中煤再選方案分析

中煤再選方案分析

0煉焦煤中煤的特點中國已確定煤炭儲量1077億t，包括7437億t和2909億t。用于煉焦煤的主焦煤、瘦煤、氣煤、肥煤分別占全國煤炭總儲量的5.39%、4.01%、13.03%、3.38%。焦煤是煉焦工業(yè)和鋼鐵工業(yè)不可缺少的原材料,但在我國的總儲量較少,為我國的稀缺煤種。目前我國原煤入選率為50.9%,原煤入選量16.5億t,原煤入選能力17.6億t。其中全國有1000余座煉焦煤選煤廠,入選能力8.1億t。我國每年入選約2億t的主焦煤和肥煤,煉焦精煤產率在40%左右,中煤產率平均在30%以上。中煤是煤炭分選加工過程中回收精煤和排除矸石以后的中間產物,其基本特點是灰分高、非可燃體相對于原煤來說含量高,但其中也含有一定量的可燃體。全國每年約有8000萬t煉焦煤的中煤直接作為動力煤銷售,造成主焦煤資源的損失和稀缺煤炭資源的浪費。煉焦煤中煤再選不僅可為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經濟效益,而且對充分利用保護稀缺煤炭資源,保證國家能源安全和提高社會效益具有重大意義。中煤中雖然含有一定量低灰分的成分,但直接分選又很難再分選出質量合格的精煤產品。因此,研究從中煤中最大限度地回收精煤產品,是當前的一項重要技術課題。筆者對我國中煤再選研究現狀進行了分析總結,并對邢臺礦選煤廠煉焦中煤再選可行性進行了分析,以期為煉焦中煤再選提供技術支持。1煤巖組成及特征從中煤中回收優(yōu)質精煤的研究,國內外做得工作都不多,國外僅有印度和德國做了些探討性研究。近年來,中煤再選研究在我國得到了廣泛的關注。中煤作為煤炭分選的副產品,曾凡桂等對淮南潘集礦中煤的煤巖組成及特征進行了分析,發(fā)現中煤顯微組成中,鏡質組及殼質組含量比原煤少,惰質組比原煤多,礦物質則大幅度增加,礦物質主要為黃鐵礦及黏土礦物,其他礦物含量極少,礦物質以細粒分散分布為主,不同密度級產品的煤巖特征有很大的差別。由于煤質、成煤條件等不同,我國各選煤廠中煤的煤巖組成及特征有很大差別。從中煤中進一步再選出精煤,主要是通過破碎或磨礦使中煤的煤與非煤物質充分解離。由于不同中煤可燃體和非可燃體嵌布致密的程度不同,破碎粒度也不相同。對跳汰選煤廠而言,由于中煤中本身含精煤較多,中煤再選的精煤產率相對較高,經濟效益也更為顯著。對于重介質選煤廠,中煤中一般攜帶的精煤較少,主要依靠中煤破碎再解離出精煤,因此對重介中煤的破碎解離粒度的研究和分選工藝提出了更高的要求。1.1復配機重介質復合式復配工藝梁北選煤廠將中煤破碎到1mm以下,對破碎后的1~0.5mm的物料進行浮沉試驗,對-0.5mm的物料進行分步釋放浮選試驗。結果表明:各密度級的灰分降低,主導密度級發(fā)生改變。破碎前1.40~1.50、1.50~1.60g/cm3兩密度級產率之和為55.26%,破碎后兩密度級產率之和為47.68%。主導密度下降,說明中煤的連生體得到一定程度的解離。與破碎前相比,在相同灰分時,精煤產率提高了12%;-0.5mm的物料經過浮選以后,當要求灰分為11%左右時,浮選精煤產率為62%。梁北選煤廠在中煤篩下增加錘式破碎機將中煤破碎至1mm以下,物料進入緩沖桶內,由精煤磁選機尾礦稀釋后,用渣漿泵打入原煤脫泥篩前的布料溜槽,代替循環(huán)水作為脫泥篩入料潤濕水。經篩孔為0.75mm的脫泥篩脫泥后物料分成2部分,1~0.75mm物料直接進入重介質旋流器,-0.75mm物料經旋流器分級后,底流進入TBS分選,溢流進入浮選。梁北選煤廠綜合精煤產率提高3.28%,系統(tǒng)增加功耗457200kW·h/a。每年可增收1304.17萬元,經濟效益顯著。楊毛生等以新峪礦重介處理系統(tǒng)分選出的中煤為研究對象,將中煤破碎至3mm以下,對分級出的3~0.5mm粒級物料通過浮沉試驗研究煤質特性。重介質分選結果預測表明,中煤再選后可獲得產率6.70%、灰分11.88%的精煤。內蒙古烏海礦區(qū)某選煤廠年入選原煤量為100萬t,中煤產率20%,灰分44.70%。將該廠中煤破碎到3mm以下,采用三產品重介質旋流器+TBS粗煤泥分選+浮選分選工藝,預計每年可增收1258.60萬元。張相國等對七臺河桃山選煤廠的中煤破碎解離至3mm以下,在實驗室采用螺旋分選機進行分選,可以得到灰分小于12%、產率40%左右的精煤。白龍重介選中煤灰分低,中間密度級產品含量高,破碎至6mm即可以實現較好的解離,將中煤破碎后直接進入無壓給料三產品重介質旋流器,每年可增加經濟效益約2400萬元?？“l(fā)選煤廠成功研發(fā)出離心跳汰機、圓形噴射浮選機和離心浮選機,應用到跳汰中煤再選的工藝中,在分選灰分為35.88%的中煤時,離心跳汰機精煤灰分為10.90%,浮選精煤綜合灰分為9.94%,達到了預期分選目的,為企業(yè)帶來了可觀的經濟效益。從以上實例可以看出,我國有相當一部分選煤廠的中煤可以通過直接破碎使精煤與脈石得到一定程度的解離,然后經過再選,可以充分回收其中的精煤,達到提高企業(yè)經濟效益的目的。1.2煤樣磨碎-浮選工藝選煤開灤礦區(qū)6座重介選煤廠每年生產中煤產品500萬t,對開灤礦區(qū)煉焦煤選煤廠的重介選中煤再選研究表明,將中煤磨碎至0.5mm以下,在質量符合要求的條件下,中煤再選后精煤產率提高約10%,每年可為整個開灤礦區(qū)增加銷售收入1.75億元。將馬頭選煤廠重介選中煤破碎至3mm以下,采用大錐角旋流器分選,僅可得到產率為4.22%、灰分23.55%的精煤,說明單純通過破碎,難以實現馬頭選煤廠中煤較好的解離,也表明其礦物質嵌布粒度很細。但將中煤磨碎到-0.5mm時,分步釋放試驗結果表明,可以得到產率12.85%、灰分13.40%的精煤。所以要對馬頭選煤廠的中煤實現有效分選,需將中煤磨細,以實現較大程度的解離。李萍等以范各莊選煤廠1.40~1.60g/cm3密度級中煤為試驗煤樣,以氯化鋅為重液,采用浮沉方法將中煤按密度分級,各密度級煤樣經磨細后,采用絮團-浮選工藝,回收各密度中的低灰精煤。總精煤產率在60%左右,灰分可降到8.14%以下。文獻以某煉焦煤選煤廠的中煤為例,將中煤球磨到平均粒度為12.7μm,灰分為57.78%,經疏水絮凝-浮選工藝分選后,可獲得產率35%、灰分低于12%的精煤。將煤樣磨碎更細,可以實現更大程度的解離,能充分分選出質量合格的精煤。我國有相當一部分選煤廠的中煤直接破碎并不能使精煤與脈石得到充分解離,須進一步磨細才能達到可燃體與非可燃體解離,在此基礎上可采用疏水絮凝-浮選或多次精選的方案回收其中的精煤。2中煤再選擇技術根據不同的中煤煤質,采用不同的中煤再選方法,目前常用的方案有以下2種。2.1增設中煤再選系統(tǒng)中煤破碎后直接分選又可采用以下2種方式。(1)中煤破碎后并入原煤系統(tǒng),將中煤破碎后直接返入原煤分選系統(tǒng)和入選原煤混合,進入重介質旋流器和原煤一起分選,以提高精煤產率。(2)設立中煤再選系統(tǒng),為避免中煤破碎所產生的細粒級對原煤分選效果的影響,可以另建立一套中煤再選系統(tǒng),增設小直徑重介質分選旋流器或TBS粗煤泥分選機,分選出的產品與原煤分選產品進行綜合。中煤再選系統(tǒng)常用第2種技術方案,分選流程為:中煤破碎分級后的粗煤泥用TBS或煤泥重介質旋流器分選出精煤和中煤(或矸石),-0.5mm的細煤泥進入浮選系統(tǒng)或進入浮選尾煤系統(tǒng)回收后作為中煤。中煤再選的關鍵在于破碎產生的細煤泥的分選,一般要采用多次精選的方式充分回收精煤。2.2煤漿中絮團法疏水絮凝-浮選工藝是將中煤破碎后用磨機磨至粒度10~20μm,然后配成一定濃度的礦漿,加入一定量的絮凝劑,再放進攪拌槽中攪拌,使疏水的精煤顆粒形成一定大小的絮團,再用常規(guī)的浮選方法把絮團分選出來,而親水礦物仍懸浮在礦漿中。該方法分選精度高,但工藝復雜,成本較高,適用于嵌布粒度較細的中煤破碎至微米級再選。目前該工藝只是用于實驗室中煤的分選試驗。3邢臺礦區(qū)選煤廠中煤炭再選可行性分析3.1中煤選擇及回收可行性分析邢臺礦選煤廠隸屬冀中能源股份有限公司邢臺煤礦,1973年12月投產,原設計原煤處理能力0.6Mt/a,后經多次改造,系統(tǒng)生產能力提高至3.45Mt/a,包括A、B兩套重介系統(tǒng),其中A系統(tǒng)生產能力1.95Mt/a,B系統(tǒng)生產能力1.50Mt/a,分選工藝為:50~1mm脫泥無壓三產品重介旋流器分選→1~0.25mm粗煤泥分選機分選→0.25~0mm浮選+壓濾回收→浮選尾煤一次濃縮+臥式沉降過濾離心機回收→二次濃縮+壓濾機回收工藝。主要生產精煤產品灰分為9.0%以下,全硫在0.55%以下的優(yōu)質1/3焦煤,洗混煤產品作為動力煤供電廠發(fā)電使用,矸石產品作為井下充填的原料循環(huán)利用。邢臺礦選煤廠中煤產品由重介中煤、粗煤泥尾礦以及浮選尾礦組成,在日常檢查中發(fā)現粗煤泥尾礦以及浮選尾礦中仍含有部分-1.45g/cm3物料。這部分精煤直接進入到中煤中,造成了精煤的損失,影響邢臺礦選煤廠的經濟效益,因此為有效回收中煤中損失的精煤,針對中煤再選進行了研究。2012年1—11月邢臺礦選煤廠重介中煤灰分平均為37.75%。為研究從重介中煤中分選出精煤的可能性,對2012年9月的中煤進行了分析,中煤篩分試驗結果見表1,浮沉試驗結果見表2。由表1可知,重介中煤主導粒級為13~3mm,產率為45.22%。各粒級灰分分布均勻,隨粒度下降中煤灰分無顯著變化。從表2可知,-1.45g/cm3密度級的含量為1.42%,+1.80g/cm3密度級含量為0.86%,說明作為主選設備的三產品重介質旋流器分選效果較好,中煤帶煤和帶矸量均在較低水平。根據重介中煤可選性曲線,當要求精煤灰分為10%時,精煤產率僅有0.53%,不具備直接回收的可行性。欲從重介中煤里回收一部分精煤,可考慮將其破碎解離再進行分選。3.2解離前后精煤質量變化將中煤破碎到3mm以下,3~0.5mm物料浮沉試驗結果見表3。由表3可知,中煤經過破碎后,-1.45g/cm3密度級含量從1.42%提高到6.54%,+1.80g/cm3密度級含量從0.86%提高到9.85%,相比解離前均有提高,說明有一部分夾矸煤得到解離,精煤和矸石分開。-1.45g/cm3密度級含量為6.54%,有一定的分選回收價值。從重介中煤破碎后可選性曲線可知,若將精煤灰分定在10%,此時精煤產率為5.14%,同時分選密度±0.1含量為28.16%,可選性為較難選。按單系統(tǒng)入選300t/h原煤,重介中煤約占原煤總量6%計算,理論上每小時可從經過破碎的中煤里回收0.9t精煤,每年多回收精煤約4500t。除去電耗等生產費用和因中煤質量降低所減少的收入,單系統(tǒng)每年預計增加經濟效益300萬元。中煤再選不但提高了經濟效益,且充分回收了稀缺的煉焦煤資源。4確定后的重介系統(tǒng)方案煉焦煤選煤廠的中煤再選不但充分保護和利用了稀缺的煉焦煤資源,而且可提高企業(yè)經濟效益。目前,我國中煤再選有中煤直接破碎到粒度小于1(3或6)mm時的再選和中煤磨碎到粒度小于0.5mm時的再選2類技術方案。中煤再選方案的確定,主要取決于中煤中可燃體與非可燃體的嵌部狀態(tài)。在對我國中煤再選現行技術發(fā)展綜合分析的基礎上,對邢臺礦選煤廠重介