煤泥浮選及洗水凈化工藝的研究

煤泥浮選及洗水凈化工藝的研究

孫莊礦采煤廠是一家處理能力為90萬(wàn)噸的采礦廠。原設(shè)計(jì)采用不分級(jí)開采、主循環(huán)選擇、漂浮選擇和尾礦壓濾的聯(lián)合工藝。1999年為提高水洗精煤質(zhì)量將跳汰再選改造為重介再選。浮選為傳統(tǒng)的濃縮浮選工藝,其主要分選設(shè)備為處理量較小的XJM-4型浮選機(jī),主要脫水設(shè)備為PG-116型圓盤真空過(guò)濾機(jī)。近幾年,由于機(jī)械化采煤程度的不斷提高,煤泥含量增高、粒度變細(xì),使浮選及煤泥水處理系統(tǒng)不堪重負(fù),浮選精煤質(zhì)量難以保證,生產(chǎn)中經(jīng)?？拷档椭剡x產(chǎn)率與精煤灰分來(lái)背高灰浮選精煤,以達(dá)到最終銷售精煤的質(zhì)量要求,嚴(yán)重影響了全廠的經(jīng)濟(jì)效益。2000年研究決定對(duì)原浮選系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。1原浮選擇和黑泥水系統(tǒng)建設(shè)原浮選及煤泥水系統(tǒng)的工藝流程見圖1,該系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題。1型浮選機(jī)的干煤泥處理能力目前,孫莊礦選煤廠煤泥總量為50～60t/h,現(xiàn)有的4臺(tái)XJM-4型浮選機(jī)的干煤泥處理能力為40～45t/h。一般情況下約有25%的煤泥不能及時(shí)處理,經(jīng)?？垦娱L(zhǎng)浮選和壓濾開機(jī)時(shí)間來(lái)緩解浮選及煤泥水系統(tǒng)的失衡狀態(tài),不但影響了選煤廠的正常生產(chǎn),而且限制了水洗生產(chǎn)能力。2所致洗水濃度煤泥量增大、粒度變細(xì)后使?jié)饪s浮選的細(xì)泥積聚現(xiàn)象加重,致使洗水濃度高達(dá)120～140g/L,有時(shí)甚至高達(dá)200g/L。高濃度的洗水不僅大大降低了重選作業(yè)的分選精度及精煤質(zhì)量,而且降低了煤泥的可浮性,惡化浮選效果。3產(chǎn)率+產(chǎn)率+產(chǎn)率在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),選煤廠以肥煤煤種的優(yōu)勢(shì)贏得市場(chǎng),所生產(chǎn)的精煤灰分一直較高(11%～12%),在這種灰分要求下,原有浮選機(jī)的產(chǎn)率可以達(dá)到70%～80%以上,原設(shè)計(jì)采用的浮選機(jī)與這種產(chǎn)品質(zhì)量的要求是相適應(yīng)的。近幾年,煤炭市場(chǎng)對(duì)精煤灰分的要求已降到9.5%～10.0%,有的用戶甚至降到9%以下,為此浮選精煤產(chǎn)率大幅降低(有時(shí)甚至不能生產(chǎn)出合格精煤),成本大幅增加,嚴(yán)重影響了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。4磁選尾礦浮選能力不足選煤廠在進(jìn)行重介改造時(shí),將粗煤泥加入重介系統(tǒng),一方面為使粗煤泥得到有效分選,另一方面有利于提高重介懸浮液的穩(wěn)定性,但同時(shí)也提高了磁選尾礦的煤泥含量。然而由于原浮選系統(tǒng)能力不足,使占原煤總量約3%、灰分約20%的磁選尾礦未經(jīng)浮選直接進(jìn)入尾煤濃縮機(jī),損失到尾煤中,降低了中煤產(chǎn)率。針對(duì)以上問(wèn)題,改造的主要目的是提高浮選系統(tǒng)處理能力,實(shí)現(xiàn)煤泥全部入浮和清水洗煤,降低浮選精煤灰分和提高精煤回收率。2分析煤礦污泥性質(zhì)及新工藝方案的確定2.1浮入選料粒度細(xì)分析煤泥的性質(zhì)是決定浮選及煤泥水處理工藝的基本條件,尤其是煤泥的粒度組成,對(duì)浮選和煤泥水系統(tǒng)的影響最大。為此,我們采得具有代表性的煤泥樣進(jìn)行粒度分析(見表1)。從表1可看出,粒度細(xì)是浮選入料的主要特點(diǎn),-0.25mm粒級(jí)的占92.85%;-0.075mm粒級(jí)含量達(dá)60%,灰分超過(guò)30%,說(shuō)明該礦矸石易泥化。由此可知:浮選的效率主要取決于占整個(gè)物料60%的細(xì)泥分選狀況。2.2新工藝方案的確定1浮選工藝研究濃縮浮選是指重選的絕大部分煤泥水進(jìn)入原煤濃縮機(jī),濃縮機(jī)溢流作循環(huán)水使用,底流去浮選。該工藝主要適用于煤泥含量低、矸石不易泥化的場(chǎng)合,其最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證入浮濃度,最大的缺點(diǎn)是細(xì)泥積聚嚴(yán)重。孫莊礦選煤廠洗水濃度高正是高灰細(xì)泥循環(huán)積聚的結(jié)果。為了能較為徹底地解決洗水濃度高的問(wèn)題,孫莊礦選煤廠在改造時(shí)采用了直接浮選工藝,以避免煤泥在系統(tǒng)中長(zhǎng)期浸泡影響可浮性。分選后,高灰細(xì)泥以尾煤的形式及時(shí)排出,并得到凈化處理,從而消除微細(xì)顆粒在循環(huán)水中的積聚。2浮選床、浮選柱的特點(diǎn)煤泥浮選的有效分選設(shè)備主要是以機(jī)械攪拌式浮選機(jī)為代表的槽式浮選設(shè)備和以旋流微泡浮選柱(床)為代表的柱式浮選設(shè)備兩大類。與浮選機(jī)相比,旋流微泡浮選柱是由離心力和浮力共同作用的高效分選方法,不僅提供了高效礦化方式,而且使得浮選粒度下限大大降低,浮選速度大大提高。浮選柱在分選細(xì)粒級(jí)煤時(shí)具有選擇性好、精煤回收率高、灰分低、能耗小、運(yùn)行穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn),已逐步被選礦界廣泛接受。浮選床是基于浮選柱的大型化而提出來(lái)的,它采用了以雙旋流結(jié)構(gòu)為主體的新型旋流分離單元。一個(gè)旋流分離單元是由一個(gè)大直徑的分離旋流器與環(huán)繞其周邊的若干個(gè)小直徑的分選旋流器組成。分選旋流器的溢流以入料的形式進(jìn)入旋流分離器,底部排出最終尾礦;分離旋流器位于柱分離單元的中心,并把柱分離中礦與分選旋流器溢流進(jìn)一步離心分離成兩部分;溢流供柱分離進(jìn)一步精選(掃選精礦),底流以循環(huán)礦漿形式供管浮選裝置進(jìn)一步分選。它不但處理量大,而且是細(xì)粒級(jí)物料的最佳分選設(shè)備。為了適應(yīng)浮選入料中高灰細(xì)泥含量高、分選難度大的特點(diǎn),改造時(shí)決定采用FCSMC6000×6000的旋流靜態(tài)微泡大型浮選床作為分選設(shè)備。3濾液返回浮選機(jī)孫莊礦選煤廠浮選精煤及濾液的處理均采用PG-116型圓盤真空過(guò)濾機(jī)(濾液返回浮選機(jī)),該設(shè)備存在兩個(gè)主要問(wèn)題:一是浮選精煤水分高,二是濾液中的大量細(xì)粒級(jí)精煤“拿”不出而在浮選系統(tǒng)中小循環(huán)。為了解決這些問(wèn)題,孫莊礦選煤廠增設(shè)兩臺(tái)精煤壓濾機(jī)單獨(dú)處理過(guò)濾機(jī)濾液。4分段濃縮、片段回收的工藝流程原系統(tǒng)的浮選尾煤采用一段濃縮一段回收流程。自從磁選尾礦進(jìn)入浮選系統(tǒng)后,浮選尾煤中出現(xiàn)30%左右的較粗顆粒(0.125mm),且灰分較低(約18%)。這不但造成尾煤壓濾困難,而且浪費(fèi)資源。為了回收這部分入料,改造中決定采用兩段濃縮、兩段回收流程。即尾煤經(jīng)一段濃縮機(jī)濃縮后,底流由高頻篩回收作為中煤產(chǎn)品,溢流去二段濃縮機(jī)再次濃縮。二段濃縮機(jī)的底流進(jìn)入尾煤壓濾機(jī)脫水后作為最終煤泥,溢流作循環(huán)水使用。這樣,不但可從煤泥中得到部分中煤產(chǎn)品,而且減輕了尾煤壓濾系統(tǒng)的負(fù)荷。綜上所述,新浮選工藝流程(圖2)主要有以下改進(jìn):改濃縮浮選為直接浮選;采用最新設(shè)計(jì)的FCSMC-6000×6000旋流靜態(tài)微泡浮選床代替原有的浮選機(jī);設(shè)2臺(tái)精煤壓濾機(jī)專門處理過(guò)濾機(jī)濾液;尾煤處理采用兩段濃縮、兩段回收流程,即一段用高頻篩回收粗粒級(jí)中煤,二段用壓濾機(jī)回收細(xì)粒級(jí)高灰尾煤;磁選尾礦全部進(jìn)入浮選系統(tǒng)。3浮選床的精煤入料效果為了說(shuō)明改造效果,現(xiàn)以2002年12月浮選床的生產(chǎn)結(jié)果與改造前浮選機(jī)的生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(表2、表3、表4、表5)。從表3知:浮選入料中高灰細(xì)泥含量高,-0.075mm級(jí)含量:浮選床為70.54%,灰分27.91%;浮選機(jī)為60.33%,灰分31.25%。在入料灰分基本相當(dāng)(22.5%左右),而浮選床入料的高灰細(xì)泥比浮選機(jī)高10.21%的條件下,浮選床的精煤灰分比浮選機(jī)的低0.62%。說(shuō)明浮選床分選高灰細(xì)泥含量高的物料效果比浮選機(jī)好。從表4知,浮選工藝改造后,入浮礦漿濃度和洗水濃度都降低了,實(shí)現(xiàn)了清水洗煤。這樣不僅改善了重選分選效果,并且增加了3.5%的煤泥中煤產(chǎn)品,平均年增效益200余萬(wàn)元。從表5知,新浮選系統(tǒng)投入生產(chǎn)后,三種藥劑耗量都有所增加,對(duì)煤泥與起泡劑來(lái)說(shuō),入浮濃度降低后,其耗量相對(duì)增加是理所當(dāng)然的,而絮凝劑耗量增加主要是尾煤中起泡劑含量增加所致。兩年的生產(chǎn)實(shí)踐證明,浮選及煤泥水系統(tǒng)的改造是比較成功的,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本達(dá)到預(yù)想的結(jié)果(表4),孫莊礦選煤廠實(shí)現(xiàn)了煤泥全部入浮及廠內(nèi)回收、清水洗煤;解決了因磁選尾礦粒度粗、尾煤壓濾機(jī)難成餅的問(wèn)題,調(diào)整了中煤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。4高頻篩+尾煤壓濾機(jī)聯(lián)合處理煤泥水的工藝流程更合理、完善(1)與浮選機(jī)相比,浮選床處理量大、對(duì)微細(xì)顆粒分選效果好、分選下限低;精煤壓濾機(jī)處理濾液,使浮選精煤脫水更徹底;高頻篩和尾煤壓