利民选煤厂浮选系统改造实践

解亚辉，马云州，赵振龙，左新伟

(1.神华乌海能源有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 016064；2.唐山陆凯科技有限公司，河北 唐山 063020)

内蒙古利民煤焦公司选煤厂(以下简称“利民选煤厂”)隶属于神华乌海能源有限责任公司，位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗棋盘井镇。该选煤厂是一座设计能力为2.40 Mt/a的炼焦煤选煤厂，选煤工艺为三产品重介质旋流器分选、煤泥重介质旋流器分选、浮选机分选的联合工艺。入选原煤主要为利民矿生产的9#、16#煤，9#煤属于低硫、高灰的优质炼焦煤，16#煤属于高硫、高灰的优质炼焦煤；主导产品为10～12级冶炼精煤和混煤，精煤主要作为焦化厂炼焦用煤，混煤作为周边电厂的发电燃料。

该选煤厂浮选系统选用两段浮选工艺[1]，重介精煤磁选尾矿采用振动击打弧形筛一次脱水分级(分级粒度为0.4 mm)，筛下物采用一次浮选机分选；一次浮选精矿和振动击打弧形筛的筛上物混合后，采用卧式沉降过滤离心脱水机处理；卧式沉降过滤离心脱水机滤液自流到二次浮选入料缓冲桶，二次浮选精矿采用精煤压滤机回收，两次浮选尾矿由斜管浓缩机处理。在浮选系统运行过程中，煤泥浮选效果较差，主要表现为浮选尾煤灰分低，精煤损失严重，严重影响企业的经济效益。因此，必须对浮选系统进行改造。

1 存在问题与原因分析

按照2017年2—9月的生产指标，浮选系统改造前，一次浮选入料灰分为19.67%、精煤灰分为11.64%、尾煤灰分为26.68%；二次浮选入料灰分为16.50%、精煤灰分为9.88%、尾煤灰分为30.47%。由此推算，一次浮选精煤的产率为39.84%，二次浮选精煤的产率为59.27%。按照65%的理论产率来看，煤泥浮选效果差，浮选精煤产率较低。浮选系统改造前的浮选效果见表1。

表1 浮选系统改造前的煤泥浮选效果

在生产实践中，曾经尝试通过增加捕收剂用量来提高浮选精煤产率[2]，精煤产率有所增加，但精煤灰分增加更多，严重影响总精煤灰分。经过多方面分析，认为煤泥浮选效果差的原因主要有四个方面。

(1)二次浮选入料的矿化效果差。二次浮选系统布置有乳化加药装置[3]，但其与管道混合器不匹配，导致二次浮选入料的矿化效果差，进而使二次浮选效果变差，部分本应被回收的精煤损失在尾煤中。

(2)捕收剂与起泡剂比例严重失调[4]。为了保证浮选机和压滤机稳定运行，浮选司机通过降低起泡剂用量的方法来减少缓冲桶内的泡沫量；同时，为了保证浮选效果稳定，不得不加大捕收剂的用量，导致捕收剂与起泡剂的比例失调，最大达到20∶1。

(3)浮选剂的分散度低[5]。一次浮选、二次浮选均采用在乳浊液泵前加药的方式，由于加药路径太长，药剂在输送过程中容易出现兼并、析出的问题，导致浮选剂的稳定性和煤浆的矿化效果降低。此外，给料泵经常出现不上料的现象，导致浮选机无法有效正常分选。为了强化浮选剂与煤浆的作用效果，提高浮选机运行的稳定性，改善煤泥浮选效果，必须加大浮选剂用量，导致药剂消耗进一步增加。

(4)浮选入料缓冲桶缺少加水装置。通常高效的浮选作业需要适宜的入料浓度，但由于浮选入料缓冲桶缺少加水装置，导致浮选入料浓度无法及时调节。二次浮选入料缓冲桶内的泡沫量大，造成入料桶“漫泡”、入料泵“空泵”现象，导致浮选机运行不稳定，浮选效率不高。此外，由于二次浮选精矿桶内存在大量泡沫，导致压滤机上料不连续，运行不稳定。为了减少精矿桶的虚泡数量，操作人员只能减少浮选剂用量，导致浮选精煤损失进一步加剧。

2 煤泥性质

2.1 粒度组成

该选煤厂煤泥(浮选入料)为难浮煤泥[6]，其灰分为21.32%，从煤泥粒度组成(表2)可以看出：>0.45 mm粒级产率低(仅为8.58%)，说明浮选前的煤泥分级效果较好，粗粒进入浮选系统的数量较少；中间粒级的产率相差不大，均在20%左右，灰分也均在20%左右；<0.075 mm粒级产率较高(占30.07%)，灰分略高于其他粒级，说明细泥积聚严重。

表2 煤泥粒度组成

2.2 密度组成

从煤泥密度组成(表3)可以看出：煤泥灰分较低，<1.30 g/cm3密度级的灰分仅为4.62%；低密度级的产率较高，<1.40 g/cm3密度级的产率为51.69%，对应的灰分为7.89%，说明煤泥质量较好，有进一步回收的必要。

表3 煤泥密度组成

综上所述，煤泥粒度组成比较均匀，原生煤泥灰分低，中间密度级产率较高[7]，故提高浮选选择性成为保证浮选精煤质量合格的关键。

3 改造方案

在对煤泥性质研究的基础上，结合生产过程中的具体问题，制定出浮选系统改造方案，以提高煤泥浮选效果。

(1)为一次浮选机的一槽、二槽、三槽各增设两个浸没式喉管，以提高浮选机的充气量，保证其分选过程稳定。

(2)根据现场实际需要，为一次浮选入料缓冲桶增设稀释水装置，并为二次浮选入料缓冲桶增设消泡装置，以便在降低浮选入料浓度的同时根据生产情况对其进一步调整。同时，为二次浮选入料缓冲桶增设精矿桶和消泡装置，以保证精煤压滤机入料的连续性，并减少精矿桶内的虚泡数量。

(3)在二次浮选入浮前增加管道混合器和加药装置[8]，其是通过乳化器、给料泵、管道混合器、浮选机的合理组合来工作的。管道混合器依据文丘里管结构设计，在给料泵的作用下，矿浆以一定的流速流经该装置；其内部产生相应的负压，负压区的引出管连接乳化器的乳浊液出料管。在负压作用下，矿浆与浮选剂等容进入，并进行高紊流混合，能够避免浮选剂的兼并与析出。

(4)为了优化浮选剂的药剂制度[9]，在煤泥灰分为30.40%、矿浆浓度为67 g/L的条件下，对其进行单元浮选试验[10]，结果见4。由表4可知：捕收剂与起泡剂的用量比例稳定在4∶1～6∶1之间时，煤泥浮选效果较好，故实际生产中可依据此比例调节。

表4 煤泥单元浮选试验结果

4 改造效果

在浮选系统改造完成后，对煤泥浮选效果进行检查，结果见表5。由表5可知：综合尾煤灰分提高18.95个百分点，浮选精煤产率提高35.53个百分点，浮选系统改造成效显著。

表5 浮选系统改造后的煤泥浮选效果

在浮选改造后，浮选精煤产率提高35.53个百分点，总精煤产率提高3.50个百分点。按照原煤处理能力2.40 Mt/a、精煤销售价格500元/t计算，该选煤厂每年的销售收入预计增加4 200万元。

5 结语

通常中煤含量高不但使重选难度加大，而且使煤泥的中间密度物增多，导致浮选分离难度增加。采用新型乳化加药装置，可使药剂乳化后几乎无滞留的与矿浆同时进入管道混合器，既能保证浮选剂的乳化效果在输送过程中不减弱，又能强化浮选剂与煤浆的接触，延长两者的接触时间，实现乳化剂与煤浆的实时矿化。

通过浮选系统改造，利民选煤厂在提高浮选精煤产率方面探索出新途径，不但为两次浮选工艺的管理积累了经验，而且为企业带来了可观的经济效益。在选煤厂技术管理过程中，应当破除传统思维观念，坚持科学创新思想，积极应用新技术、新设备、新方法提高工艺效果和洗选效率。