司马煤业公司选煤厂关键工艺环节方案的确定.pdf

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第7期 山 西 焦 煤 科 技 No. 7 2006年7月 Shanxi Coking Coal Science 无压;表面改质浮选 潞安集团司马煤业公司选煤厂是一座设计能力 为2. 0M ta的矿井型配焦煤选煤厂,入选原煤全部 来自司马矿井。 司马井田处于沁水煤田的边缘,易风 化。矸石为泥砂质页岩,易泥化。原煤质脆易碎,开 采后末煤含量大,其中原生煤泥占19. 030 , -3 mm占总量的46. 414 , - 13mm占76. 726 见表 1 。 表1 司马原煤粒度组成情况 粒 度mm含 量灰 分 505. 97475. 29 - 50～ 257. 20455. 52 - 25～ 1310. 09641. 92 - 13～ 612. 30133. 18 - 6～ 318. 01124. 29 - 3～ 0. 527. 38420. 42 - 0. 519. 03019. 59 总 计100. 00030. 51 选煤厂在设计生产工艺时,提出几种方案。 经过 对几个关键工艺环节的讨论比较,将生产工艺确定 为 “选前动筛排矸无压三产品重介旋流器分选 煤泥分流部分重介精选表面改质微泡浮选尾 煤压滤” 的联合流程。 本文将对关键工艺环节方案进 行比较分析。 1 选前脱泥与不脱泥的选择 重介悬浮液中必须存在一定量的煤泥,这是选 煤工艺对悬浮液本身性质的要求。 在离心力场下,要 想使悬浮液保持一定的稳定性,就必须使其含有适 中的煤泥量。然而,随着生产过程的不断进行,悬浮 液中煤泥循环积聚,尤其是细泥的积聚,将会使悬浮 液的稳定性走向极端,即黏性的增大,从而导致分选 下限的升高,精煤灰分不易控制。 考虑到悬浮液稳定 性和黏性这一矛盾问题,一种方法是采用20世纪中 期出现的选前脱泥工艺,即采用大面积的分级筛,以 0. 5 mm为分级粒度进行筛分,“湿法筛分” 居多。无 论是湿法还是干法,都必须考虑筛下物中的粗颗粒 物料,可采用斗子捞坑、 分级旋流器、 高频筛等设备 进行回收,后续生产作业中,仍然需要适量 “分流” 以 “净化” 悬浮液;另一种方法是单一依靠稍大量的 “分 流” 来控制悬浮液的黏度。对于二者的优缺点,定性 分析如下 1. 1 选前脱泥 1 脱泥采用的分级筛面积大,磨损快,筛板更 换与检修率高。 2 脱泥筛筛下物中,粗粒 0. 5 mm级含量 可观,对后续浮选不利,而且只能以浮选尾煤的形式 成为最终产品,造成资源浪费。 如果增加粗煤泥回收 环节,工艺复杂性增加。 3 综合成本较高。 1. 2 选前不脱泥 1 工艺配置相对简单,通过适当调整分流量控 制悬浮液的性质,工艺流程简单化。 2 充分发挥了旋流器分选下限低于0. 5mm的 ①作者简介王建强 男 1962年出生 1984年毕业于山西矿业学院 高级工程师 长治 047015 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 优势,为后续浮选作业减轻了压力,降低了成本。 3 对悬浮液的性质便于在线观测和调节。目 前,选煤技术的发展和现场的要求已经趋向于工艺 流程简单化、 控制自动化,选前脱泥已不具有优势。 若想打造精品选煤厂,并使其在未来的一段时间内 仍具有相当的优势,不脱泥全级入选应是较好的选 择。 2 无压给料与有压给料的选择 无压给料就是无压中心给料,是指原料煤依靠 自重、 空气柱形成的负压吸力和中心管的导向作用 进入旋流器;有压给料为有压切线给料,原料煤需和 重介悬浮液充分混合后,依靠泵送入旋流器。 其优缺 点,定性分析如下 2. 1 有压给料 1 轻产物和重产物需交错穿过 “分离锥面”,相 互干扰,“错配” 机率增加,必然影响到轻产物的回收 率。 2 煤依靠泵送,在泵叶轮的高速旋转下,煤容 易被过粉碎,次生煤泥量增加。如果矸石为泥质页 岩,过粉碎后,表面积增大,泥化量增大。同样,介质 泵叶轮的磨损程度也会加剧,管道的磨损也较严重。 3 有压给料对入料粒度的要求比较严格,对于 原煤准备中的破碎环节,要求苛刻。 4 原料煤依靠泵送,电耗相对较高;远不如用 胶带运输机和刮板运输机输送时电耗低。 5 有压给料时,重介悬浮液和原料煤混合后进 入旋流器,实际分选密度受原煤量和粒度组成的影 响大,测定困难。 2. 2 无压给料 1 原料煤中心给入,只有重产物单向穿越 “分 离锥面”,相互干扰小,“错配” 机率小,精煤损失少。 2 原料煤无需泵送,有利于减少次生煤泥量和 矸石泥化量,对泵和管路的磨损量也较小。 3 入料上限高,对原煤准备中的破碎环节,要 求不太苛刻。 4 无压给料三产品旋流器能以单一密度重介 质悬浮液一次性分选出合格的精煤、 中煤、 矸石,比 有压主再洗省去了一套高密度悬浮液的制备、 循环、 回收系统,简化了流程,避免了介质的管理消耗增大 和重复输送带来的电耗增加。 5 重介悬浮液的密度不受原料煤性质变化的 干扰,可用同位素密度计精确测得,密控员可随时根 据煤质变化和分选指标的要求作相应调整,易于实 现自动化。 6 通过采用改变二段旋流器底流口大小与调 节二段旋流器溢流管的插入深度相结合的方式实现 二段旋流器实际分选密度的在线调节,使二段密度 调节同有压给料一样方便。 司马煤质脆易碎,矸石易泥化,有压与无压相比 较而言,无压的优势十分明显。 司马煤是我国稀缺的 瘦煤资源,要求瘦精煤有一个很高的回收率。 而无压 三产品旋流器的分选效率高正是其特点之一。就司 马煤质和产品结构而言,无压三产品旋流器主选的 工艺具备了高效、 节能、 流程简洁实用的特点。 3 煤泥重选是否能代替浮选 近几年来,选煤研究者不断尝试用重选代替浮 选,即努力降低重选的分选下限,以减少浮选作业 的入料量,甚至取代浮选。这主要是因为,在一般情 况下,各粒度级的煤泥灰分由粗到细是逐渐升高的。 煤泥重介是一个较好的思路,只要能做到两点, 就有可能取得较满意的结果其一,加重介的粒度足 够细;其二,在压力合适的情况下,分选时间足够长。 对于以上两点要做到量化,现在可能还没有形 成定论,但是从现场得出的结果,煤泥重介在中细粒 级- 0. 3 mm～ 0. 175 mm的分选上,效果并不 明显。而这一粒级,恰恰是浮选的最佳粒度范围。 司马煤煤泥含量大,原生煤泥占19. 030 ,再加 上次生煤泥,实际不低于25 ,煤泥小筛分试验表 明, - 0. 3mm～ 0. 175mm级占75左右,这部分 煤数量可观,必须保证有较好的回收率和分选效 果。 4 浮选工艺的确定 近几十年来,选煤工作者在浮选工艺的改进上, 对矿浆预先处理的研究还远远不够。 笔者认为,如果 能在这一环节有所突破,任何浮选机都会有相对较 高的效率。 矿浆中,煤泥颗粒群的表面积很大,氧化速度 快,氧化程度高司马煤的特点是造成油耗高和煤 泥难浮的最主要原因之一。如果能通过改变煤泥颗 粒表面的性质,即将氧化的表面摩擦出新的表面,就 522006年第7期王建强等司马煤业公司选煤厂关键工艺环节方案的确定 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 好比用砂纸打磨铁器表面的 “铁锈” 一般,从而发挥 出颗粒表面本身的 “非极性”,其可浮性将会改善。 既 降低了油耗,又可以提高可燃体的回收率。 这一技术成为表面改质技术,应用这一技术的 设备为表面改质机。 它依靠高速剪切的原理,来摩擦 出新的表面,通过高速剪切,还可以促进药剂在矿浆 中的弥散。 司马煤矿的煤泥,用2种方法判断均为难浮煤。 其一是,当精煤灰分为9. 5时,可燃体回收率为45. 87 ,根据煤泥可浮性评定标准,为难浮煤;其二是, 司马煤〔HC〕 63. 43,应属难浮煤的范畴。事实证 明正是如此。浮选试验结果见表2。 由表2可知在浮选精煤A d 9. 0～9. 5时,煤 泥表面改质后浮选比普通浮选的精煤回收率可提高 10以上。说明表面改质使精煤产率大幅增加。 表2 普通浮选与表面改质后微泡浮选结果比较 浮选产物 产率灰分产率灰分产率灰分产率灰分 普通 浮选 精煤50. 007. 7455. 008. 1163. 638. 4472. 069. 37 尾煤50. 00 33. 32 45. 00 35. 60 36. 47 40. 74 23. 94 56. 10 合计100. 0 20. 53 100. 0 20. 48 100. 0 20. 23 100. 0 20. 37 表面 改质 浮选 精煤64. 757. 7567. 258. 1075. 258. 4882. 149. 26 尾煤35. 25 43. 70 32. 75 45. 41 24. 75 55. 75 18. 86 72. 36 合计100. 0 20. 41 100. 0 20. 32 100. 0 20. 18 100. 0 20. 53 5 结 论 综合以上因素考虑,对于炼焦煤选煤厂,或是喷 吹煤选煤厂,在确定生产工艺和改造现有工艺时, “无压三产品重介旋流器主选煤泥表面改质微泡 浮选” 的主导工艺将是一个最佳方案。 尤其是原煤质 脆、 矸石易泥化、 末煤含量大、 煤泥易氧化的煤种,此 工艺应是首选工艺。 收稿日期 2006- 06- 03 Determ ination on Plan of Key Techn ical L ink in Si ma Coal Industry Company Preparation Plant Wang Jianqiang Yang Ting Abstract A t the beginning of design in Sima coal industry lim ited company combines coal quality in coalm ine, before preparation whether severing mud,pressing and unpressing feeding, floating of surface re2 ation and so on discusses and compares time after time, determ ines leading technique of preparation of “unpressing three product plus floating of surface reation”, acquires favourable effects. Key words No severing mud;U npressing; Floataion of surface reation 上接第23页0. 5～0. 3mm的粗混煤进行脱水,达 到降低洗混煤产品水分、 提高经济效益的目的。 4 选用新型高效的浮选工艺和设备,提高细粒 煤的分选效率,提高经济效益。 5 与马兰矿一起对采煤机的滚筒进行研究与 改造,减少细粒煤含量,降低洗选和脱水难度,提高 经济效益。 6 对选煤厂产品质量进行自动检测、 闭环控制 的研究,实现选煤过程质量的自动控制,达到减员提 效,充分利用资源的目的。 收稿日期 2006- 05- 25 Technological Analysis on the ContinuousDevelopment in Malan CoalM ine Preparation Plant Wang Shi m in Zhao Xuanxuan Abstract By taking into consideration the condition in M alan coal m ine preparation plant, analyses the circum stance and the existing problem s,puts forward the solving s,maybe has definite using as a reference to sim ilar plant. Key words Preparation; Continuous development; Technological analysis 62山 西 焦 煤 科 技2006年第7期