新2FCMC系列浮选柱在柴里矿选煤厂的应用.docx

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新2FCMC系列浮选柱在柴里矿选煤厂的应用.docx

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新2FCMC系列浮选柱在柴里矿选煤厂的应用

FCMC系列浮选柱

在柴里矿选煤厂的应用与完善

一、项目背景

枣庄矿业集团柴里煤矿选煤厂是一座年入洗能力为240万吨的大型矿井选煤厂,该厂于1991年建成投产，建厂初期选煤工艺为跳汰洗煤，其煤种为优质的1/3焦煤，是炼焦配煤必备煤种，但是，随着矿井开采年限的逐步延长，资源逐步衰减，加之综放工作面机械化开采程度的提高，造成原煤破碎程度较大，原煤粒度组成中煤泥含量增多，通过对原煤粒度组成的分析，发现原煤中-0.5mm煤泥含量达到20.00-25.00%，比建厂初期原煤中-0.5mm粒度级含量多达10%~15%,原跳汰、重介选煤工艺已经不能满足对-0.5mm煤泥中精煤的回收，煤泥中约60.00%的精煤泥进入洗混煤，致使洗煤产品中精煤回收率偏低，造成了资源的浪费，使矿经济效益大幅度下降，达不到洗煤加工效益最大化。

原煤中煤泥含量的增加已经成为制约实现选煤效益最大化、造成矿经济效益下滑的瓶颈问题。

为解决这一瓶颈问题，，选煤厂组织工艺人员对原煤进行煤质分析，就现有的选煤工艺及原有的厂房空间，经过外出调研及现场论证，决定引进中国矿业大学研发的FCMC旋流微泡浮选柱两台，对原煤中-0.5mm煤泥中精煤进行回收。

二、实施过程

2008年1月将煤泥样品送至中国矿业大学进行了小筛分及分步释放实验研究；在此基础上，委托中国矿业大学对该矿煤泥的综合利用提供初步设计说明书。

同时柴里煤矿选煤厂及时成立了浮选工程攻关小组，具体分为工艺组（负责煤质分析、项目可行性分析、工艺确定）、设备管理组（负责设备选定、安装）、运行调试组（负责浮选系统的调试、浮选各项指标的调整）。

（一）煤质资料分析

1、原煤筛分实验对比表表1

粒度

建厂初期原煤煤泥小筛分（煤泥占原煤总量的12.68%）

目前原煤煤泥小筛分（煤泥占原煤总量的21.36%）

Ad%

>0.5

19.19

11.30

2.63

9.23

0.5-0.25

13.40

12.30

4.88

10.81

0.25-0.125

8.22

13.36

9.85

11.65

0.125-0.074

10.86

13.32

6.06

12.86

0.074-0.045

40.31

13.80

7.20

10.32

<0.045

34.02

18.12

69.38

28.87

合计

100.00

14.49

100.00

23.47

2、跳汰、重介双系统煤泥筛分实验表2总灰24.32

湿筛表格

粒度

质量

产率

灰分

>0.5

6.36

3.23

9.11

0.5-0.25

6.46

3.28

11.85

0.25-0.125

20.40

10.35

12.04

0.125-0.074

12.93

6.56

13.46

0.074-0.045

11.82

6.00

11.69

<0.045

139.08

70.58

29.37

总计

197.05

100.00

24.24

分步释放实验综合结果及图1

产物

编号

产率%

灰分%

累计产率%

平均灰分%

37.03

4.96

37.03

4.96

10.48

7.2

47.51

5.46

4.37

9.34

51.88

5.78

6.86

16.17

58.74

7.00

13.43

30.42

72.17

11.36

27.83

57.48

100.00

24.19

计算入料

100.00

24.19

图1分步释放实验综合结果灰分产率曲线图

3、跳汰煤泥筛分实验表3总灰23.46

湿筛表格

粒度

质量

产率

灰分

>0.5

4.99

2.54

13.12

0.5-0.25

8.11

4.13

12.50

0.25-0.125

34.84

17.72

13.58

0.125-0.074

17.47

8.89

14.75

0.074-0.045

14.56

7.41

15.06

<0.045

116.58

59.31

30.08

总计

196.55

.00

23.52

分步释放实验综合结果及图2

产物编号

产率%

灰分%

累计产率%

平均灰分%

40.71

4.77

40.71

4.77

9.29

6.37

5.07

4.69

8.27

54.69

5.34

5.75

14.88

60.44

6.25

14.08

27.59

74.52

10.28

25.48

61.67

100.00

23.37

计算入料

100.00

23.37

图2分步释放实验综合结果灰分产率曲线图

4、入浮煤泥煤质资料分析

（1）根据跳汰煤泥及跳汰、重介双系统煤泥小筛分资料可看出，两种煤泥均存在轻微跑粗现象，跳汰煤泥+0.5mm粒级含量为2.54%，灰分为13.12%；跳汰、重介双系统煤泥+0.5mm粒级含量为3.23%，灰分为9.11%。

跳汰煤泥+0.25mm粒级含量为6.67%，灰分为12.74%；跳汰、重介双系统煤泥+0.25mm粒级含量为6.51%，灰分为10.49%。

由此可看出：

一是重介粗煤泥的质量明显优于跳汰粗煤泥。

二是为防止浮选尾煤跑粗，在入浮选前需对煤泥水进行浓缩分级，然后粗煤泥通过高频筛进行回收，可使综合精煤产率增加1.5%左右，回收粗煤泥的灰分在12%左右，由于粗煤泥占的比例较小，对综合精煤质量不会构成大的影响。

另外，从两种煤泥的小筛分资料可看出：

重介煤泥的粒度比跳汰煤泥明显偏细，跳汰煤泥-0.045mm粒级含量为59.31%，灰分为30.08%；跳汰、重介双系统煤泥-0.045mm粒级含量为70.58%，灰分为29.37%。

并由上看出两种煤泥粒度组成均偏细，且细粒煤泥灰分较高，均为30%左右，说明原煤中矸石泥化现象较严重，高灰细泥含量较高。

为实现好的浮选精煤质量，采用对高灰细泥选择性好、分选精度较高的旋流微泡浮选柱进行分选是非常适宜的。

（2）从两种煤泥的分步释放实验资料可看出：

两种煤泥的可浮性均较好，均可比较容易得到灰分8.0%以下的浮选精煤。

两种煤泥相比较而言，跳汰煤泥的可浮性更好，浮选精煤的回收率会更高。

当浮选精煤灰分为8.0%时，跳汰煤泥的浮选精煤回收率可达67%，跳汰、重介煤泥的浮选精煤产率仅为63%，两种煤泥浮选精煤的平均产率可达65%，可望取得较高的经济效益。

通过研究发现：

煤泥的可浮性较好，比较容易得到灰分8%以下的浮选精煤，且浮选精煤产率可达60%左右，综合利用价值较高；同时还发现：

原煤中矸石泥化现象较严重，煤泥中高灰细泥部分含量较高。

-0.045mm粒级平均含量近65%，其灰分在30%左右。

鉴于上述煤质状况，采用对高灰细泥选择性好、分选效率较高的新一代旋流微泡浮选柱进行分选是非常适宜的。

5、浮选可行性分析

1）煤泥浮选工艺是选煤工艺的重要组成部分，主要用于控制煤泥水浓度，回收煤泥中精煤。

柴里选煤厂浮选系统原建设为美国技术浮选柱，由于浮选柱控制条件无法满足，脱水设计存有“瓶颈”，一直没有正常生产。

近年来，中国矿大及其他研究所、生产厂家开发研制了新型的旋流微泡浮选柱逐步得以推广，在我矿附近恒基、蒋庄宏兴、广联（盛源集团选煤厂）均有使用，据调研效果很好。

鉴于我矿煤质与附近选煤厂购煤相近，甚至附近选煤厂原料煤直接来至柴里矿，因此，我们认为该浮选柱适用于我矿煤质条件。

另外，精煤泥脱水采用压滤机，消除了脱水“瓶颈”。

应该说，目前中国矿大生产的浮选柱技术上已经成熟，技术推广的风险很小。

2）FCMC旋流微泡浮选柱简介

FCMC系列浮选柱（最大机型已达直径4m，单台矿浆有效通过能力达450m3/h）是由中国矿业大学承担的国家“九五”科技攻关项目，获三项国家实用新型专利，目前在国际上处于技术领先水平，在全国已得到广泛推广应用。

近几年，在山西西山煤矿总公司东曲矿400万吨选煤厂、宁夏宝丰能源公司400万吨选煤厂、山西蒲县裕源煤矿120万吨选煤厂、山东曲阜裕隆集团120万吨选煤厂、山东滕州恒基洗煤运销有限公司100万吨选煤厂、山东滕州瑞达焦化有限公司100万吨选煤厂等200余家选煤厂推广应用300余台；另外山东微山霞光等10余家煤业公司还专门收购煤泥进行浮选（无洗煤），均取得了良好的效果，经济效益十分可观。

FCMC旋流微泡浮选柱工作原理：

该浮选柱的工作原理如下图所示。

它包括柱体、微泡发生器和尾矿箱三个部分。

柱体又可分为三段，即精选段、粗选段和扫选段。

柱体的顶部设有泡沫喷淋水装置和精矿收集槽。

给矿管位于柱高约2/3处，分选最终的尾矿从扫选段的底部排料口经尾矿箱排出，利用尾矿箱可以调节浮选柱内的液位，气泡发生器位于柱体外部，它是该设备实现分选的关键部件。

它利用从粗选段底部抽出的循环矿浆，用泵加压，射入微泡发生器，吸入空气并粉碎成微细气泡，随后在压力释放过程中析出大量微细活性气泡，在管内混合，倾斜喷入扫选段，形成较强的旋涡搅动，既可加速分离又可防止沉淀堵塞。

旋流微泡浮选柱工作原理图图4

含气、固、液三相的循环矿浆进入扫选段后在离心力和浮力的同时作用下，气泡和已矿化的气絮团向中心和上方运动进入粗选段，气泡与由上部给入的矿浆中的煤粒反向碰撞矿化，实现粗选。

扫选的作用是回收粗选段未及分选的精煤颗粒，以提高精煤回收率。

气泡在柱内上升矿化并不断受到清洗，清除夹带的高灰物，上部较厚的泡沫层以及喷淋水的作用，使精矿品位大大提高。

FCMC旋流微泡浮选柱主要特点：

1.浮选原理和重选原理（旋流力场）相配合，提高了分选效率；

2.单位容积处理能力大，工艺指标先进。

由于浮选柱集浮选和重

选于一体，在一个柱体内能完成粗选、精选和扫选作用，所以高灰细泥对精煤的污染小，精煤的灰分低，回收率高，完全适用于小于0.5mm的煤泥浮选，尤其适合于灰分高、粒度特细（〈0.045mm〉的难选煤泥浮选；

3.体外配置的射流自吸式节能微泡发生器，充气量大，气泡质量

好，不堵塞，易调节，工作稳定，易维护和更换；

4.柱体结构吸收充填式浮选柱精选的优点，克服了其在生产中存

在的易堵塞的缺点，同时采用两段式设计，提高对物料分选精度的同时，降低了柱体高度；

5.采用合理的柱内结构，可随时开、停机，而无须空，物料不发

生沉积堵塞；

6.动力消耗小，节能明显（比相同处理能力的常规浮选机节能

1/3）；

7.能使用普通浮选药剂，用量也基本相同。

主要技术指标与性能

FCMC系列旋流微泡浮选柱主要技术特征表4

型号

FCMC-

1500

FCMC-

2000

FCMC-

2500

FCMC-

3000

FCMC-

3500

FCMC-

4000

柱体直径mm

1500

2000

2500

3000

4000

柱体高度mm

5800

6300

6800

入料粒度mm

-0.5

入料浓度,g/L

60~90

处理能力:

矿浆m3/h

60～100

100～140

140～180

180～250

250～300

350～450

干量t/h

4～6

6～10

10～15

12～18

15～25

25～35

微泡发生器工作压力,MPa

0.16～0.20

微泡发生器

个数，个

配套电机

功率，kW

110

160

现场浮选柱图片图5

图片1

（二）工艺确定

根据柴里选煤厂的生产实际，工艺组进行现场工艺确定，即从原捞坑溢流槽底部开口，用带阀门管道将原捞坑溢流引至浮选入料缓冲桶（可用2台原浮选柱代替），原溢流槽系统保持不变，不浮选时将阀门关闭，煤泥水仍走原系统；浮选开启时，将阀门打开，把煤泥水引入缓冲桶，然后用渣浆泵打至原分级浓缩旋流器进行分级浓缩（需对原分级浓缩旋流器底流口进行调整，使分级粒度控制在0.25~0.30mm左右），分级旋流器底流用四台GPS1631高频筛进行脱水，筛上物直接入综精皮带；高频筛筛下水用泵打至分级旋流器溢流槽（或不入浮，直接经原捞坑溢流槽流至原30米浓缩机）；分级旋流器溢流自流至浮选车间新增2台KY-3.0型矿浆预处理器，加药搅拌后自流至二台FCMC-4000型旋流微泡浮选柱、二台FCMC-3500型旋流微泡浮选柱进行分选；浮选精煤自流至原精煤浆桶，通过新增压滤机入料泵打至新增2台300m2隔膜快开压滤机进行脱水，脱水后的浮选精煤经刮板运输机转载至综合精煤皮带；压滤机滤液自流回循环水池，浮选尾煤自流至原45m浓缩机。

若无高压风源，需增加压风系统给快开压滤机供风，具体工艺流程图如下：

柴里选煤厂浮选系统工艺流程图图6

稀释水

三、浮选生产系统调试运行及现场的改进

（一）运行调试

1、08年8月中旬，浮选工程正是进入调试运行阶段，选煤厂专门成立了以厂长、党总支书记为组长的浮选生产领导小组，以下属车间、工程技术人员为成员的工作小组，工作小组主要职责全过程监督浮选系统的运行，分成两个组跟班盯现场，做到生产系统的正常，并在每天的厂早会对浮选系统运行情况进行通报，重点是抓好现场的隐患治理，在确保正常生产的同时尽可能保证浮选精煤的质量，力争多选、精选，为我矿多创经济效益。

浮选柱在现场的应用图7

2、全面进行浮选系统运行，集中反映出现场工艺、设备等诸多方面存在的问题，集中进行汇总，统一进行整改。

3、根据精矿、尾矿质量的反应情况，不断探讨、摸索浮选起泡剂、捕收剂的用量及搭配使用情况。

经过近两个月的不断实验与摸索，最终确定浮选精煤所用起泡剂与捕收剂的药剂使用量分别约为0.9kg/t、0.6kg/t，配比约为3：

2，根据浮选入料浓度、入料灰分及调浆液的使用情况制定了详细的药剂使用制度。

4、逐步稳定浮选精矿、尾矿的质量，经过不断调整，最终将浮选精矿配1号精煤灰分控制在9.00%以下，配2号精煤灰分控制在10.50%以下，尾矿在1号精煤时控制在30.00%以上，洗2号精煤时

控制在40.00%以上。

控制在40%以上。

浮选溢流槽图8

（二）现场改进

随着浮选系统的正常运行，在生产运行中暴露出各种问题，厂及时成立了浮选工程改造完善攻关小组，对现场进行了一系列的改造完善，具体改造完善如下：

1、浮选精煤成团

浮选精煤水分相对较大，加之煤炭粒度均是小于0.5mm以下的细粒精煤，因此浮选精煤成团现象比较明显。

同时成团煤泥在装仓后，成团的精煤泥堵在精煤仓的仓口，给火车装仓也带来很大的麻烦，造成漏斗堵塞，严重影响生产，同时易造成精煤采样不均匀，从而一定程度上会影响外运精煤质量，需进行改造。

选煤厂根据现场的实际情况，做了一些现场的改进。

（1）调整药剂制度：

对起泡剂、捕收剂用量配比反复进行实验，

在保住质量的前提下，确保精矿中的粗颗粒精煤全部浮出，提升压滤

机产品（浮选精矿）的松散度。

生产中，根据如料浓度、如料灰分、

精矿灰分、尾矿灰分等各项指标对两种药剂使用情况反复进行摸索、试验。

生产初期两种药剂量使用过大，浮选产量较高，精矿高灰细泥较多，基本无粗颗粒精煤，压滤机产品成团严重，同时精矿灰分最高达到16%,而尾矿灰分最低仅达到20%,与设计精矿灰分9%，尾矿灰分40%相差深远。

此后，采取合理搭配药剂量，减少如料量的方法进行生产。

即起泡剂：

捕收剂为3：

2，通过试验摸索，将起泡剂每分钟控制在0.6千克，捕收剂控制在每分钟控制在0.4千克；将如料量控制在如料浓度为50-100g/L，最终精矿粗颗粒精煤比重较大，产品松散度明细提高，且灰分控制在9%以下，尾矿灰分达到40%以上，且粗颗粒精煤的增加，压滤机的入料浓度显著提高，生产速度提升，产量显著增加，效果较好。

（2）进一步提高压滤机入料颗粒，在浮选入料始端自制符合入浮粒度的截流筛，将高频脱水筛筛上粗颗粒精煤进入压滤机，从而进一步提升压滤机产品（浮选精矿）的松散度。

浮选如料颗粒要求控制在0.5mm以下，而洗煤过程中易出现筛子、斗子跑粗现象，造成超大颗粒煤块进入浮选系统，针对此问题，自制截流筛，筛孔控制在0.6mm以下，大大降低了粗颗粒进入浮选系统的几率，确保了浮选的正常运行。

同时将在弧形筛西侧引进带翻板的下料漏斗，使筛上粗颗粒精煤不进入精煤皮带，而进入精矿罐，最终进入压滤机，进一步提高了压滤机产品的松散度。

图片9交叉式翻板漏斗（自制）

（3）在压滤机产品（浮选精矿）下料端，自制、安装破碎装置，

最终确保浮选精矿产品掺入精煤后不成团、不影响装车，确保外运精煤质量。

针对浮选最终产品成团现象，自制破碎机对产品破碎。

即引进直径200mm圆柱，经小厂加工安装轴承，圆柱面上均匀焊接长450mm三角钢板，起到切割作用，安装电机，由三根皮带连接，整体安装在精煤产品卸料下方，运行中对物料进行破碎。

生产实际表明：

改造后，选精矿松散度大幅度提升，杜绝了堵漏斗、压刮板等事故的发生，大大降低了员工的劳动强度，确保了外运精煤的稳定性，有效提高了工作效率，社会效益显最终确保了浮选精矿产品掺入精煤后不成团、不影响装车，确保外运精煤质量。

图片10破碎机安装处

2、入料煤泥浓度降低改造

按照浮选工程初步设计要求，我厂安装设计的浮选柱生产工艺要求的入料浓度在80~100g/l，而目前我厂入料浓度在160g/l左右，远超出了设计入料浓度要求，浮选柱分选效果明显变差，浮选精煤灰分高且浮选尾煤泥灰分低，浮选精煤的掺入还有可能会给外运精煤带来不可估量的影响，这不是我们所要的目的。

那么要降低入料浓度，势必对入料进行稀释。

为了保证生产的浮选精煤质量，不影响到外运精煤的产品质量，选煤厂先是强行开生活清水泵，提供大量的清水与浮选入料煤泥进行稀释，这样一来又造成煤泥水系统的水量膨胀，煤泥水系统管理负荷加大，就是责任心很强的员工操作泵房，仍不可避免煤泥水外流，同时不能满足浮选系统大量用水的需要，利用洗煤系统的循环清水添加到浮选入料煤泥中稀释是长久之计，可以达到降低浓度的目的，从根本上解决浮选调浆水供应不足的问题。

柴里煤矿选煤厂浮选工艺小组成员，将厂原有的备用φ24m浓缩池重新启用，将φ24与φ45浓缩机溢流（浓度接近于零）用8”管路连接，利用现场地势条件自动为φ24m浓缩池自动供水，利用原有废弃不用的615泵直接将打入到浮选系统去，作为稀释水，并在进入预处理器前增加一道阀门用于控制水量大小，以控制浮选入料浓度在设计要求范围之内。

改造后，即满足了浮选系统调浆水的需要，又稳定了洗水平衡，实现了洗水的闭路循环。

图11φ24m浓缩池作为调浆水

3、精矿槽喷水装置改造

引进50mm钢管4根（每根6m），50mm阀门2各，25mm阀门2个，50mm接骨2个，50mm三通1个，50mm弯头2个，进行现场管路搭接。

将50mm钢管用接骨进行一次连接，中间管路由三通进行连接，管路两侧安装弯头，由阀门控制，并接好两道喷头，整体连接好后，移至精矿槽西侧上沿进行固定。

在中间三通处搭接管路至调浆水管路沟通，由50mm阀门控制。

当调浆水开启时打开控制阀门，精矿槽西侧的管路喷头将喷出清水，进行精矿物料冲刷，使得物料顺畅流动。

图5精矿槽喷水装置改造（自作）

4、引进FX500-TU旋流器组4台，代替了旧24台老式浮选旋流器组，稳定入料。

图12旋流器改造前图13旋流器改造后

四、效果评价

具体统计了近8个月浮选指标情况，即2009年7月至2010年2浮选各项小指标平均数据如下:

表5

时间

入料浓度平均（g/l）

入料灰分

平均（%）

精矿灰分

平均（%）

尾矿灰分

平均（%）

2009.7

125.23

29.92

10.66

34.37

2009.8

100.63

28.63

10.45

29.77

2009.9

98.65

28.26

9.68

30.25

2009.10

86.35

27.56

9.12

35.68

2009.11

88.58

27.96

8.87

43.56

2009.12

98.67

26.54

7.98

67.54

2010.1

65.89

28.45

8.28

61.89

2010.2

70.12

25.81

8.56

58.47

图14精矿、尾矿走势曲线

通过表5可以看出，该浮选系统通过运行、调试后，浮选精矿基本能够稳定在9.00%以下，尾矿灰分基本能够调整到40.00%以上，完全符合该浮选柱设定参数，且产品质量逐渐趋于稳定，效果较好。

通过图14可以看出，该浮选系统通过运行、调试后，浮选精矿灰分逐渐趋于下降趋势，浮选尾矿逐渐趋于上升趋势，两种产品逐渐稳定。

通过运行检测，该厂浮选系统目前能够处理系统煤泥30.00%左右，浮选精煤抽出率已达到65.00%以上，整体而言运行效果较好。

五、效益分析

1、浮选精煤产率计算：

入浮煤泥灰分平均25%，浮选精煤灰分平均8.5%，浮选尾煤灰分平均50%计算，根据两产品灰分平衡法：

100%×煤泥灰分=γJ×精煤灰分+（100%－γJ）×尾煤灰分

尾煤灰分－煤泥灰分

则浮选精煤产率γJ=----------------------------×100%

尾煤灰分－精煤灰分

50%－25%

=------------------×100%=60.24%

50%－8.5%

通过入浮煤泥的分步释放实验结果知，两种煤泥浮选精煤平均产率大于60%，与理论计算结果相吻合。

2、入浮吨煤泥加工费为39.93元/吨，其中：

1）电耗：

1495.5Kw.h×0.75÷34.68t/h×0.43元/度=13.91元/吨。

2）药剂消耗：

按1.5Kg/t浮选精煤计算，浮选药剂目前市场价格为6900元/吨左右，则浮选药剂消耗为1.5Kg/t×6.90元/Kg=10.35元/吨。

3）工资：

每班定员18人，人均月工资80元/天，则吨煤工资：

18人×80元/天÷34.68t/h÷8小时/天=5.19元/吨。

4）折旧：

折旧期10年，年折旧742万元÷10年=74.2万元/年；按年工作330天，日工作10小时计算，吨煤折旧：

742000元÷330天÷10小时/天÷34.68吨/小时=6.48元/吨。

5）维修：

因浮选柱本身无运动部件，维护工作量较小，主要维护工作量在配套水泵等，维修费用按4.0元/吨计算。

加工费用元/吨

电耗

药剂消耗

工资

设备折旧

维修费用

合计

13.91

10.35

5.19

6.48

4.0

39.93

成本构成中，由于国内钢材和洗选设备

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