)剩余的壓頭攪動混料桶中的合格介質(zhì)，破壞混料桶中相對穩(wěn)定的環(huán)境。具體操作方法為：將合格介質(zhì)分成兩部分，一部分與煤流一起從混料桶一側(cè)上方進入桶內(nèi)，另一部分從混料桶另一側(cè)下方進入桶內(nèi)，從而形成一個小的介質(zhì)循環(huán)流。

2.2 次生煤泥量大

2.2.1 問題與成因

在粗煤泥脫水過程中，精煤泥固定篩和弧形篩的篩下水、離心機濾液、尾煤泥固定篩和弧形篩的篩下水、高頻篩的篩下水，或進入產(chǎn)品桶，或進入矸石桶，或進入煤泥桶，部分極細(xì)煤泥經(jīng)旋流器分級后進入濃縮池；而另一部分進入系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)，最后隨旋流器溢流進入濃縮池，這部分煤泥在循環(huán)過程中泥化較嚴(yán)重。

2.2.2 控制措施

多次循環(huán)會使粗煤泥粒度變細(xì)，且會產(chǎn)生較多細(xì)泥，對于含有大量細(xì)煤泥的煤泥水，可選用并聯(lián)濃縮池濃縮，濃縮池底流采用板框過濾機脫水，但脫水煤泥水分高，濃縮池負(fù)荷和藥劑用量較大。為避免煤泥高度泥化，可使各種篩下水、離心液等自流至串聯(lián)濃縮池，并采用加壓過濾機處理濃縮池一段底流，采用板框過濾機處理濃縮池二段底流[7]。

2.3 磁選機分選槽易被堵塞

2.3.1 問題與成因

粗矸石脫介后進入稀介桶，由稀介泵送至磁選機。由于矸石密度大、粒度粗，容易沉淀、堆積在磁選槽內(nèi)，隨著堆積量的不斷增大，稀介質(zhì)可通過的磁選槽橫截面面積不斷減小。此時，在稀介質(zhì)流量不變的情況下，流速不斷增大，介質(zhì)在磁選槽內(nèi)停留的時間縮短；當(dāng)矸石堆積量達到一定程度后，微細(xì)粒介質(zhì)來不及被選出隨尾礦流至煤泥水桶，導(dǎo)致磁選回收率降低，介質(zhì)消耗量增大。

2.3.2 控制措施

磁選機分選槽易被堵塞與粗粒矸石在磁選槽內(nèi)沉淀、堆積有重要關(guān)系，因此可以通過減小矸石脫介篩合介段、稀介段的篩縫來調(diào)節(jié)[8-9]，但篩縫減小可能會影響脫介效果。如果篩縫減小導(dǎo)致介質(zhì)消耗量大增，可以在磁選槽內(nèi)沿滾筒軸向上鋪設(shè)兩根高壓風(fēng)管，確保磁選槽內(nèi)的料漿處于懸浮狀態(tài)，避免粗粒矸石沉淀、堆積，進而堵塞磁選機分選槽。

2.4 產(chǎn)品水分偏高

2.4.1 問題與成因

末煤產(chǎn)品水分較高，不但造成大量寶貴的運力資源浪費，而且給寒冷季節(jié)的運輸、卸車帶來麻煩。目前，最常用的脫水設(shè)備包括篩分機、離心機、濃縮機、板框過濾機、加壓過濾機等，這些設(shè)備均是以物料和水在不同場的作用下產(chǎn)生相對運動，實現(xiàn)固液分離，以降低物料水分。但是機械脫水方法僅能脫除大部分物料的外在水，而對于內(nèi)在水較多的物料，采用機械方法較難脫除。就實際使用效果來看，采用目前的脫水設(shè)備，很難大幅度地降低末煤產(chǎn)品水分。

2.4.2 控制措施

為使煤炭產(chǎn)品水分大幅度地下降，應(yīng)該選用熱力干燥脫水方法。但由于熱力干燥對加熱對象無選擇性、環(huán)保性差且存在重大安全隱患，推廣使用范圍有限，因此必須探索出適合煤炭產(chǎn)品干燥脫水的微波-熱力聯(lián)合干燥脫水技術(shù)[10]。

3 結(jié)語

大柳塔選煤廠的末煤一期、二期工藝系統(tǒng)存在一定差異，通過對比分析不難看出，末煤二期工藝系統(tǒng)的設(shè)計更合理，運行效果相對較好。對于兩期末煤工藝系統(tǒng)存在的問題，必須結(jié)合現(xiàn)場實際情況，充分利用現(xiàn)有工藝和設(shè)備進行改造、優(yōu)化。

在工藝系統(tǒng)運行過程中，選煤廠應(yīng)當(dāng)對各設(shè)備工作效果進行系統(tǒng)性地評定，并需要全面采集各種工藝指標(biāo)，不能僅對現(xiàn)有工藝和設(shè)備存在的問題單純地進行理論分析和現(xiàn)場觀察，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場采樣、化驗結(jié)果和詳細(xì)的數(shù)據(jù)對比，采取有針對性的措施。

[1] 呂憲俊,崔學(xué)奇,邱 俊.水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與分離性能研究[C]//中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊編輯部. 第十三屆全國粉體工程及礦產(chǎn)資源高效開發(fā)利用研討會論文專輯.北京：《中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊》雜志出版社,2007.

[2] 韓吉壘.H1000離心機在選煤廠的應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2010(3).

[3] 劉文軒.TEMA H1000離心機在晉華宮選煤廠的應(yīng)用[J].選煤技術(shù),2006(3).

[4] 李 勇.我國選煤廠煤泥水處理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨向分析[J].裝備制造, 2010(1).

[5] 黃玉祥.重介質(zhì)旋流器選煤降低介耗的途徑[J].煤炭技術(shù), 2010(8).

[6] 黃陽全，章永青，周仲偉.加強磁選機管理，降低介質(zhì)損耗[J].煤炭加工與綜合利用, 2008(3).

[7] 付德濱.保德選煤廠北部區(qū)洗選工藝的改造與實踐[J].選煤技術(shù), 2013(4).

[8] 趙建群，劉劍民.安太堡選煤廠降低介耗的實踐[J].選煤技術(shù), 2013(4).

[9] 裴桂才.重介選煤廠介耗的控制[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟, 2008(26).

[10] 夏 浩,劉全潤,馬明杰，等.微波技術(shù)在煤炭加工利用過程中的應(yīng)用[J].煤炭轉(zhuǎn)化, 2012, 26(1):86-89.

Comparison of separation technology in the first and second phase of small coal preparation system of Daliuta coal preparation plant and improvement suggestion

TIAN Yi, ZHANG Lei, LV Hong-guang, GU Lin

(Coal Preparation Center, Shenhua Shendong Coal Group, Yulin, Shaanxi 719315, China)

To improve small coal preparation technology in Daliuta coal preparation plant, compared with separation process in the first phase of small coal preparation system, the one in the second phase is more reasonable and well-run, what's more, according to the existing problems in two systems, improvement suggestion and measures are given based on the existing technology and equipment.

1001-3571(2015)05-0043-05

TD948.1

B

Keywordssmall coal; process system; equipment; technological indexes

2015-10-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.011

田 毅(1982—)男，甘肅省會寧縣人，助理工程師，從事選煤廠生產(chǎn)管理工作。

E-mail：tianyi_547@163.com Tel： 0912-8229564