“5+N”煤泥减量化工艺在临沂矿业集团选煤生产中的探索与实践

龙禄财

(山东能源临沂矿业集团有限公司，山东 兖州 272000)

煤泥减量化生产是实现煤炭清洁高效利用的关键，也是山东能源临沂矿业集团有限公司(以下简称临矿集团)对选煤综合创效能力的创新探索。临矿集团现有12对生产矿井，均配套选煤厂。煤炭在分选过程中，不可避免地产生次生煤泥[1-3]。研究煤泥减量、降低生产成本，是煤炭企业创造效益的热点之一。作为选煤厂的副产品，煤泥量的大小对选煤厂产品数质量、环境保护、节水降耗、经济效益均有一定影响[4-6]。结合当前国家绿色开采、煤炭清洁高效利用政策要求，重点从降低选煤厂主选环节分选下限、优化粗煤泥分选及细煤泥浮选回收工艺、浮精深度降水及均质掺配工艺，优化尾煤泥增效方案、动力煤脱粉入选等方面攻关，推进煤泥减量化具有重要的经济和社会效益[7-9]。

1 问题分析

近年来，临矿集团坚持“三个最大化”原则——最大化地提高精煤回收率、最大化地对煤泥等副产品综合回收利用、最大化地通过配选配销提升产品价值，以销售末端彻底消灭煤泥产品品种为目标，以煤泥分选回收至精煤、洗混煤、混煤为导向，每年组成技术团队对集团所属矿井定期开展选煤厂技术会诊评价，精准定位各厂工艺流程、生产装备和现场管理存在的问题及主要挖潜点，聚焦制约煤泥减量化生产的难点、痛点，主要有以下方面：

(1)随着矿井开采深度加大和机械化采煤的推广应用，选后煤泥的产量有增加的趋势。

(2)虽然各选煤厂都已配置细粒煤回收工艺，但实际运行过程中仍存在分选回收不彻底的现象，存在“跑粗夹细”问题，导致粗精煤泥灰分不稳定，回收率偏低。

(3)部分选煤厂浮选工艺不完善，浮精灰分、水分偏高，且掺配难度大，影响运行效果。

(4)受国家环保政策限制，煤泥等副产品销售压力增大，个别矿井尾煤泥热值偏高，影响整体效益。

(5)褐煤水洗提质做动力煤，产生煤泥量较大，商品煤回收率偏低。

基于上述分析，临矿集团瞄准粗煤泥分选回收、煤泥浮选、尾煤泥截粗掺配、压滤煤泥干燥破碎掺配、褐煤干选五大工艺环节，引导各矿选煤厂管理由“能选煤”向“选好煤”转变，一矿一策、因煤制宜、分类实施，创新衍生多重工艺，形成了“5+N”煤泥减量分选创效体系[10]。

2 “5+N”煤泥减量化攻关措施

2.1 粗煤泥分选回收系统升级改造

各选煤厂受主选跑粗、粗煤泥分选设备入料截粗脱泥工艺不完善、分选设备工况控制不佳等因素影响，粗煤泥分选回收环节普遍存在一些“短板”，为此在精准分析各厂粗煤泥分选回收环节存在的问题的基础上，精准施策，积极优化工艺及推广应用新型高效分选设备，重点在以下几方面进行了攻关：①采用大直径水力旋流器替代传统水力旋流器组，提高分级效率;②优化粗煤泥分选机入料截粗工艺，增设截粗筛将较粗物料提前分级回收，严控入料粒度，有效避免了底流跑煤现象，提高了分选效果;③升级应用自动化程度较高的CSS分选机进行粗煤泥分选，并采用自动控制阀等来调节顶水，确保顶水压力和流量的稳定，使得粗煤泥达到最佳回收状态;④采用新型的EPS脱泥筛或智能振网弧形筛进行粗精煤脱泥处理，利于脱除粗粒精煤中夹带的高灰细泥。通过入料粒度控制、生产过程控制、产品精细脱泥相结合的措施，使得粗精煤泥灰分稳定控制在9%以内，尾矿灰分稳定在40%～60%之间，满足掺入中煤的需要。其中：郭屯矿选煤厂采用了“分级旋流器+CSS分选机+EPS脱泥筛”工艺(图1)；王楼矿选煤厂采用“大直径分级旋流器+截粗筛+CSS分选机+智能振网筛”工艺，替代了原来的“分级旋流器组+TBS分选机+弧形筛+高频筛脱泥”的传统分选工艺，使粗煤泥得到了有效地分选和回收，解决了粗煤泥灰分偏高、主选精煤“背灰”问题，提高了精煤产率。

图1 郭屯选煤厂升级后的粗煤泥分选回收工艺原则流程

郭屯矿选煤厂通过优化粗煤泥分选回收工艺，使最终粗精煤泥产品灰分由11%降低到9%以内、水分由13%以上降至了9%以内，保障了精煤的灰分、水分指标，提高了1.5～0.25 mm粒级粗煤泥的分选和脱水降灰效果，使粗精煤泥得到有效回收。

2.2 浮选系统工艺革新

临矿集团精煤指标为：灰分<9%，水分<9%，但在浮选系统运行过程中，浮精灰分时有超过10%，导致主选精煤“背灰”，且浮精水分在30%左右，存在浮精水分高、难以掺配的问题。针对浮精指标不稳定的问题，集团重点从“降灰、脱水、掺配”三个方面攻关：

(1)采用脱泥入浮工艺，入浮前采用脱泥池预先脱泥，能够脱除高灰细泥，有利于降低浮选精煤的灰分，减少高灰细泥对浮精的污染。

(2)优化浮选工艺，推广应用“主、再浮两级浮选”工艺，使浮选精煤灰分降至9%以下，解决了主选精煤“背灰”的问题，提高了精煤产率。

(3)重点攻关浮精脱水掺配难题，对浮精压滤机供风设备进行了适应性配套。根据压滤机型号提高压风机能力和储气罐的容量，保障了整个吹风过程中压力的稳定，达到了浮精降水的目标，改造应用隔膜快开压滤机“两端入料+两端吹风+多次压榨”的浮选精煤脱水方式。

通过以上改造，使浮选精煤滤饼水分降低了5个百分点，采用“圆盘给料机+煤泥破碎机+精煤混料机”多级掺配系统，实现了浮选精煤的均质掺配。通过采取以上措施稳定了浮精指标，解决了主选精煤“背灰”问题，降低了浮精水分，保障了浮精的良好掺配，提高了精煤综合产率。鼓庄选煤厂浮选升级后的工艺原则流程如图2所示。

图2 彭庄选煤厂煤泥浮选优化工艺原则流程

通过优化升级，采用脱泥池预先脱除5%以上的高灰细泥，有利于降低浮选精煤的灰分。通过创新“两端入料+两端吹风+多次压榨”的浮选精煤脱水工艺及优化三级破碎掺配工艺，使精煤产率提高了3个百分点。

2.3 优化尾矿截粗回收掺配工艺

临矿集团各矿井生产的煤泥发热量不均衡，直接作为煤泥产品销售售价低、环保压力大，影响整体效益。为进一步减少煤泥量，随时跟踪和分析各选煤厂煤泥指标变化，综合分析了尾煤泥粒度组成指标发现，个别矿井尾煤泥中0.5～0.25 mm粒级颗粒含量在10%以上且热值偏高。为挖潜该部分尾煤泥价值，通过水力分级旋流器浓缩分级或者直接采用筛分设备截粗回收后，将之掺配进洗混煤中，作为动力煤销售。为此，完善煤泥水两段浓缩回收工艺，选用煤泥沉降过滤离心机回收尾煤泥中的粗颗粒掺入洗混煤，通过优化尾煤泥截粗掺配工艺，有效降低了煤泥热值和产量，新驿选煤厂煤泥截粗掺配优化工艺原则流程如图3所示。

图3 新驿选煤厂煤泥截粗掺配优化工艺原则流程

通过工艺优化，进行尾煤截粗，成功将煤泥水分由25%降至15%左右，满足直接掺配做动力煤销售的条件，改造后尾煤泥量减少了20%，推进了煤泥减量化生产。

2.4 压滤煤泥多元掺配创效

为从销售末端消灭煤泥，在优化分选回收工艺的基础上，借助封闭式煤泥棚及完备配煤系统的有利条件，将无法从系统直接回收的尾煤泥经压滤机回收后，晾晒破碎与洗混煤或外购的中硫高热值煤进行掺配销售，实现了销售末端无泥化。尾煤泥掺配做动力煤销售，既保证了电煤供应量，也挖潜了煤泥价值，形成了全流程煤泥减量化生产新思路。

2.5 褐煤干法无煤泥分选

针对上海庙矿区褐煤煤化程度低、内水高、发热量低、易风化、矸石易泥化的特点，结合矿井原煤产能、热值提升的现状，主打动力煤品牌，推进复合干选工艺，找到了煤质与市场的最佳效益契合点。榆树井煤矿选煤厂率先引进复合干法分选工艺，同时升级改造了<80 mm全粒级干选+中煤二次干选联合工艺(图4)，选后块煤热值提升4.19 MJ/kg以上，末煤热值提升2.09～2.93 MJ/kg，且矸石热值控制在2.51 MJ/kg以下，提高了商品煤产率，实现了无煤泥化分选。

图4 榆树井选煤厂干选原则工艺流程

上海庙一号选煤厂针对水洗后末煤水分升高，灰水相抵，产品质量提高不明显，煤泥难以合理利用的现状，并结合榆树井煤矿选煤厂干选系统应用情况，综合考虑热值回收及煤泥减量化等问题，探索出“块煤湿法+末煤干法”相结合的最优原煤分选提质方案：原煤脱泥后，>30 mm大块煤湿法分选，提高分选效率；<30 mm末煤干法分选，降低煤泥含量。通过两种工艺取长补短，发挥不同粒级分选工艺的特长，实现了全粒级分选，既能回收优质煤炭资源，又能降低分选成本，利于挖潜增效。

3 应用效果

临矿集团各选煤厂结合自身煤质特点，在粗煤泥分选回收，浮选系统优化、尾煤泥掺配回收和产品结构优化等方面不断探索创新，加大新技术、新工艺、新装备、新管理的应用力度，持续完善“5+N”煤泥精回收创效体系，推进煤泥减量化工作，实现了“全流程、全粒级”精益高效选煤，具体实施内容包括：①引进高效设备，提高粗精煤煤泥产品质量，粗精煤煤泥产品灰分由11%降低到9%以内，水分由13%以上降至了9%以内，保障了精煤的灰分、水分指标，提高了1.5～0.25 mm粒级粗煤泥的分选和脱水降灰效果，实现了粗精煤泥有效回收；②优化升级预脱泥+粗精两级浮选+浮精多级掺配回收工艺，脱泥池预先脱泥能够脱除5%以上的高灰细泥，浮选精煤灰分由原来的11%降至目前的9%左右，解决了重选系统精煤背灰问题；③尾煤截粗掺配优化升级，回收煤泥水处理系统中>0.3 mm颗粒，成功将粗颗粒水分由25%降至15%左右，可直接掺入洗混煤中，煤泥热值降低到8.38 MJ/kg以下；④通过尾煤泥晾晒干燥掺配工艺，煤泥、洗混煤合理掺配用来保证电煤供应，部分月份煤泥销售占比降低到0.92%以下，较好地实现了煤泥减量化；⑤褐煤干选提质实现无煤泥化分选，商品煤率达到90%以上。

临矿集团因煤制宜，分厂施策，通过完善优化各矿选煤厂工艺配置，实现了原煤入选率及精煤产率提高、煤泥产量及质量降低的“双升双降”，取得了分选效益最大化和社会经济效益双丰收。

4 结语

“5+N”煤泥精回收减量化创效体系在临矿集团各选煤厂的推广与实践取得了良好效果，通过持续优化粗煤泥分选、细煤泥浮选、尾煤掺配回收工艺，创新浮精降水及均质化掺配工艺，升级褐煤复合干选工艺，达到了煤泥产量和质量的双降，带来商品煤产率和企业效益的同步提升，实现了对煤炭资源的“吃干榨净，颗粒归仓”。