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(diǎn)中國(guó)已確定煤炭?jī)?chǔ)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(guó)煤炭總儲(chǔ)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(guó)的總儲(chǔ)量較少,為我國(guó)的稀缺煤種。目前我國(guó)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(guó)有1000余座煉焦煤選煤廠,入選能力8.1億t。我國(guó)每年入選約2億t的主焦煤和肥煤,煉焦精煤產(chǎn)率在40%左右,中煤產(chǎn)率平均在30%以上。中煤是煤炭分選加工過(guò)程中回收精煤和排除矸石以后的中間產(chǎn)物,其基本特點(diǎn)是灰分高、非可燃體相對(duì)于原煤來(lái)說(shuō)含量高,但其中也含有一定量的可燃體。全國(guó)每年約有8000萬(wàn)t煉焦煤的中煤直接作為動(dòng)力煤銷(xiāo)售,造成主焦煤資源的損失和稀缺煤炭資源的浪費(fèi)。煉焦煤中煤再選不僅可為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益,而且對(duì)充分利用保護(hù)稀缺煤炭資源,保證國(guó)家能源安全和提高社會(huì)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(zhì)量合格的精煤產(chǎn)品。因此,研究從中煤中最大限度地回收精煤產(chǎn)品,是當(dāng)前的一項(xiàng)重要技術(shù)課題。筆者對(duì)我國(guó)中煤再選研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析總結(jié),并對(duì)邢臺(tái)礦選煤廠煉焦中煤再選可行性進(jìn)行了分析,以期為煉焦中煤再選提供技術(shù)支持。1煤巖組成及特征從中煤中回收優(yōu)質(zhì)精煤的研究,國(guó)內(nèi)外做得工作都不多,國(guó)外僅有印度和德國(guó)做了些探討性研究。近年來(lái),中煤再選研究在我國(guó)得到了廣泛的關(guān)注。中煤作為煤炭分選的副產(chǎn)品,曾凡桂等對(duì)淮南潘集礦中煤的煤巖組成及特征進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)中煤顯微組成中,鏡質(zhì)組及殼質(zhì)組含量比原煤少,惰質(zhì)組比原煤多,礦物質(zhì)則大幅度增加,礦物質(zhì)主要為黃鐵礦及黏土礦物,其他礦物含量極少,礦物質(zhì)以細(xì)粒分散分布為主,不同密度級(jí)產(chǎn)品的煤巖特征有很大的差別。由于煤質(zhì)、成煤條件等不同,我國(guó)各選煤廠中煤的煤巖組成及特征有很大差別。從中煤中進(jìn)一步再選出精煤,主要是通過(guò)破碎或磨礦使中煤的煤與非煤物質(zhì)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(duì)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(chǎn)率相對(duì)較高,經(jīng)濟(jì)效益也更為顯著。對(duì)于重介質(zhì)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(duì)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(fù)配機(jī)重介質(zhì)復(fù)合式復(fù)配工藝梁北選煤廠將中煤破碎到1mm以下,對(duì)破碎后的1~0.5mm的物料進(jìn)行浮沉試驗(yàn),對(duì)-0.5mm的物料進(jìn)行分步釋放浮選試驗(yàn)。結(jié)果表明:各密度級(jí)的灰分降低,主導(dǎo)密度級(jí)發(fā)生改變。破碎前1.40~1.50、1.50~1.60g/cm3兩密度級(jí)產(chǎn)率之和為55.26%,破碎后兩密度級(jí)產(chǎn)率之和為47.68%。主導(dǎo)密度下降,說(shuō)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(shí),精煤產(chǎn)率提高了12%;-0.5mm的物料經(jīng)過(guò)浮選以后,當(dāng)要求灰分為11%左右時(shí),浮選精煤產(chǎn)率為62%。梁北選煤廠在中煤篩下增加錘式破碎機(jī)將中煤破碎至1mm以下,物料進(jìn)入緩沖桶內(nèi),由精煤磁選機(jī)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(rùn)濕水。經(jīng)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(jìn)入重介質(zhì)旋流器,-0.75mm物料經(jīng)旋流器分級(jí)后,底流進(jìn)入TBS分選,溢流進(jìn)入浮選。梁北選煤廠綜合精煤產(chǎn)率提高3.28%,系統(tǒng)增加功耗457200kW·h/a。每年可增收1304.17萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)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(duì)象,將中煤破碎至3mm以下,對(duì)分級(jí)出的3~0.5mm粒級(jí)物料通過(guò)浮沉試驗(yàn)研究煤質(zhì)特性。重介質(zhì)分選結(jié)果預(yù)測(cè)表明,中煤再選后可獲得產(chǎn)率6.70%、灰分11.88%的精煤。內(nèi)蒙古烏海礦區(qū)某選煤廠年入選原煤量為100萬(wàn)t,中煤產(chǎn)率20%,灰分44.70%。將該廠中煤破碎到3mm以下,采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+TBS粗煤泥分選+浮選分選工藝,預(yù)計(jì)每年可增收1258.60萬(wàn)元。張相國(guó)等對(duì)七臺(tái)河桃山選煤廠的中煤破碎解離至3mm以下,在實(shí)驗(yàn)室采用螺旋分選機(jī)進(jìn)行分選,可以得到灰分小于12%、產(chǎn)率40%左右的精煤。白龍重介選中煤灰分低,中間密度級(jí)產(chǎn)品含量高,破碎至6mm即可以實(shí)現(xiàn)較好的解離,將中煤破碎后直接進(jìn)入無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器,每年可增加經(jīng)濟(jì)效益約2400萬(wàn)元。俊發(fā)選煤廠成功研發(fā)出離心跳汰機(jī)、圓形噴射浮選機(jī)和離心浮選機(jī),應(yīng)用到跳汰中煤再選的工藝中,在分選灰分為35.88%的中煤時(shí),離心跳汰機(jī)精煤灰分為10.90%,浮選精煤綜合灰分為9.94%,達(dá)到了預(yù)期分選目的,為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。從以上實(shí)例可以看出,我國(guó)有相當(dāng)一部分選煤廠的中煤可以通過(guò)直接破碎使精煤與脈石得到一定程度的解離,然后經(jīng)過(guò)再選,可以充分回收其中的精煤,達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。1.2煤樣磨碎-浮選工藝選煤開(kāi)灤礦區(qū)6座重介選煤廠每年生產(chǎn)中煤產(chǎn)品500萬(wàn)t,對(duì)開(kāi)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(zhì)量符合要求的條件下,中煤再選后精煤產(chǎn)率提高約10%,每年可為整個(gè)開(kāi)灤礦區(qū)增加銷(xiāo)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(chǎn)率為4.22%、灰分23.55%的精煤,說(shuō)明單純通過(guò)破碎,難以實(shí)現(xiàn)馬頭選煤廠中煤較好的解離,也表明其礦物質(zhì)嵌布粒度很細(xì)。但將中煤磨碎到-0.5mm時(shí),分步釋放試驗(yàn)結(jié)果表明,可以得到產(chǎn)率12.85%、灰分13.40%的精煤。所以要對(duì)馬頭選煤廠的中煤實(shí)現(xiàn)有效分選,需將中煤磨細(xì),以實(shí)現(xiàn)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(jí)中煤為試驗(yàn)煤樣,以氯化鋅為重液,采用浮沉方法將中煤按密度分級(jí),各密度級(jí)煤樣經(jīng)磨細(xì)后,采用絮團(tuán)-浮選工藝,回收各密度中的低灰精煤。總精煤產(chǎn)率在60%左右,灰分可降到8.14%以下。文獻(xiàn)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(jīng)疏水絮凝-浮選工藝分選后,可獲得產(chǎn)率35%、灰分低于12%的精煤。將煤樣磨碎更細(xì),可以實(shí)現(xiàn)更大程度的解離,能充分分選出質(zhì)量合格的精煤。我國(guó)有相當(dāng)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(jìn)一步磨細(xì)才能達(dá)到可燃體與非可燃體解離,在此基礎(chǔ)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(shù)根據(jù)不同的中煤煤質(zhì),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(shè)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(jìn)入重介質(zhì)旋流器和原煤一起分選,以提高精煤產(chǎn)率。(2)設(shè)立中煤再選系統(tǒng),為避免中煤破碎所產(chǎn)生的細(xì)粒級(jí)對(duì)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(shè)小直徑重介質(zhì)分選旋流器或TBS粗煤泥分選機(jī),分選出的產(chǎn)品與原煤分選產(chǎn)品進(jìn)行綜合。中煤再選系統(tǒng)常用第2種技術(shù)方案,分選流程為:中煤破碎分級(jí)后的粗煤泥用TBS或煤泥重介質(zhì)旋流器分選出精煤和中煤(或矸石),-0.5mm的細(xì)煤泥進(jìn)入浮選系統(tǒng)或進(jìn)入浮選尾煤系統(tǒng)回收后作為中煤。中煤再選的關(guān)鍵在于破碎產(chǎn)生的細(xì)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(tuán)法疏水絮凝-浮選工藝是將中煤破碎后用磨機(jī)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(jìn)攪拌槽中攪拌,使疏水的精煤顆粒形成一定大小的絮團(tuán),再用常規(guī)的浮選方法把絮團(tuán)分選出來(lái),而親水礦物仍懸浮在礦漿中。該方法分選精度高,但工藝復(fù)雜,成本較高,適用于嵌布粒度較細(xì)的中煤破碎至微米級(jí)再選。目前該工藝只是用于實(shí)驗(yàn)室中煤的分選試驗(yàn)。3邢臺(tái)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(tái)礦選煤廠隸屬冀中能源股份有限公司邢臺(tái)煤礦,1973年12月投產(chǎn),原設(shè)計(jì)原煤處理能力0.6Mt/a,后經(jīng)多次改造,系統(tǒng)生產(chǎn)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(chǎn)能力1.95Mt/a,B系統(tǒng)生產(chǎn)能力1.50Mt/a,分選工藝為:50~1mm脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選→1~0.25mm粗煤泥分選機(jī)分選→0.25~0mm浮選+壓濾回收→浮選尾煤一次濃縮+臥式沉降過(guò)濾離心機(jī)回收→二次濃縮+壓濾機(jī)回收工藝。主要生產(chǎn)精煤產(chǎn)品灰分為9.0%以下,全硫在0.55%以下的優(yōu)質(zhì)1/3焦煤,洗混煤產(chǎn)品作為動(dòng)力煤供電廠發(fā)電使用,矸石產(chǎn)品作為井下充填的原料循環(huán)利用。邢臺(tái)礦選煤廠中煤產(chǎn)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(xiàn)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(jìn)入到中煤中,造成了精煤的損失,影響邢臺(tái)礦選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益,因此為有效回收中煤中損失的精煤,針對(duì)中煤再選進(jìn)行了研究。2012年1—11月邢臺(tái)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(duì)2012年9月的中煤進(jìn)行了分析,中煤篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1,浮沉試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表1可知,重介中煤主導(dǎo)粒級(jí)為13~3mm,產(chǎn)率為45.22%。各粒級(jí)灰分分布均勻,隨粒度下降中煤灰分無(wú)顯著變化。從表2可知,-1.45g/cm3密度級(jí)的含量為1.42%,+1.80g/cm3密度級(jí)含量為0.86%,說(shuō)明作為主選設(shè)備的三產(chǎn)品重介質(zhì)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(jù)重介中煤可選性曲線,當(dāng)要求精煤灰分為10%時(shí),精煤產(chǎn)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(jìn)行分選。3.2解離前后精煤質(zhì)量變化將中煤破碎到3mm以下,3~0.5mm物料浮沉試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,中煤經(jīng)過(guò)破碎后,-1.45g/cm3密度級(jí)含量從1.42%提高到6.54%,+1.80g/cm3密度級(jí)含量從0.86%提高到9.85%,相比解離前均有提高,說(shuō)明有一部分夾矸煤得到解離,精煤和矸石分開(kāi)。-1.45g/cm3密度級(jí)含量為6.54%,有一定的分選回收價(jià)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(shí)精煤產(chǎn)率為5.14%,同時(shí)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(jì)算,理論上每小時(shí)可從經(jīng)過(guò)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(chǎn)費(fèi)用和因中煤質(zhì)量降低所減少的收入,單系統(tǒng)每年預(yù)計(jì)增加經(jīng)濟(jì)效益300萬(wàn)元。中煤再選不但提高了經(jīng)濟(jì)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(hù)和利用了稀缺的煉焦煤資源,而且可提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。目前,我國(guó)中煤再選有中煤直接破碎到粒度小于1(3或6)mm時(shí)的再選和中煤磨碎到粒度小于0.5mm時(shí)的再選2類(lèi)技術(shù)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(duì)我國(guó)中煤再選現(xiàn)行技術(shù)發(fā)展綜合分析的基礎(chǔ)上,對(duì)邢臺(tái)礦選煤廠重介