殷鹏轩

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司, 河南 平顶山 467000)

七星选煤厂隶属于平顶山天安煤业股份有限公司, 位于河南平顶山市, 为大型炼焦煤选煤厂, 设计处理能力5.00 Mt/a。 工艺流程为常规炼焦煤选煤厂分选工艺: 来煤经准备车间筛分破碎至小于50 mm 粒度级, 小于50 mm 原煤1 mm预先脱泥, 脱泥筛上原煤采用无压三产品重介旋流器分选, 粗煤泥采用粗煤泥分选机(TBS)分选, 细煤泥采用机械搅拌式浮选机分选, 浮选精煤泥采用加压过滤机回收, 浮选尾煤浓缩后采用快开压滤机回收, 全粒度级入洗。 其中浮选环节工艺流程见图1。

图1 改造前浮选系统工艺流程

1 存在问题

目前, 平顶山天安煤业股份有限公司提出“大精煤” 战略, 要求下属选煤厂浮选尾煤发热量不大于7.53 MJ/kg, 灰分不低于60%, 在保证产品质量前提下浮选精煤抽出率达到更优。

七星选煤厂主要入洗煤种为丁组煤、 戊组煤、 己组煤等, 煤种数量多、 波动大。 当入洗煤种为丁、 戊组煤时, 由于丁、 戊组煤泥可浮性差, 浮选尾煤灰分在53%左右, 发热量约9.20 MJ/kg[1]。 现有煤泥分选工艺分选效果极差, 无法保证浮选精煤灰分, 导致主洗精煤产品背灰,浮选精煤回收率低, 存在一定精煤损失。 七星选煤厂入洗煤种为主焦煤, 产品附加值高, 企业经济效益损失较大, 基于该局面, 对煤泥再选工艺展开分析研究。

2 改造必要性

(1)增加工艺灵活性、 保证产品质量的需要。七星选煤厂主要入洗煤种数量多、 煤质波动大。 当入洗煤种为丁、 戊组煤时, 现有煤泥分选工艺分选效果差, 精煤回收率低, 通过煤泥再选环节的设计,提高煤泥分选的煤质适应性, 有利于提升产品煤质量, 实现产品结构优化、 可控可调[2-4]。

(2)顺应国家能源政策、 集团战略及市场变化的需要。 从市场角度出发, 煤炭的基础能源地位不会动摇, 随着国家新一轮产业结构调整和环保法规的日趋严格, 走煤炭产品深加工的优质精煤路线是必然趋势。 七星选煤厂煤泥进一步分选, 最大限度回收精煤产品, 既符合节能减排的国家政策, 又符合集团公司所提出的“大精煤”战略, 产生较好的经济效益和社会效益。

3 工程设计方案

3.1 试验数据分析

为量化分析煤泥浮选环节精煤损失情况, 确定煤泥再选回收率、 浮选次数等参数, 浓缩机底流现场取样进行分步释放试验[5], 试验数据见表1。

表1 浓缩机底流分布释放试验数据

从表1 浓缩机底流分步释放试验结果可以看出, 煤泥中高灰产物产率为63.36%, 灰分为70.49%; 煤泥中低灰精煤产率为11.26%, 灰分为10.15%。 试验结果表明, 煤泥经过多次浮选,浮选精矿灰分为10.15%, 可做精煤用, 煤泥经过一次浮选可出灰分为27.70%的中煤产品, 产率为36.64%。 分步释放试验数据显示与上述理论分析基本保持一致, 即煤泥浮选不彻底, 存在跑煤现象。

3.2 工艺流程分析研究

煤泥再选设计旨在解决煤泥浮选不彻底、 浮选系统效率低、 浮选对煤种适应能力差等问题,本研究根据上述浓缩机底流试验数据提出2 种工艺流程设计方案[6-10]。

方案一: 现有浮选机四室改为五室, 浮选中煤二次浮选, 既可出精煤, 也可出中煤。

结合现有浮选系统, 设计优化浮选机选型,将现有四室浮选机更换为五室浮选机, 加大浮选药剂量, 保证尾矿灰分不低于68%, 一段浮选(现有浮选)保精煤、 尾煤灰分, 二段浮选中煤再选。同时, 对精矿槽收集进行管道优化, 前两槽室单独收集, 保证精煤质量; 后三槽室根据煤泥可浮性的不同灵活设计去精煤或者中煤(收集后二次浮选), 浮选中煤和中矸浓缩旋流器溢流混合后二次浮选, 提高精煤回收率。 工艺流程见图2。

图2 方案一浮选工艺流程

方案二: 尾矿三次浮选出精煤, 保留出中煤的灵活性。

现有浮选尾矿及中矸粗煤泥系统筛下水、 旋流器溢流等进入新建深锥浓缩机, 底流大排放浓缩一段浮选, 溢流至现有浓缩机, 一段浮选尾矿至现有浓缩机, 一段浮选精矿加水稀释后进二段浮选机, 二段浮选精矿同样加水稀释后进入三段浮选机, 多次浮选确保精煤灰分满足要求。 二段浮选尾矿、 三段浮选尾矿进入新建中煤浓缩机,浓缩、 压滤后出中煤产品。 原有浓缩机底流, 由原压滤车间脱水处理后, 出煤泥产品。 煤泥再选直接出中煤时, 短路二段、 三段浮选, 一段浮选精矿直接去中煤压滤, 工艺流程见图3。

图3 方案二浮选工艺流程

通过表2 中经济技术对比, 在满足工艺需求、 煤泥浮选彻底、 浮选系统效率高、 浮选对煤种适应能力强的前提下, 推荐方案一。

表2 方案技术经济对比

4 改造后经济效益分析

4.1 营业收入估算

七星选煤厂入洗能力约为5.00 Mt/a, 入浮量约为1.15 Mt/a, 入浮煤泥灰分为22%, 通过计算机模拟计算改造前、 后浮选工艺的产品平衡表, 见表3、 表4。

表3 改造前浮选工艺产品平衡

由表3、 表4 产品平衡表对比可知, 改造后新增销售精煤2.32 万t/a。 精煤销售价格1 500元/t(含税)计; 新增销售中煤8.05 万t/a, 中煤销售价格150 元/t(含税)计。 由上述模拟计算出浮选工艺改造后增加销售收入4 148.19 万元/a(不含税)。

表4 改造后浮选工艺产品平衡

4.2 成本估算

根据项目运行期间辅助材料、 电力、 维修费、 折旧费、 利息支出等几个方面成本估算, 编制出单位成本表(依据 “表3 改造前浮选产品平衡表” 可知尾煤量31.07 万t/a), 详见表5。 从表5 中可以看出, 计算期内新增费用526.92 万元, 单位成本16.47 元/t。

表5 浮选成本计算结果

4.3 评价结论

根据上述成本及新增营业收入, 通过计算得出本项目的税后内部收益率达到55.33%, 大于选煤厂基准内部收益率12%, 项目的财务净现值达到11 162 万元, 投资回收期为2.79 a(含一年建设期), 表明本改造具有较大的盈利能力, 经济效益可观。

5 结 语

焦煤是我国稀缺煤炭资源, 其洗选工艺流程除需保证全粒度级入洗外, 理应考虑系统对不同可浮性煤泥的适应性, 最大限度回收精煤。 以七星选煤厂为例, 着重对其浮选工艺进行分析研究, 涵盖了选煤厂现状、 存在的主要问题、 工程设计方案以及改造后经济效益分析等几个方面。本次浮选工艺改造研究有利于增强浮选环节对不同煤质的适应性, 提高精煤抽出率, 促进企业可持续发展。