超细无烟煤浮选柱分选回收及压滤脱水工艺.pdf

超细无烟煤浮选柱分选回收及压滤脱水工艺 李延锋 1 ,欧泽深 1 ,张文军 1 ,刘焕胜 1 ,曹道前 2 ,郑义深 2 ,齐百红 2 1 1 中国矿业大学化工学院,江苏 徐州 221008 ;21 济源煤矿,河南 济源 454600 摘要 介绍了应用3m直径旋流微泡浮选柱有效分选- 01074mm含量近80 、 灰分高达41106 的 煤泥的效果,分析了旋流微泡浮选柱高效高选择性的原因,以及通过改变给料方式较好地解决了因 浮选精煤泡沫多致使压滤机不能正常工作的问题。 关键词 煤泥 浮选 浮选柱 压滤机 中图分类号TD943 ;TD946 文献标识码A 收稿日期2001 - 08 - 15 作者简介李延锋 男,1975年生,1988年毕业于中国矿业 大学,现就职于中国矿业大学化工学院,并在读矿物加工硕 士研究生,主要从事浮选和精煤压滤机脱水研究。联系电 话0516 - 3884442。 611 社会效益 由于停开混合桶、 脱介筛等设备,可相应减轻相 关岗位的劳动强度,简化工艺环节,实现减人并岗目 的。同时,也节约了能源,减少设备维检费用,降低 了生产成本。也为另一系统的技改提供依据,积累 经验。 612 经济效益 经济效益以全年一个系统计算 ① 节约电费。 停开设备的总功率600100kW ,新增设备的总功率 55135kW ,节省功率544165kW ,以每年生产300d ,每 天生产14h ,工业电费按0140元Π kW h 计,年节约 电费90万元;② 节减设备维护费用。经测算,停开 设备可节约维检费用约20万元;③ 精煤增收效益。 由于避免了跳汰未精煤进入重介系统内大循环,可 减少次生煤泥量约2100 ,因此,可相应增加跳汰 精煤量,经测算,全年可增收精煤款90万元。年总 增效约200万元。 613 投资回收期 经测算,投资回收期为0186年,即约10个月即 可收回全部172万元投资。 7 结束语 临涣选煤厂通过单号系统改造后,实现了简化 工艺,提高工效的目的。也可以看出,VM1400离心 机具有入料范围宽,单机处理能力大,适应性强,易 于维修等优点,是大型选煤厂精煤脱水的首选设备。 1 前 言 河南济源煤矿选煤厂设计能力30tΠa ,采用跳汰 工艺,精煤作高炉喷吹用,厂房内预留有浮选机和真 空过滤机的位置与基础。自投产以来循环水浓度一 直较高,为此该厂建了3个庞大的厂外煤泥沉淀池, 以降低循环水浓度,但由于煤泥粒度组成太细,沉淀 效果一直不理想。为了保证正常生产,每隔三五天 必须外排大量煤泥水,淹没农田、 污染环境、 浪费资 源。随着环保要求的不断提高和企业领导经济意识 的增强,煤泥水处理系统的完善势在必行。经过论 证,该厂与中国矿业大学矿物加工工程研究中心合 作进行了浮选系统的补套工程。自2000年5月1 日投产以来,系统运行状况良好。 2 煤泥性质及分析 211 煤泥粒度组成及分析 跳汰精煤捞坑溢流作为浮选入料,其小筛分结 果如表1所示。 表1 煤泥小筛分实验表 粒度ΠmmγAd 筛上累积 γAd 筛下累积 γAd 25018216104018216104 100100 41106 0125～0112591701010710152101549911841127 01125～01074 10152 1513021104121928914844165 01074～01045 17188 2612038192191027819648156 0104561108 55111 100100 411066110855111 合计100100 41106 73 第2期 2002年4月 选 煤 技 术 COAL PREPARATION TECHNOLOGY No12 Apr12002 可见该煤泥的粒度组成极细, 01045mm粒级 产率高达61108 ,灰分55111 。 0125mm级仅占0182 ,灰分为16104 。可见斗 子捞坑对粒度把关比较好。对于这种粒度极细的煤 泥来说,常规的浮选设备难以实现有效的分选,必须 采用选择性高的浮选设备。旋流微泡浮选柱是一种 新型高效的细粒煤分选设备,理论分析及多年的实 践证明,其对微细粒煤泥的分选较常规机械搅拌式 浮选机有显著的优越性。 212 分步释放和实验室浮选柱实验结果及分析 为了进一步确定煤泥的可浮性,对上述煤泥分 别做了分步释放和 ∞50mm浮选柱实验室分选试验, 结果分别见表2、 表3。 表2 分步释放结果表 产品γAd 精煤累计 γAd 尾煤累计 γAd 1613541156135411510010040116 2610151051213641599316543108 3719951832013551088716445169 4814671582818151817916549169 512163101974114471387111954169 6161852619758129131055815664112 74117179113100100401614117179113 合计10010040161 表3 浮选柱分选结果表 样号 入 料 γAd 精 矿 γAd 尾 矿 γAd 11004014840155811359145 60186 21004019242132818757168 64143 310040124531171312546187 71104 分步释放实验结果表明,精煤灰分8100 时, 产率45 左右;精煤灰分9100 时,产率约47 。 按照厂方的精煤质量要求,精煤灰分为13100 时, 产率可达58 左右。 实验室浮选柱分选实验结果说明,当精煤灰分 要求8 和13 时,尾煤灰分都超过60 ,结合小筛 分的结果,可见该设备对细粒级的分选效果非常理 想。 3 浮选工艺流程及其说明 根据济源洗煤厂煤泥粒度细、 灰分高,在确定浮 选方案时采用直接浮选,主要分选设备采用中国矿 业大学研制成功的FCMC - 3000旋流微泡浮选柱, 脱水设备用隔膜精煤压滤机原系统配置为先用泵 给料,然后用高压风给料。图1为浮选脱水系统补 套前后的设备联系图。 图1 济源煤矿选煤厂浮选脱水系统补套前后设备联系图 在补套设计时,本着投资省、 对原有系统少改动的 原则,浮选尾矿仍沿原来的煤泥水管道入厂外沉淀池, 沉淀后的浮选尾煤由铲车挖出,澄清水返回做跳汰机 用水。浮选精煤采用精煤压滤机脱水,产品由刮板输 送机运往精煤上仓皮带,滤液返回跳汰机循环使用。 该系统的优点是① 主要分选设备为先进的旋流微泡 浮选柱,效率高、 功耗低、 选择性好、 故障率低、 维修工 作量小。② 与原设计的浮选机和真空过滤机系统相 比,系统简化,辅助设备少,功耗低,浮选效果好,精煤 脱水效果好,浮精水分低,滤液浓度低,可直接循环使 用。 4 浮选系统实际运行结果及分析 新的浮选、 脱水系统自2000年5月1日投产以来 一直运行良好,其结果见表4。 该结果与表2、 表3实验室实验结果比较接近,说 明旋流微泡浮选柱对济源煤矿选煤厂超细高灰煤泥能 够进行有效分选。 表4 实际分选结果表 样号 入 料 γAd 精 矿 γAd 尾 矿 γAd 11004014846197121805310365103 21004019249169131505013168106 31004012443140111865616062100 83 第2期 选 煤 技 术2002年4月25日 该煤泥得到有效分选,主要是因为采用我国自行 研制的先进高效煤泥分选设备 旋流微泡浮选柱专 利号分别为Z L96 2 2387813、Z L96 2 2387911和Z L91 2 131281 4 。其结构与工作原理如图2。该柱体分上下两 段,中间用隔板分隔开,柱体顶部装有精矿收集槽和泡 沫喷淋装置,浮选入料在柱高约2Π3处给入并向下流 动,在柱内上升的气泡与下降的煤粒逆向碰撞而矿化, 并将煤粒携带至液面,形成较厚的泡沫层,经过喷淋洗 涤后溢流入精矿槽,然后排出机外。 图2 微泡浮选柱工作原理图 微泡发生器是该设备实现分选的关键部件之一, 如图2所示,它安装于柱体外。入料在柱体上段经初 步分选后排出柱体,用泵加压,进入气泡发生器,利用 射流原理吸入空气并粉碎成微细气泡,在压力降低后 溶解于矿浆中的气体析出大量微泡,特别有利于超细 粒煤的分选,气泡与矿浆混合沿切线进入柱体下段,在 其中产生旋转流场,利用旋转力场提高分选精度,一方 面使矿粒充分悬浮,另一方面加速矿化气泡向中心运 动并返回上段再浮选。这样在整个柱体中,上段在给 料点以下为粗选,给料点以上为精选,下段为扫选,扫 选后的最终尾矿由柱体底部尾矿口经尾矿箱排出。 尾矿箱装在柱体外面,用于调节柱内液位,因而可 调节精矿出量和质量。 该浮选柱实现高效、 高精度、 高选择性分选的原因 是 1浮选柱在微泡和强烈的溶气析出,使浮选柱对 超细粒物料具有超强的捕集和分选能力。 2集浮选与重选于一体,强化分选提高分离速 度,集粗选、 精选和扫选于一体,提高分选效率,可生产 高纯度精矿产品。 3在浮选柱顶部设置喷淋装置,通过喷淋水来清 洗和去除精煤和泡沫中夹带的高灰细泥污染物,从而 保证精煤的质量。 5 精煤压滤机给料方式的改进 按照精煤压滤机的工艺要求,结合该厂实际以及 与浮选柱的衔接,确定了脱水系统方案,详见图1中的 实线所示。在设备选型时,考虑到在实际生产时压滤 机的入料是带有大量泡沫的浮选精煤,由于其具可压 缩性,用泵给料将会带来一系列问题,如泵打不上泡 沫,易气蚀等。故选用二级泵以加大其工作压力,浮选 精矿池尽量加高。但在实际生产中经常出现精矿池泡 沫外溢,严重影响选煤厂的环境卫生,同时压滤机由于 给料泵供不上料而不能生产。为了正常生产,曾考虑 过加消泡剂来解决,但添加消泡剂提高了生产成本。 因此不得不用高压水冲洗精矿池上的泡沫,一定程度 上能够起到消泡作用,基本能够维持正常生产,但同时 带来其它一些问题① 用清水冲洗泡沫,降低了压滤机 的入料浓度,增加了单个循环的时间和功率消耗,降低 了压滤机的单位时间处理量;② 用清水冲洗泡沫,加大 工人的工作量和劳动强度;③ 浪费了大量的清水资源, 增加了生产成本。 为了缩短压滤机的给料时间,我们经过认真分析, 决定改原有的泵压缩空气给料为压缩空气直接入料 方式,避免泵打泡沫时压力上不去的问题,同时保证了 压滤机的入料压力,缩短了给料周期,而且节省了一台 45kW的给料泵,减少了功耗、 故障率和维修量,以及泵 频繁启动而带来的启闭阀门工作量等,改善了压滤机 的整体运行效果。给料方式改变后的设备联系见图1。 6 结束语 煤泥水处理是选煤厂生产与管理中的重要环节。 近几年来,随着洁净煤计划的实施和环保要求的不断 提高,煤泥水处理系统越来越重要。本厂通过改造补 套,采用中国矿业大学开发成功的FCMC- 3000系列浮 选柱和与之配套的浮选精煤压滤机脱水工艺,加大了 煤泥的洗选比例,提高了资源的回收率,降低了精煤产 品的灰分和水分,年增加经济效益近210万元。同时也 解决了该厂煤泥水外排污染环境、 占用农田和循环水 浓度高等问题,提高了企业的工艺技术水平,具有显著 的社会、 环境效益。 93 第2期李延锋等超细无烟煤浮选柱分选回收及压滤脱水工艺2002年4月25日