馬頭洗煤廠煉焦中煤分選的探討
0 引言
我國是一個富煤、貧油、少氣的國家,從能源消費構(gòu)成看,煤炭消費占能源消費總量的70%左右,在一段時間內(nèi),煤炭是我國主要一次能源的地位不會改變。盡管我國有著豐富的煤炭資源,但是其數(shù)量和地域分布卻極不均勻。從煤種分布上看,其比例也相差很大,在已發(fā)現(xiàn)的資源中,動力煤約占72.54%,用于煉焦的中變質(zhì)程度的煙煤,即傳統(tǒng)上稱之為“煉焦用煤”,其數(shù)量約較少,只占27.46%,而且大多數(shù)為氣煤,占煙煤的46.9%,肥煤、焦煤、瘦煤則較少,分別占煙煤的13.6%、24.3%和15.1%[1,2]。
目前,世界上主要的選煤方法有重介選煤、跳汰選煤和浮游選煤等,由選煤方法的限制,產(chǎn)生了大量的中煤。而我國主焦煤選煤廠的中煤幾乎全部最為燃料使用,而且在富煤地區(qū)的中小選煤廠的中煤和煤泥則大量廢棄,這無疑是對我國稀缺煤種的極大浪費[3]。
在“十二·五規(guī)劃”中明確指出,要大力發(fā)展煤炭潔凈化利用,最大效益的利用煤炭資源。在這個大背景下,結(jié)合我國資源自身性質(zhì),從中煤回收質(zhì)量合格的精煤,不僅從經(jīng)濟(jì)效益,而且從環(huán)境效益都不失為一種提高精煤產(chǎn)率,解決我國煉焦用煤短缺的有效途徑[4]。
所以,本文以冀中能源峰峰集團(tuán)馬頭洗煤廠的重介中煤為研究對象,探索處理中煤再選的有效方法[5]。
1 馬頭洗煤廠概況
馬頭洗煤廠是冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司的中央洗煤廠,始建于1957 年,1959 年投產(chǎn),是我國“一五”期間156 項重點建設(shè)項目之一,與武漢鋼鐵焦化廠相配套。原設(shè)計能力為年入洗原煤200 萬噸,工藝為跳汰+濃縮浮選工藝。1998 年進(jìn)行了工藝技術(shù)改造,改造為跳汰粗選、粗精煤重介再選、煤泥浮選、尾煤壓濾工藝。
為適應(yīng)焦肥煤難選和極難選的特點,解決原設(shè)計中存在的分選效率低,精煤產(chǎn)率低,質(zhì)量不穩(wěn)定,難以洗選出灰分較低的優(yōu)質(zhì)精煤,用人多、洗選加工工藝成本高,以及煤泥、矸石、煤泥水對環(huán)境污染等問題,2006 年又將工藝改造為不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器選煤。
技術(shù)改造方案綜合采用了國內(nèi)外先進(jìn)的選煤技術(shù),以“提質(zhì)、提效、減排”為目標(biāo)。設(shè)計年處理原煤400 萬噸(新建200 萬噸/年,改造200 萬噸/年),主要工藝采用不脫泥三產(chǎn)品重介旋流器取代原來的跳汰粗選與二產(chǎn)品重介精選的工藝,煤泥水系統(tǒng)由濃縮浮選改為直接浮選,增加了煤泥重介分選工藝,以優(yōu)化分選效果,截取進(jìn)入浮選的粗煤泥,尾煤采用兩段濃縮,兩段回收。
改造后,以無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為主選設(shè)備的高效、全重介選煤工藝,投資低,生產(chǎn)成本低,同時工藝簡單,易于操作。不僅如此,通過技改,生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和分選數(shù)量效率大大提高,生產(chǎn)狀況大為改善,企業(yè)的市場競爭力大大增強(qiáng),經(jīng)濟(jì)效益顯著[6]。
2 實驗研究
2.1 煤樣煤質(zhì)分析
本文以三產(chǎn)品無壓重介旋流器的中煤為研究對象,對該中煤樣進(jìn)行篩分實驗,實驗結(jié)果。
從結(jié)果可以看出,煤樣灰分為36.63%,煤樣各粒級分布較均勻,隨著煤樣粒度由大到小(50-3mm),隨灰分有所降低。
2.2 浮選實驗
眾所周知,有機(jī)組分與礦物質(zhì)的分離是實現(xiàn)煤炭洗選的前提,解離是否充分影響著分選效果的好壞。欲實現(xiàn)好的解離情況,需將煤樣破碎至一定的解離粒度。筆者通過顯微鏡對煤樣進(jìn)行煤巖分析,發(fā)現(xiàn)該煤樣中有機(jī)質(zhì)與礦物嵌布粒度很細(xì),破碎到常規(guī)粒度(6mm 或3mm),難以實現(xiàn)較好的解離。
筆者選取具有代表性的煤樣,采用實驗室用顎式破碎機(jī)對煤樣進(jìn)行破碎。將煤樣分別破碎至-6mm,-3mm,再分別篩出其中的-0.5mm 的煤樣,記作6(-0.5)和3(-0.5);同時將所有煤樣通過破碎、磨碎至-0.5mm,記作(-0.5),將以上煤樣進(jìn)行分步釋放試驗,實驗條件為:入料濃度100g/l,充氣量0.2m3/(m2min),捕收劑:柴油,起泡劑:仲辛醇。
3 經(jīng)濟(jì)分析
由破碎試驗知,當(dāng)將煤樣破碎至-6mm時,其產(chǎn)生的6(-0.5)占煤樣的20%左右,而把煤樣破碎至-3mm 時,產(chǎn)生的3(-0.5)占煤樣的50%左右,再經(jīng)過浮選實驗,其相應(yīng)精煤產(chǎn)率為:
1)通過將煤樣簡單破碎至6mm,并篩出-0.5mm,再經(jīng)過浮選處理,可以增加精煤4.27*0.3%=1.28%;
2)通過將煤樣簡單破碎至3mm,并篩出-0.5mm,再經(jīng)過浮選處理,可以增加精煤7.68*0.3%=2.30%;
3)通過將煤樣破碎,磨碎至-0.5mm,再經(jīng)過浮選處理,可以增加精煤12.85*0.3%=3.85%;對于情況 2),該洗煤廠一年可以增加的經(jīng)濟(jì)效益為2.30%*400 萬噸*1200 元/噸=11.04(千萬),不考慮破碎成本和浮選成本。
4 技術(shù)路線
在通過以上經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析,可以看出,雖然將煤樣全部破碎至-0.5mm 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最大,但是破碎、磨碎這大的工作量將耗掉很大的成本。而將煤樣破碎至3mm這只需要經(jīng)過簡單的破碎處理,工作量較小,所以認(rèn)為對于馬頭洗煤廠,建議采用以下的工藝流程。
5 結(jié)論
本文以馬頭洗煤廠的重介選中煤為研究對象,探討中煤再選的處理方法,將煤樣破碎實現(xiàn)有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)的解離。通過浮選實驗,考慮實際情況,得出一條處理中煤再選的途徑,即將煤樣破碎至-3mm,將其中的-0.5mm 煤樣篩出,再通過浮選實驗,可以得到較低灰分的優(yōu)質(zhì)精煤。這不僅可以提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益,而且可以解決我國煉焦用煤短缺的狀況。
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參考文獻(xiàn)
[1] 中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主編.能源科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報告.北京:中國科學(xué)技術(shù)出版設(shè),2008.2:45?48
[2] 陳鵬.煤炭性質(zhì)、分類和利用(第二版)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009: 39
[3] 張相國,韓春龍,沈笑君等.中煤再選的研究與探討[J].選煤技術(shù).2007(3)
[4] 董陳剛,付學(xué)軍.實施中煤再洗工藝增加精煤產(chǎn)率[J].煤質(zhì)技術(shù).2006(5)
[5] 荊樹春,趙昕.城山煤礦選煤廠中煤再選的研究與探討[J].工業(yè)技術(shù).2009(5)
[6] 楊玉華,曾付洋.馬頭洗煤廠工藝系統(tǒng)改造[J].選煤技術(shù).2009(3)
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