技术内容
(一)基本原理
针对高灰难选煤泥分选问题,发明了强制混合调浆和两段式柱分选方法与设备,通过强化分选过程中的能量输入,实现煤泥分选过程中能量输配与物性变化的合理适配, 既提高的分选精度,又节约了能量。开发了基于中煤再选的高灰难选煤泥分选工艺,提高了我国焦肥煤资源的回收利用率。精煤回收率比现有技术水平提高10个百分点。总体技术达到国际先进水平。该技术大大降低了煤炭利用中灰分,减小了煤炭利用对大气的污染,降低了由于煤炭利用所带来的粉尘、SOX、NOX 等污染,该技术还可以运用在化工废水处理能污水处理的环保领域,成本低廉。
(二)关键技术描述
(1) 高效剪切调浆与强制混合改性技术
通过高剪切力和强制混合作用,实现药剂分散乳化、煤泥活化与改质以及药剂与煤粒有效接触。发明了多层分室立式浮选煤泥矿浆预处理装置,节省药剂消耗10%~20%。
(2) 煤泥分选过程设计与强力高效分选技术
针对煤泥的可浮性和矿化反应性随着分选过程愈来愈差的状况,选择紊流度愈来愈强的矿化反应流体环境,去适配煤泥的性质变化,达到最佳的矿化反应过程。并通过柱浮选、旋流分选与管流矿化三种分离手段的有序集成形成高效梯级矿化环境,构建了适配矿物可浮性非线性变化特征的分选条件,形成了具有自身特色的梯级强化分选方法, 发明了静态快浮-强力回收二段式新形柱分选装置。
(3) 多相分散体系构建与过程控制技术
在分析难沉降煤泥水的难沉降原因基础上,提出了煤泥水沉降特性的水质硬度决定
论与以水质为主的沉降特性分类方法;发明了利用天然矿物进行煤泥水澄清的方法,形成了两类矿物两种硬度的循环煤泥水溶液与胶体化学体系。提出基于硬度的煤泥水系统控制方法及平衡硬度的概念,实现在高水质硬度下的煤泥水澄清与低水质硬度下的煤泥水分散。创立两类矿物两种硬度两项生产的循环煤泥水系统,形成以水质硬度为主导的煤泥水澄清与分散体系。为细粒煤分选创造良好的溶液化学环境。
(4) 高灰难选煤泥高效分选集成技术
根据高灰难选煤的特点,研究了煤炭的宏观煤岩组分及矿物结构与组成,通过恰当地解离和磨矿过程优化,并结合高灰难选细粒煤泥的可浮性特征,构建了煤泥粗精选和磨浮分选体系,开发成功高灰难选煤泥浮选柱粗精选-中煤磨矿再浮选的二段式煤泥分选新工艺,可实现高灰难选稀缺主焦煤资源的高效回收。
(5) 浮选精煤浓缩脱水技术
浮选精煤的浓缩脱水技术主要针对低浓度细粒含量大的浮选精煤的高效脱水问题, 将浮选精煤入浓缩机浓缩,浓缩机底流入加压过滤机脱水,浓缩机溢流通过二次分离装置进行泡液分离,达到低浓度浮选精煤高效脱水的目的,并避免加压过滤机滤液对浮选系统的干扰。
(三)工艺流程
针对高灰难选煤泥嵌布粒度细、微细粒比例高、中间密度连生体含量大的煤质特性, 提出了高效调浆与高效矿化、过程设计与梯级强化以及系统集成与优化的技术途径和方法。提出了基于二次资源回收的高灰难选煤泥高效分选工艺(图 1)。在提高精煤质量方面,提出了粗精煤入沉降过滤离心机脱水后滤液再精选流程,减小了精选压力和系统循环量;在提高精煤可燃体回收率方面,提出了粗选尾煤入旋流器浓缩分级、旋流器底流入高频筛脱水、高频筛筛上物入球磨机磨矿解离后再选的工艺流程。高灰难选煤泥高效
分选技术的技术特点如下:
主要技术指标
与矿浆预处理器相比,在精煤灰分相当时,强力调浆机可提高精煤产率约 5 个百分点,药剂节省 20%;开发了 FCSMC-Ⅱ3000×6000 大型两段式柱分选设备,干煤泥处理能力达 40t/h,矿浆处理能力达到
450-500 方/时。且在精煤灰分相当的情况下,两段式柱分选设备的精煤可燃体回收率高于单段浮选柱 5 个百分点以上;在精煤灰分相当时,基于二次资源回收的分选工艺比浮选机一粗一精工艺提高精煤可燃体回收率 10%以上;浮选精煤的浓缩脱水技术提高了浮选精煤浓度,脱水能耗降低 30%。
典型案例及成效
基于中煤再选的高灰难选煤泥分选技术,针对开滦集团钱家营矿选煤厂优质稀缺焦肥煤资源,建立了年产 20 万吨的高灰难选煤泥高效分选示范工程,系统运行稳定。工业应用表明,在精煤灰分相当的情况下,与传统浮选流程相比,可提高精煤可燃体回收率 5-10 个百分点,经济效益和社会效益显著,该系统年新增利润为 1160.4 万元。该技
术荣获 2013 年中国煤炭工业科学技术一等奖。
浮选精煤浓缩脱水技术应用于神火集团薛湖选煤厂煤泥水系统扩能技改工程。项目成果不仅解决了神火集团薛湖选煤厂的实际问题,提高了企业的经济效益和社会效益, 对于全国同类型的选煤厂解决加压过滤机能耗高、浮选精煤水分高、重选为浮选背灰的问题有很大的借鉴意义,项目中的成果技术有着广泛的应用推广前景和借鉴作用。浮选精煤产率提高了 9.05 个百分点,综合精煤产率提高了 3.72 个百分点。加压过滤机单位面积小时处理量大大提高,吨精煤脱水能耗降低至 12Kwh 以下。自工艺实施以来,薛湖选煤厂平均末精煤产率达到 84.96%,较改造前提高了 3.72 个百分点。