安居煤矿选煤厂细粒级浮选精煤回收工艺技改实践_王小楠.pdf

安居煤矿选煤厂细粒级浮选精煤回收工艺技改实践 王小楠1, 张光伟2, 蒋钢正1, 葛家君2, 王治帅2, 张 星2, 马军飞2 1. 济宁矿业集团有限公司 安居煤矿选煤厂, 山东 济宁 272000; 2. 威海市海王旋流器有限公司, 山东 威海 264203 摘 要 安居煤矿选煤厂通过研究和分析浮选入料的煤泥性质, 在原有工艺的基础上, 进 行了浮选精煤回收工艺技术改造, 解决了技改前浮选精煤难以均匀掺入综合精煤产品的问题, 较大提升了全厂综合精煤产率, 创造了可观的经济效益。 关键词 选煤厂; 浮选工艺; 技术改造; 精煤产率; 经济效益 中图分类号 TD943 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202008-0009-04 收稿日期 2020-02-18 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 08. 003 作者简介 王小楠1986, 男, 山东济宁人, 2011 年毕业于山东科技大学矿物加工工程专业, 工学硕士, 济宁矿业集团安居煤矿选煤 厂厂长, 工程师。 引用格式 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, 20208 9- 11, 17. 1 概 述 随着采煤机械化的发展和开采条件的日益恶 化, 造成了选煤厂面临的洗选对象呈现 “细、 泥、 粘” 上升的趋势, 为后续煤泥水处理带来了 极大困难, 尤其是浮选精煤和尾煤的脱水问题最 为突出[1-5]。 我国目前选煤厂浮选入料总量约占炼焦煤入 洗原煤总量的 20左右, 浮选精煤产率约为浮选 入料量的 50左右, 而浮选精煤的含水量约占全 部产品水分的 60左右。 根据有关资料, 大部分 选煤厂的入洗原煤中, 小于 0. 5 mm 粒级煤泥的 含量为 25 30。 全国炼焦精煤水分平均为 11. 31, 其中水分大于 13的占 3. 3, 水分在 1013的占 68. 9, 而水分小于 10的仅为 17. 8。 同时煤炭用户对煤炭产品质量要求也在 逐步提高, 其中精煤水分是最关键的指标之一。 精煤产品水分偏高不仅提高了运输成本, 同时也 浪费运输资源, 尤其是对炼焦配煤而言, 水分增 高, 热能消耗会增加, 影响炼焦成本, 延长焦化 时间, 降低焦炉产率, 甚至缩短了炼焦炉寿命。 据统计, 煤的水分每增加一个百分点, 炼焦时间 将延长 10 min, 焦炭产量将降低 34。 精煤 水分的增加对选煤厂的生产同样不利, 煤中水分 过高会使运输胶带打滑, 在北方冬季寒冷地区, 还会发生设备或车皮冻结事故, 影响连续生产和 产品运输[6-8]。 1. 1 选煤厂存在的问题 安居煤矿选煤厂隶属于济宁矿业集团有限公 司, 是一座设计处理能力为1. 2 Mt/ a 的矿井型选 煤厂, 于 2014 年底正式投入生产, 入选原煤以 气煤为主。 选煤厂主要入洗本矿自采原煤, 自投 产以来, 总体运转平稳。 但在浮选精煤水分控制 方面尚存在一些问题, 有必要进行技术改造, 以 便实现企业效益的最大化。 安居煤矿选煤厂原设 计中, 浮选精煤采用快开式隔膜压滤机进行脱水 处理, 压滤机滤饼经破碎机破碎处理后, 掺入精 煤产品。 但因压滤机的滤饼产品水分较高最高 可达 25 30, 致使滤饼经破碎机破碎后又 快速地粘在了一起, 这些浮选精煤泥呈 “坨状” 掺入精煤后, 造成精煤产品质量极不均匀, 灰 分、 水分等指标不稳定, 时常出现超标问题, 增 加了精煤产品销售的难度。 为了解决这一问题, 安居煤矿选煤厂不得不采用停开浮选系统, 将所 有本应进入浮选系统的细煤泥引入浓缩机, 最终 作为尾煤泥销售。 由于尾煤泥价格与精煤产品价 9 煤炭加工与综合利用 No. 8, 2020 COAL PROCESSING 各粒级灰分均不高, 其中小 于 0. 045 mm 粒级的灰分为 42. 49; 随着粒度增 大, 灰分呈降低趋势, 其中 0. 25 0. 125 mm 粒 级的灰分仅为 8. 79; 若不经浮选处理, 这部分 粗粒直接进入浓缩机, 最终成为尾煤泥产品, 将 造成精煤产率的下降和经济效益的严重损失。 表 1 安居煤矿选煤厂浮选入料的粒度组成 粒度级/ mm产率/ 灰分/ 累计 产率/ 灰分/ 10. 51. 9716. 881. 9716. 88 0. 50. 259. 5011. 8511. 4712. 71 0. 250. 12515. 718. 7927. 1810. 45 0. 1250. 07521. 3214. 0248. 5012. 02 0. 0750. 04514. 6726. 0363. 1715. 27 0. 04536. 8342. 49100. 0025. 30 合计100. 0025. 30 表 2 安居煤矿选煤厂浮选入料可浮性试验数据 试验次数123 项目指标产率/ 灰分/ 产率/ 灰分/ 产率/ 灰分/ 原煤100. 0025. 97100. 0025. 97100. 0025. 97 精矿55. 609. 9063. 4010. 8073. 5012. 00 尾矿44. 4046. 1036. 6052. 2426. 5064. 72 从表 2 可知, 当浮选精煤灰分为 9. 90时, 浮选 精 煤 产 率 为 55. 60, 浮 选 尾 煤 灰 分 为 46. 10; 当浮选精煤灰分为 10. 80时, 浮选精 煤产率为 63. 40, 浮选尾煤灰分为 52. 24; 当 浮选精煤灰分为 12. 0 时, 浮选精煤产率为 73. 50, 浮选尾煤灰分可达 64. 72。 由此可知, 浮选入料中存在产率为 55. 60 73. 50的精煤产品, 具有极高的分选价值, 若 直接作为尾煤泥产品出售, 将造成经济效益的严 重损失。 综上分析可知, 对浮选精煤回收工艺进 行技改是十分必要的。 3 细粒级浮选精煤回收工艺技术改造 安居煤矿选煤厂针对浮选精煤水分难以控制 的问题, 在原煤泥分选工艺的基础上进行了技 改, 将原有快开式隔膜压滤机更换为脱水效率更 高的卧式沉降过滤式离心脱水机, 以最大程度降 低浮选精煤水分, 使其可以均匀地掺入到综合精 煤产品中, 达到提高精煤产率和经济效益的 目的。 技改前和技改后的工艺流程分别如图 1、 图 2 所示。 图 1 技改前的煤泥分选工艺流程 从图 1 看出, 技改前的工艺流程 选前脱泥 01 煤炭加工与综合利用2020 年第 8 期 ChaoXing 图 2 技改后的工艺流程 筛下煤泥水经煤泥水旋流器分级处理后, 底流进 入 TBS 粗煤泥分选机分选, TBS 溢流与精煤磁选 尾矿煤泥水混合后, 进入另一台煤泥水旋流器进 行分级、 浓缩处理, 煤泥水旋流器底流经弧形筛 和煤泥离心机进行脱水、 脱泥处理后, 成为粗精 煤泥产品; 2 台煤泥水旋流器溢流、 弧形筛筛下 物料和煤泥离心机滤液进入浮选机, 浮选精煤经 快开式隔膜压滤机进行脱水处理后, 成为精煤泥 产品, 压滤机滤液作为循环水, 浮选尾矿进入浓 缩机, 最终成为尾煤泥产品。 该工艺的主要问题是难以降低精煤泥产品的 水分, 造成最终精煤产品质量问题频发, 销售困 难, 最后只得停用浮选系统, 将全部煤泥水引入 浓缩机, 最终成为尾煤泥产品, 导致精煤产率降 低, 经济效益损失严重。 从图 2 看出, 技改后的工艺流程 选前脱泥 筛下煤泥水经煤泥水旋流器分级处理后, 煤泥水 旋流器溢流进入浮选机分选, 旋流器底流进入 TBS 粗煤泥分选机分选, TBS 溢流与精煤磁选尾 矿煤泥水混合后, 进入另一台煤泥水旋流器进行 分级、 浓缩处理, 煤泥水旋流器溢流进入浮选 机, 煤泥水旋流器底流与浮选精煤合并后, 进入 弧形筛进行截粗处理, 弧形筛筛上粗颗粒物料进 入煤泥离心机脱水后成为粗精煤泥产品; 截粗弧 形筛的筛下物料进入新增卧式沉降过滤式离心脱 水机进行脱水、 脱泥处理后, 成为最终精煤泥产 品, 卧式沉降过滤式离心脱水机的滤液经快开式 隔膜压滤机进一步处理后, 滤饼可根据实际情况 掺入精煤泥或尾煤泥产品, 压滤机滤液作为循环 水, 浮选尾矿进入浓缩机, 最终成为尾煤泥 产品。 改造后的工艺具有以下优点 1将 TBS 粗煤泥分选机精矿与浮选精矿混 合后, 利用卧式沉降过滤式离心脱水机进行固液 分离, 可有效提高脱水效率, 最大程度降低精煤 泥水分, 使其粗精煤能均匀地掺入到精煤产 品中。 2卧式沉降过滤式离心脱水机上游设置 1 台截粗弧形筛, 将入料中大于 1 mm 的粗煤泥提 前脱除, 避免其进入卧式沉降过滤式离心脱水机 造成磨损、 堵塞等问题。 3卧式沉降过滤式离心脱水机滤液经快开 式隔膜压滤机进一步脱水处理, 滤饼可根据实际 情况作为精煤泥或尾煤泥产品, 更加方便灵活地 控制精煤灰分、 水分及尾煤发热量。 4 技改效果 选煤厂通过浮选精煤回收工艺技改, 重新启 动了浮选系统, 有效提高了浮选精煤的脱水效 率, 使精煤泥产品的水分由 25 30降低至 1618, 可均匀地掺入到综合精煤产品中, 提高了全厂的综合效益。 技改前后的生产数据对 比见表 3。 表 3 技改前后生产数据对比 产品名称技改前产率/ 技改后产率/ 精煤35. 8941. 31 中煤13. 6715. 39 矸石34. 3932. 78 尾煤泥16. 0510. 52 由表 3 可 知, 经 技 改 后, 精 煤 产 率 由 35. 89提高至 41. 31, 提升幅度较大, 安居煤 矿选煤厂的经济效益获得显著提高。 5 结 语 通过研究和分析浮选入料的煤泥性质, 在原 有工艺的基础上, 对浮选精煤回收工艺进行技术 改造, 解决了技改前浮选精煤难以均匀掺入综合 精煤产品的问题, 综合精煤产率有了较大提升, 为选煤厂创造了可观的经济效益。 下转第 17 页 11 2020 年第 8 期王小楠, 等 安居煤矿选煤厂细粒级浮选精煤回收工艺技改实践 ChaoXing 合裂缝计算进行跨中下部配筋, 按构造配筋面积 大于实际计算面积。 折板梁侧壁为 3 边支撑板, 板厚由侧壁受力 和构造确定, 折板梁高度由工艺专业按卸料要求 确定。 实际折板梁结构计算时按工艺构造确定的 高度进行, 所以折板梁的高度和侧壁板的厚度在 截面尺寸上优化难度较大, 因此按此形式设计的 折板梁抗弯承载力很大。 直径 21 m 筒仓常规储 量为 1 万 t, 折板梁跨中下部配筋由以上分析可 知, 按构造取值即可满足抗弯承载力的要求, 承 载力安全系数较高。 5 结 语 大直径筒仓卸料漏斗形式多种多样, 采用角 锥形漏斗时, 如采用梁吊挂形式的漏斗, 为满足 工艺专业筒仓漏斗口布置和卸料坡度的要求, 通 过填料形成斜壁的填料用量较大, 不能充分利用 漏斗斜壁, 性价比较低。 大直径筒仓常见的卸料口无论是 4 个还是 6 个, 一般均可采用折板梁漏斗形式。 通过折板梁 的 2 个垂直相交的斜壁形成漏斗斜壁, 折板梁本 身作为承重梁承受仓内的贮料压力。 通过传统计算方法和有限元计算方法对比分 析发现, 在一定折板梁高度和厚度的前提下, 折 板梁的受弯承载力较大, 仅按构造配筋即可满足 上部物料压力的作用, 安全系数较高。 实际施工 图中, 漏斗口处因给煤机吊挂的要求, 漏斗口封 边梁配筋按预埋螺栓的构造要求设计后, 也可作 为折板梁下部纵向受力钢筋, 可以额外提供一定 的安全系数。 通过有限元分析, 可以清晰地看到关键部位 的应力集中, 在应力集中部位通过加强构造配 筋, 来满足裂缝等要求。 有限元分析作为现行复 杂结构设计的一种计算方法, 可以从细部微观上 进一步量化关键部位的受力情况, 为结构安全设 计提供可靠保证 通过对折板梁不同计算模型的对比分析还可 以发现, 对于折板梁这种将漏斗斜壁和跨间承重 结构相结合的体系, 结构合理、 经济效果明显, 是仓底漏斗承重结构的一种较好方案。 参考文献 [1] GB 500102010, 混凝土结构设计规范 [S].北京 中 国建筑工业出版社, 2010. [2] GB 500772017, 钢筋混凝土筒仓设计标准 [S]. 北京 中国计划出版社, 2017. [3] GB 505832010, 选煤厂建筑结构设计规范 [S]. 北京 中国计划出版社, 2010. [4] DL50222012, 火力发电厂土建 结构设 计技术 规程 [S]. 北京 中国计划出版社, 2012. [5] DL/ T50572009, 水工混凝土结构设计规范 [S].北 京 中国水利水电出版社, 2009. [6] 贮仓结构设计手册 [M].北京 中国建筑工业出版社, 1999. [7] 建筑结构静力计算实用手册第二版 [M]. 北京 中国 建筑工业出版社, 2014. 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 上接第 11 页 参考文献 [1] 任建民, 刘 磊, 樊合高.选煤厂浮选精煤助滤脱水实 验研究 [J]. 洁净煤技术, 2014, 206 68-70, 55. [2] 路迈西, 等. 选煤厂技术管理 [M]. 徐州 中国矿业大 学出版社, 2005. [3] 戴少康. 选煤工艺设计的思路与方法 [M]. 北京 煤炭 工业出版社, 2003 61-82. [4] 常耀鸿, 张延玺, 王建设, 等.中国煤炭工业可持续发 展研究 [J]. 太原科技, 2007, 1627 10-14. [5] 石常省, 王泽南, 谢广元.煤泥分级浮选工艺的研究与 实践 [J]. 煤炭工程, 2005, 373 58-60. [6] 李少章, 朱书全. 低阶煤泥浮选的研究 [J]. 煤炭工程, 2004, 3612 60-62. [7] 齐善祥. 加压过滤机在刘庄选煤厂的应用 [J].洁净煤 技术, 2012, 183 13-16. [8] 杨 虓, 孙 远, 郗 朋, 等.通过改善粒度组成提高 浮选精煤脱水效果试验研究 [J].煤炭工程, 2013, 45 12 106-108. [9] 王志强, 李红军. 邯郸洗选厂浮选精煤掺粗降水提效实 践 [J]. 选煤技术, 20162 32-36. 71 2020 年第 8 期霍云星 筒仓漏斗折板梁计算方法对比分析 ChaoXing