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呂臨能化公司選煤廠(以下簡稱“呂臨選煤廠”)隸屬于霍州煤電集團，是一座處理能力為10.00Mt/a的大型煉焦煤選煤廠，入選原煤來自龐龐塔礦的9#煤和5#煤，采用四級分選生產工藝:200～50mm粒級塊煤采用淺槽重介分選機排矸，50～1mm粒級混煤預先脫泥后采用兩段兩產品有壓重介質旋流器分選，1～0.35mm粒級粗煤泥采用TBS分選，＜0.35mm粒級細煤泥采用機械攪拌式浮選機分選。該廠主導產品為9級1/3焦精煤，作為煉焦原料使用。
在煤泥分選環(huán)節(jié)，該廠原采用一次浮選工藝，浮選精煤灰分在9.01%～9.50%之間，浮選尾煤灰分可以達到50%，能滿足產品指標要求。但隨著近年來入選原煤煤質不斷變差，該廠煤泥浮選效果急劇下降，浮選指標越來越難以控制。為了保證浮選精煤灰分滿足要求，在生產中不得不將浮選尾煤灰分控制在較低水平(40%左右)，導致浮選精煤產率降低；但為了防止生產系統(tǒng)“跑煤”，又經常需要提高浮選尾煤灰分，導致浮選精煤灰分升高(在10%～11%之間)，重選為浮選“背灰”嚴重；此外，產品混合不均勻的問題也時有發(fā)生，使浮選精煤脫水困難，導致精煤水分超標嚴重。為確保浮選精煤灰分指標合格，提高浮選精煤產率，改善浮選精煤脫水效果，亟待對浮選系統(tǒng)工藝進行優(yōu)化。
1
現(xiàn)狀分析
1.1
浮選入料及浮選產品粒度分析
近些年，原煤中＜0.5mm粒級含量逐漸增多，且以微細粒(＜0.043mm)居多。浮選入料及浮選產品的粒度組成見表1。由表1可知:與原煤中＜0.074mm粒級相比，浮選入料中該粒級產率增加22.06個百分點，灰分增加1.13個百分點，這說明該廠原煤存在一定的泥化現(xiàn)象。此外，隨著浮選入料粒度變細，浮選精煤灰分升高，說明細粒級浮選入料的可浮性差，細泥對精煤的污染較嚴重。
1.2
浮選設備
該選煤廠采用的浮選設備為4臺XJM－S45型機械攪拌式浮選機(以下簡稱XJM－S45浮選機)。該浮選機主要技術參數如下：
該廠采用的是五室XJM－S45浮選機，前三室的尾礦可以直接進入后兩室進行二次浮選，也可以直接成為尾礦；同樣，前三室的精礦可以進入后兩室進行二次浮選，也可以通過精礦槽進入后兩室精礦槽，并通過管道流入精礦桶成為精礦。采用一次浮選時，前三室的尾礦進入后兩室進行二次浮選，前三室和后兩室的精礦經過脫水后成為浮選精煤。
通過浮選入料及浮選產品粒度分析可知，浮選精煤灰分高的主要原因是細泥污染。根據生產實踐經驗，要想降低浮選精煤灰分，需要加強精礦泡沫的二次富集作用，一般宜采用深槽浮選設備，并加強清水沖洗作用。然而現(xiàn)有工藝和設備無法實現(xiàn)上述需要，因此只能另辟蹊徑解決問題。
1.3
浮選藥劑制度
該選煤廠采用的捕收劑有兩種：H捕收劑和K捕收劑，起泡劑為K起泡劑。為了探索最佳的藥劑制度和入浮濃度，在起泡劑不變的情況下，對添加不同捕收劑的煤泥浮選效果進行了對比分析。由表2數據可知：低濃度浮選有利于提高煤泥浮選效果，且K捕收劑的選擇性較好，在浮選精煤灰分不變的情況下，浮選尾煤灰分更高。但通過一系列的對比研究可知，要想獲得理想的浮選效果，單純調整藥劑制度并不能從根本上解決問題。
2
改造方案及實施
2.1
改造方案
為了探索改善煤泥浮選效果的方案，選煤廠對一次浮選的二段精礦和二段尾礦進行了采樣化驗，結果見表3。由表3可知：一段尾礦灰分偏高，如果一段尾礦進入后兩室浮選，則四室、五室的精礦灰分會嚴重超標，從而導致浮選精煤灰分超標；但如果不再進行浮選，則尾礦灰分偏低，會造成煤炭資源的浪費。
浮選是利用煤與矸石表面物理化學性質差異而進行分選的，分選是在固、液、氣三相中完成，是一個極為復雜的物理化學過程。影響煤泥可浮性的因素很多，主要有煤泥性質、浮選工藝、礦漿濃度、藥劑制度等。采用一次浮選工藝時，一般通過改變操作參數來調整煤泥浮選效果。對中等以上可浮性的煤泥來說，采用一次浮選工藝，浮選精煤不但可以達到產品質量要求，而且浮選產率較高；但對于難浮或極難浮煤泥來說，采用一次浮選工藝很難達到產品質量要求，即使達到產品質量要求，精煤產率也很低，嚴重影響企業(yè)經濟效益。因此，呂臨選煤廠考慮對煤泥進行二次浮選，即一段尾礦不再浮選，直接作為尾礦排入濃縮池，前三室的精礦進入后兩室再次浮選，以加強精礦泡沫的二次富集作用。
2.2
浮選設備
在二次浮選改造過程中，發(fā)現(xiàn)生產現(xiàn)場的浮選機布置存在以下問題：
①前三室與后兩室的高差過小，導致前三室的精礦無法順暢進入到后兩室，“冒料”現(xiàn)象嚴重，故二次浮選無法直接實施；
②精礦濃度偏高，需要加入一定量的稀釋水才能進行精選，而現(xiàn)場設備無法滿足要求；
③精礦泡沫偏多，不僅影響精礦流動，還易在精礦槽中堆積，造成“冒料”問題。為此，對浮選系統(tǒng)的噴水和相關管路進行了相應調整，具體如下：
(1)從高壓循環(huán)水泵引出一條50mm的管道接入4臺浮選機的前三室精礦槽，并增設一定數量的噴嘴，使水流呈片狀噴下，用于消泡和稀釋精礦。
(2)在連接前三室精礦槽與后兩室精礦槽的管道上增設高壓噴水管，用于消除精礦流動造成的泡沫積聚問題，解決“冒料”和精礦流動不暢。
（3）在前三室精礦槽的溢流口下部安裝200mm的管道，以將精礦導入第四室。
改造后的浮選系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
①充分利用原有設備對煤泥進行二次浮選，無需額外的設備投資；
②只需引用系統(tǒng)循環(huán)水對精礦進行稀釋，投資較少，幾乎不增加設備運行成本；
③改造后浮選系統(tǒng)實現(xiàn)一次浮選與二次浮選的靈活切換，在滿足浮選精煤灰分的基礎上，通過調整二次浮選的浮選機數量就能提高尾煤灰分。改造前后浮選系統(tǒng)原則流程如圖1所示。
2.3
改造效果
浮選系統(tǒng)改造完成后，取得了良好效果，使煤泥浮選效果明顯變好。當浮選入料濃度在110g/L左右時，對改造前后的浮選生產數據進行了統(tǒng)計和分析，結果見表4。由表4可知:浮選精煤灰分下降至9.28%，可滿足產品質量要求；浮選尾煤灰分從原來的42.13%提高到56.74%，避免了煤炭資源的浪費；浮選精煤產率提高了8.09個百分點，折合總精煤產率提高1.60個百分點(按浮選精煤占總精煤20%計算)，經濟效益相當可觀。
據統(tǒng)計，浮選系統(tǒng)改造后，雖然浮選藥劑用量約增加20%，但浮選入料中粗顆粒浮出數量增多，可改善加壓過濾機工作效果，使其處理能力增大，產品水分下降，可相應減少低壓風機的開啟數量，節(jié)約一定電能。
3
結語
為解決浮選生產中存在的問題，呂臨選煤廠通過研究分析，充分利用原有浮選設備，通過對噴水和管路進行相應調整，在不新增設備的情況下，將原來的一次浮選工藝改成二次浮選工藝，不僅滿足了選煤生產需求，提高了浮選工藝的靈活性，而且提高了精煤產率，為選煤廠帶來了良好的經濟效益。
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