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1器1机1筛助力高氧化煤泥回收

时间:2020-08-13     作者:张光伟,王丽娟【原创】

中国富煤、贫油、少气的能源储备特点及煤炭明显的成本优势,决定了煤炭在长时间内,仍将是我国最主要的能源。煤泥是在煤炭开采和洗选过程中产生的细小煤炭颗粒,近年来随着开采机械化程度地提高,原煤中的细粒级煤泥含量不断增加,从而增大了煤泥分选及后续工作的难度。煤泥大多具有较高的疏水性,可以通过浮选获得理想的分选指标,因此浮选是目前细粒级煤泥有效分选和回收的主要方法。但部分高氧化煤泥在氧化过程中,往往伴随着其内部分子结构的氧化程度不断增强,使煤泥表面的疏水性向亲水性转变,导致难以采用浮选对其进行回收。

山西长治地区煤泥不仅粒度细,且氧化严重,近年来该地区细粒级深度氧化煤泥的回收不利已经造成了资源浪费和经济效益的损失等。通过分析该地区煤泥性质,制定并采用了煤泥旋流器、螺旋分选机和叠层高频细筛组合配套工艺,实现了低灰精煤的有效回收,有效解决了高氧化煤泥回收的问题。

煤质分析

1.1 工业分析及红外光谱分析

1为山西长治地区氧化煤泥和非氧化煤泥的工业分析数据。由表1可知,两种煤泥的挥发分和固定碳含量差别较大,氧化煤泥的挥发分远远高于非氧化煤泥,而固定碳含量却明显下降。

表1 氧化煤泥和非氧化煤泥的工业分析数据

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1所示为氧化煤泥的红外光谱图。由图1分析可知,氧化煤泥中的疏水官能团-CH3-CH2及芳香烃的含量都较少,而-OH-C-O--C=O等含氧官能团却出现很多,含氧官能团增加必然会导致煤泥的疏水性变差,从而使煤泥的可浮性明显下降,导致难以通过浮选对其进行分选。

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图1 氧化煤泥的红外光谱图

1.2 粒度组成及密度组成

氧化煤泥的粒度组成见表2

表2 氧化煤泥粒度组成

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由表2可知,该氧化煤泥中细粒级含量较多,主导粒级为<0.074mm,其含量高达52.50%,且随着粒度变小,各粒级的灰分呈升高趋势:0.074mm的灰分可达42.64%,>0.30mm0.150.30mm的灰分分别为5.93%9.11%;>0.15mm的产率和灰分分别为24.50%8.79%。由此可知,通过高效分级的方法,可回收低灰精煤泥产品。

氧化煤泥的密度组成见表3,根据表3绘制的可选性曲线如图2所示。

表3 氧化煤泥的密度组成分析

图2 氧化煤泥的可选性曲线

由表3和图2可知,该煤泥的主导密度级为>1.80kg/L,其含量可达31.67%,灰分为57.91%。当要求精煤灰分在9.5%以内时,理论分选密度为1.497kg/L,理论精煤产率为37.89%;当要求精煤灰分在10.0%以内时,理论分选密度为1.529kg/L,理论精煤产率为41.748%;当要求精煤灰分在10.5%以内时,理论分选密度为1.540kg/L,理论精煤产率为43.624%

工艺流程

针对山西长治地区深度氧化煤泥的煤质特性,制定了如下工艺流程:氧化煤泥经过煤泥旋流器进行分级处理,提前脱除大部分<0.074mm高灰细泥,煤泥旋流器底流进入LXA螺旋分选机进行处理;LXA螺旋分选机精矿进入ZKJD叠层高频细筛按0.074mm进行高效分级,获得合格精煤产品;LXA螺旋分选机尾矿进入叠层高频细筛进行脱水处理后,掺入中煤产品;<0.074mm高灰细泥直接进入浓缩、压滤系统,最终成为煤泥产品。改造后的原则流程如图3所示。

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图3 改造后的粗煤泥回收原则流程

该工艺可在保证精煤产品灰分的基础上,最大程度地避免合格精煤的损失,煤泥旋流器可提前脱除部分<0.074mm的高灰细泥,为下游LXA螺旋分选机和ZKJD叠层高频细筛提供浓度合适的窄粒级入料。螺旋分选机可将煤泥中的高灰物料脱除,对煤质适应性强,且工艺灵活;ZKJD叠层高频细筛具有分级效率高、稳定性强等优点,可有效保障精煤产品的灰分。叠层高频细筛筛上产品进入原有加压过滤机进行脱水处理后,即可获得灰分和水分均达到要求的精煤产品;叠层高频细筛筛下水和煤泥离心机滤液返回煤泥水桶,进行再次分选,可有效避免低灰精煤产品的损失。

分选效果

经煤泥旋流器分级处理后,旋流器底流的粒度组成见表4

表4 煤泥旋流器底流的粒度组成

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由表4可知,经煤泥旋流器分级处理后,可有效降低底流产品中的<0.074mm含量,并起到降低灰分的作用,底流产品的灰分可明显降低至25.53%。煤泥旋流器底流经LXA螺旋分选机进行分选后,LXA螺旋分选机精矿和尾矿的粒级组成见表5和表6

表5 LXA螺旋分选机精矿的粒度组成

表6 LXA螺旋分选机尾矿的粒度组成

由表5和表6可知,经LXA螺旋分选机处理后,螺旋分选机精矿灰分可降至13.68%,螺旋分选机尾矿灰分可达37.88%。分析螺旋分选机精矿的粒度组成数据可知,螺旋分选机精矿仍含有11.64%的<0.074mm高灰细泥,>0.074mm的灰分仅为9.38%,只需将<0.074mm的高灰细泥高效脱除,即可获得合格精煤产品。

LXA螺旋分选机精矿经ZKJD叠层高频细筛分级处理后,ZKJD叠层高频细筛筛上产品和筛下产品的粒度组成见表7和表8

表7 ZKJ-D叠层细筛筛上产品的粒度组成

表8 ZKJ-D叠层高频细筛筛下产品的粒度组成

由表7和表8可知,LXA螺旋分选机精矿经ZKJD叠层高频细筛分级处理后,可获得灰分为9.22%的精煤产品,筛下产品的灰分可达40.16%。鉴于筛下产品中仍含有部分低灰煤泥,因此将ZKJD叠层高频细筛筛下产品返回煤泥水桶进行循环处理,以提高精煤回收率。

据现场考察得知,经系统改造后,选煤厂精煤产率提高了约9.5个百分点,经济效益显著。该选煤厂的处理量按300t/h计算,改造后可多回收精煤=300×9.5%=28.5t/h。进入改造系统的煤泥水量约为800m3/h,煤泥水浓度为100g/L,则氧化煤泥量为0.1×800=80t/h,由此可计算出改造后的精煤产率为28.5/80=35.62%

由图2可知,当分选灰分为9.22%的精煤产品时,理论精煤产率约为38.75%,由此可得改造后工艺系统的分选数量效率35.62/38.75×100%=91.92%

综上分析可知,采用煤泥旋流器+LXA螺旋分选机+ZKJD叠层高频细筛组成配套工艺可对浮选难以回收的深度氧化煤泥可进行有效分选,且具有分选精度高、可行性强等优点,为现场创造了可观的经济效益。

结论

针对山西长治地区深度氧化煤泥难以采用浮选进行有效分选的问题,通过对该氧化煤泥的特性进行分析,采用煤泥旋流器+LXA螺旋分选机+ZKJD叠层高频细筛配套工艺,实现了低灰精煤的有效回收,具有工艺流程简单、分选精度高等优点。

(1) 煤泥旋流器可以预先脱除煤泥中大部分<0.074mm的高灰细泥,为下游LXA螺旋分选机提供浓度合适的细粒级入料。经煤泥旋流器分级处理后,可有效降低煤泥旋流器底流中<0.074mm高灰细泥含量,起到降低灰分的作用,使底流产品的灰分可降低至25.53%

(2) LXA螺旋分选机可对煤泥旋流器底流产品进行有效分选,将其中的高灰物料脱除。经LXA螺旋分选机处理后,螺旋分选机精矿灰分可降低至13.68%,尾矿灰分可达37.88%

(3) ZKJD叠层高频细筛可进一步脱除LXA螺旋分选机精矿产品中<0.074mm的高灰细泥,有效保障精煤产品的灰分。LXA螺旋分选机精矿经ZKJD叠层细筛分级处理后,可获得灰分为9.22%的精煤产品,筛下产品的灰分可达40.16%

(4) 通过计算分析可知,采用煤泥旋流器+LXA螺旋分选机+ZKJD叠层高频细筛配套工艺对长治地区深度氧化煤泥进行分选,数量效率可达91.92%,可使选煤厂精煤产率提高了约9.5个百分点,为企业创造了可观的经济效益。

◎作者简介:张光伟(1987—),男,山东潍坊人,工程师,硕士,从事煤炭洗选设备研发和推广工作。

◎引用格式:张光伟,王丽娟,葛家君,等.回收细粒级深度氧化煤泥的研究[J].选煤技术,2020(2):15-18.


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