选炼焦煤工艺设计分析范文

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摘要：

为了拓宽市场，提高企业经济效益，潘一东选煤厂针对现动力煤洗选工艺系统进行炼焦煤系统改造，文章分析该厂入洗原煤煤质特性，并在充分利用现有生产系统基础之上，减少改造投资，选择合适的选煤工艺，实现生产炼焦煤产品的目的，取得了良好的生产与经济效果。

关键词：

选煤工艺；动力煤选煤厂；炼焦煤；脱泥；浮选

潘一东选煤厂炼焦煤改造前主要生产动力煤，随着矿井向深部开拓，煤种主要变为1／3焦煤，是良好的炼焦配煤煤种。由于动力煤市场需求下降，淮南矿业（集团）有限责任公司提出调整产品结构，在原动煤力产品结构基础之上，开发新的精煤品种的构想，既可以实现调整优化煤炭产业结构、拓展市场空间，又能提高企业综合经济效益和社会效益、增强抗风险能力，潘一东选煤厂具备炼焦煤的生产条件；为此，在现有生产系统基础上，进行炼焦煤系统改造，改造后既能生产动力煤，也能生产炼焦煤，增加了产品结构的灵活性，能给企业带来更高的经济效益［1－5］。

1入洗煤质特点

由于潘一东选煤厂在煤质条件改变，没有合适生产大样资料，因此以邻近的、其矿井开采方法一致、且属于同一煤层的潘一矿选煤厂原煤筛分浮沉资料作为设计依据，该资料具有较好的代表性，符合设计要求。具体见表1～3。从表1、表2可以看出：①原煤总灰分高达4265％，是高灰分原煤，大块＋50mm粒级的灰分大于7500％，主要是由矸石组成；②表1中－13mm末煤含量大，特别是3～05mm粒级的粉煤含量高，为2764％，为主导粒级；③表1中各粒度级随着粒度变细，灰分随之降低，说明煤质较矸石较脆；④表2中随粒度减小，各粒级煤泥的灰分逐渐上升，增幅相对较小，但在－0030mm粒级产率突然变高同时灰分急剧升高，灰分达到55％以上，表明的矸石易泥化，且泥化较为严重，在煤泥水处理选型时应当引起注意。从表3可以看出：①－14kg／L密度级产率占3694％，灰分为866％，具有选低灰精煤的可能性；②15～18kg／L中间产物较多，当选低灰精煤时，中间产物较多，应出中煤产品，且属于难选煤；③＋18kg／L密度级产率占4060％，灰分为8741％，高密度物含量大，灰分高，矸石纯，利于有产品煤降灰。

2选煤工艺流程选择与分析

改造前采用选煤方法为50～13mm和部分13～0mm原煤采用无压三产品重介旋流器洗选，煤泥采用三段回收流程，一段采用高频筛回收粗煤泥，二段用筛网沉降式离心脱水机回收中粗煤泥，三段采用压滤机回收细煤泥。炼焦煤系统改造满足生产炼焦十级精煤，Ad介于灰分95％～10％，水分Mt≤10％，供冶金炼焦用。此次炼焦煤系统改造是在选煤厂现有设备的基础上，对原系统进行改造的同时增加粗煤泥分选系统和细煤泥分选系统。

2.1选煤工艺流程选择选煤方法的选择是制定选煤工艺流程的核心问题，选煤方法的选择应遵循的原则是：①适应煤质，分选效率高，工艺技术先进，可靠；②易于实现自动控制，可操作性强，节能环保；③能分选出符合要求的产品，综合经济效益好。通过详细分析入选原煤煤质资料，并结合现有生产系统状况，为了最大程度回收炼焦配煤稀缺资源，分选下限0mm，经过选煤工艺多方案比选后，最终改造后推荐洗选工艺为：“原煤50～0mm不脱泥无压三产品重介旋流器＋煤泥重介＋煤泥脱泥浮选”的分选工艺。

2.2工艺流程分析推荐的选煤工艺紧扣入洗煤质性质，并结合目前生产工艺，设计思路独特，特别是分选难选、高泥化煤在工艺选择上值得推荐和研究的，鉴于文章篇幅仅对其中几个具有特点的选煤工艺方法进行介绍和分析。1）不脱泥无压三产品重介旋流器分选。选用不脱泥无压三产品重介旋流器，在充分利用现生产工艺系统条件下，更换无压三产品重介旋流器，以适应炼焦煤工艺需要，也是与该厂煤质泥化特性相关的。原煤在无压入料方式下，无须采用泵打入旋流器，减少了原煤通过泵叶轮搅拌和管道输送过程中搅拌粉碎及在介质中浸泡的时间，降低次生煤泥含量；特别对该厂高泥化煤质极为有利，而且可以减少对设备磨损，同时对后续的煤泥水处理也起到了积极的作用。由于重产物基本上是单向运动，轻、重产物一内一外，一上一下，避免了轻、重产物互相交错干扰，提高了分选效率和分选精度。另外设计在是原生产基础上进行改造，工艺选择合理的还应兼顾到现有生产系统条件，主选系统选择无压三产品重介旋流器是对现生产系统改造最小、影响正常生产系统时间最少、改造投资最小的选煤方法。2）煤泥重介旋流器分选。考虑到采用原煤不脱泥无压三产品重介旋流器，－05mm粒度级以下原煤分选是有限的，就必须增加粗煤泥分选系统。粗煤泥分选工艺主要有螺旋分选、TBS分选、煤泥重介。螺旋分选主要适用高密度分选，不适合低密度分选；当分选密度Dp＜170g／cm3时分选精度较差，机械误差偏高（不完善度I＞022），产品质量易波动；TBS分选虽适用低密分选，且无须重介质等优点，但煤泥重介分选精度更高。针对该厂，煤泥重介旋流器分选有以下先天优势：①由于主选工艺采用重介分选，可以使用主选精煤分流充当煤泥重介旋流器重介质悬浮液；②由于分选的煤泥正是主选精煤分选悬浮液的中一部分，可以减少粗煤泥混合过程；③分选产品可以由主选重介系统的精煤、中煤、矸石磁选系统进行回收处理，不需要新增加设备，工艺环节简单。3）煤泥脱泥浮选。细煤泥采用选前脱泥，浮选采用二次浮选工艺（粗选＋精选工艺），脱泥浮选工艺流程适用于浮选入料中细泥含量高、灰分高的选煤厂，而潘一东选煤厂就是典型的代表。从表2中可以看出矸石易泥化，若选前不脱泥必然会降低浮选效果，主要有以下缺点：①高灰细泥降低浮选选择性，易夹杂泡沫中上浮，降低浮选精度；②同时高灰细泥易罩盖于粗粒矿物上，妨碍粗粒浮选，使回收率降低；③吸收大量的浮选剂，使药耗增加；④增加矿浆的粘性，使浮选机充气条件变坏。所以有必要对潘一东选煤厂煤泥进行选前脱泥，设计采用脱泥池和入料池合二为一，脱泥池的底流由入料泵输送至一次浮选作业，所以该池兼有脱泥和入料缓冲两种作用，但其容积与选煤厂通常浮选入料池相当，只是在入料上方增加入料槽、整流区（主要是玻璃钢管）、溢流槽和集水槽设施。在生产中可视浮选入料中的细泥含量和灰分，灵活调整水力分级粒度，控制脱泥量，当煤质好时，可以不出溢流，成为“纯粹”的入料池。由于浮选入料为极难选煤，虽在浮选入料前增加脱泥，脱除部分高灰细泥，提高入浮煤泥的可选性，为了保证浮选精煤质量的稳定性，在一次粗选过程中，为二次精选创造了条件；二次精选是对一次粗选浮选的补充，其主要是对在粗选浮选机中没有得到充分分选的细粒煤泥进行再次的分选，并增加喷水脱出高灰细泥的污染，降低浮选精煤灰分，提高精煤产率。4）煤泥水系统。考滤到煤泥易泥化，设计采用“煤泥水采用一段浓缩＋二段浓缩＋净化浓缩”工艺。一次、二次浮选尾矿及中煤磁选尾矿煤泥水进入一段浓缩机，底流采用沉降过滤离心机进行脱水后，粗煤泥掺入动力煤产品中；矸石磁尾、一段浓缩机溢流、过滤液、离心液及浮选入料脱泥池溢流部分进入二段浓缩机；二段高灰细煤泥采用成熟的快开压滤机回收，二者优势互补，可以尽量回收粗煤泥掺入动力煤产品中，提高其产率和经济效益，又能保证煤泥全部回收，煤泥水不外排；净化浓缩主要处理部分二段浓缩机溢流，净化水作为整个厂内冲洗水用，既实现洗水闭路循环，又避免环境污染，做到了节能减排。

3改造效果分析

3.1应用效果1）技术改造优势。改造项目新加设备大部分均布置在新增加的厂房内，原有主厂房的土建改造量小，施工工期短，施工建设对原有生产系统影响较小，可以边施工边生产。改造完成后系统比较灵活，兼顾生产炼焦精煤和者动力煤；若仅生产动力煤时，根据市场要求可以将浮选分选系统停止工作或将新增煤泥重介和浮选分选均停止工作，保留煤泥直接脱水回收通道。2）系统操作简单、方便。现场岗位操作员工操作简便，一般情况，只需对悬浮液密度进行简单的调整，即可对精煤灰分指标把握准确；实现了单一低密度悬浮液一次分选出精煤、中煤、矸石三种产品，可以低密度悬浮液实现高密度分选（排矸），简化了工艺流程。3）产品质量和回收率得到提高。煤泥重介选煤工艺的应用，提高粗煤分选精度，从实际生产情况反应可能偏差Ep值基本在007～009kg／L，数量效率可达到90％；特别是浮选入料前增加脱泥池，浮选入料脱泥池由中下部入料，利用上升水流将细泥排出，试验结果表明底流中细泥产率与分选完善指标之间存在负相关关系，底流中细泥产率每减少一个百分点，分选完善指标可增加073个百分点。

3.2改造前后经济效益对比按照生产同一入洗原煤性质进行改造前后经济效益比较，在不考虑原煤价格变动和相关设备折旧的情况下，主要经济指标：1）改造前产品主要是生产动力煤，时价基本在400元／t左右，加工费用15元／t；矸石外售8元／t。2）改造后炼焦以十级精煤时价700元／t左右，加工费用35元／t。改造前后经济效益对比见表4，从表4中可看出，建设总投资为7600万元整，按照改造后45Mt／a计算，吨煤投资1689元，统计建设成本和吨煤生产运营成本，正常生产7个月即可回收投资成本。改造后年增加29174万元收入，经济效率可观。

4结语

一方面市场需求的改变，另一方面煤炭企业为了适应市场需求，通常情况下要调整现有生产工艺，最终调整产品结构，以最大程度满足市场要求；而作为设计人员，在了解市场，对现选煤新技术、新工艺充分理解的同时，还要有较好的创新能力，为企业创造更大经济价值。本次改造是在充分分析煤质资料和结合现生产工艺基础之上，选择有针对性的选煤工艺组合，勇于创新，使选煤厂能够灵活调整选煤工艺和产品结构，适应市场需求，为企业创造更大的经济效益；特别是对高灰、易泥化、难选煤等方面的新建或改造工艺设计提供了较强的理论依据和实践经验。

参考文献：

［1］谢广元．选矿学［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2001．

［2］戴少康．选煤工艺设计实用技术手册［M］．北京：煤炭工业出版社，2010．

［3］袁红军，吴静，闫锐敏，等．浮选入料脱泥池在潘一矿选煤厂的应用研究［J］．选煤技术，2013（5）：57－59．

［4］柴进，熊俊文．选煤厂设计中的几个关键问题［J］．选煤技术，2013（5）：85－88．

［5］朱勇武，于宇，袁红军，等．高灰分细粒煤泥的分选［J］．煤炭加工与综合利用，2013（3）：1－3．

作者：吴新财 苑忠明 李雪萍 单位：山西约翰芬雷华能设计工程有限公司 北京分公司