TPS干扰床分选机精细分选超低灰纯煤关键技术研究与应用

我国传统的煤炭分选方法与技术从粒度上主要包括粗粒（＞0.5mm）重选和细粒（＜0.5mm）浮选两大类。分选粒度界限为0.5mm，由于重选随着粒度的减小，分选效果逐步变差，而浮选的最佳分选粒度范围为0.25～0.074mm，因此介于重选和浮选有效分选粒度界限附近的煤粒分选效果最差，而这部分煤粒即是通常所讲的粗煤泥。

近年来，太西洗煤厂超低灰纯煤（Ad≤3.00%）系统先后进行了多次改造，处理能力、分选精度、经济效益都有了显著的提高，实现了6～0.5mm、17～6mm不同粒度级的超低灰纯煤生产。生产系统产生的粗煤泥通过弧形筛+离心机脱水工艺进行回收，未实现粗煤泥的精细分选。为提高超低灰纯煤产量，研究利用高效的旋流器、干扰床（TPS）分选工艺，解决现有生产系统中的粗煤泥分选技术难题。

1研究应用粗煤泥高效分选工艺的必要性

重选对3mm以下物料分选精度低。细粒含量的增加，各粒级的可能偏差和不完善度都增大。尽管从灰分上看，目前重选分选下限可达0.15mm，但分选精度却不高。颗粒在旋流器中的受力分析结果表明：离心力与矿粒粒径的三次方成正比。矿粒的直径从3mm减小到0.5mm时，矿粒离心力将减小为1/216。在大直径旋流器中，随着分选粒度的降低，尤其当分选粒度低于0.5mm时，分选密度明显增高，分选效果变差。国内外的大量生产实践结果表明，直径1200mm及以上的重介旋流器对粒径1mm左右颗粒的分选精度明显低于2mm以上颗粒的分选精度，粗粒煤泥的浮选效率很低。煤泥浮选的最佳粒径仍然徘徊在0.25～0.074mm左右，用浮选法回收0.5mm以上煤泥在工业上还没有成熟的技术措施。

太西洗煤厂粗煤泥可选性为极难选，±0.1g/cm3临近密度组成达到90%以上，通过生产实践证明，现有超低灰纯煤重介分选设备HMCC500/400精选型重介旋流器不适宜粗煤泥的超低灰纯煤分选，需探索新的生产工艺，实现超低灰纯煤工业生产。近年来，随着检测技术、控制技术的不断提高，干扰床分选在中国选煤工业生产中呈现了优越的技术经济效果，分选精度有了较大提高，已具备超低灰生产的能力。

2粗煤泥精细分选工艺优化

2.1应用新型分级浓缩旋流器脱除细粒级煤泥

根据干扰床的分选原理，入料中的细泥含量对分选效果和最终精煤产品的灰分影响很大。太西洗煤厂粗煤泥主要为末煤（6～0.5mm）重介系统的磁选机尾矿，经过研究应用新型高效分级旋流器对粗煤泥分级浓缩，可有效减少影响干扰床分选机分选稳定性的＜0.25mm粒度级含量，为干扰床高效分选提供有利条件。

2.2采用中矿回洗工艺提高分选精度

煤炭重选过程是不同密度颗粒按不同的概率进入不同产品的过程，在工业性条件下，概率性混杂不可避免。为减少概率性混杂的发生，提高分选精度，根据厂重介超低灰重介生产两次精细工艺的生产实践，可以将一次分选的中矿进行再次分选，提高分选精度。因此，采用新型高精度三品干扰床分选机分选机，将其产生的中矿返回干扰床分选机入料端进行再选，进一步提高分选效率。

3改造工艺流程

粗煤泥精细分选改造后工艺流程为：精煤磁选尾矿和浮选粗矿通过渣浆泵给入分级旋流器，溢流通过管道自流进入缓冲水池，底流自流进入干扰床（TPS）分选机进行分选，分选出精矿（精煤）、中矿（中煤）和尾矿（尾煤）。中矿（中煤）返回分级旋流器底流缓冲桶，并通过泵送再次进入干扰床（TPS）进行中矿再选，尾矿脱水回收。粗煤泥分选工艺流程如图1所示。

图1  粗煤泥精细分选原则流程图

4高效的分级旋流器、干扰床（TPS）分选工艺效果

4.1 新型高效分级旋流器分级效果

2018年10月12日，对分级旋流器的入料及产品采样分析结果见表1。

表1 分级旋流器入料及产品组成表(%)

由产品灰分平衡法可以计算出固体进入底流的产率为91.82%，进入溢流的产率为8.18%。由此可以计算出各粒级的分配率及分配曲线。分级旋流器产品分配率计算表见表2，分级旋流器分配曲线如图2所示。

表2 分级旋流器产品分配率计算表(%)

图2 分级旋流器分配曲线

    表中数据可见，入料中＜0.125mm含量10.07%，而底流中＜0.125mm含量仅为2.60%，分级效率达到80%。说明，本项目所研发的分级旋流器有效解决了常规旋流器普遍存在的底流夹细问题，为后续干扰沉降分选创造了优越条件。

4.2新型高效TPS干扰床分选机分选效果

    新型TPS干扰床分选机分选效果见表3。通过表3数据可以看出，TPS干扰床分选机入料灰分在6.22%时，精矿灰分为2.98%，符合超低灰纯煤生产指标(Ad≤3.00%)要求，尾矿灰分为11.71%，数据显示，>0.25 mm粗煤泥分选效果好，均能达到生产指标要求，说明新型高效TPS分选机对粗煤泥分选效果较好，满足工艺生产要求。

表3 TPS干扰床分选机分选筛分试验表(%)

5经济效益分析

目前，生产实际运行数据，每小时入洗煤泥25t，生产超纯煤4.42t。按太西洗煤厂当前实际每天运行10h每年300天计算，一年可增产超纯煤产品：4.42×10×300=13260t。

按当前太西洗煤厂产品煤价格体系，入洗煤泥原本按1130元/t末煤销售，现入洗煤泥经本项目研发的粗煤泥超纯制备系统分选后，尾煤仍作为末煤产品销售，精煤作为1880元/t的超低灰煤产品销售，即按每吨超纯煤新增产值1880-1130=750元计算，每年可新增产值994.5万元。

6结语

研究应用高效的旋流器、干扰床（TPS）分选工艺，对太西洗煤厂粗煤泥进行精细分选，解决了现有生产系统中的粗煤泥分选技术难题，实现了0.1g/cm3临近密度组成达到90%以上粗煤泥的超低灰纯煤工业化生产。