吕临能化公司选煤厂(以下简称“吕临选煤厂”)隶属于霍州煤电集团，是一座处理能力为10.00Mt/a的大型炼焦煤选煤厂，入选原煤来自庞庞塔矿的9#煤和5#煤，采用四级分选生产工艺:200～50mm粒级块煤采用浅槽重介分选机排矸，50～1mm粒级混煤预先脱泥后采用两段两产品有压重介质旋流器分选，1～0.35mm粒级粗煤泥采用TBS分选，＜0.35mm粒级细煤泥采用机械搅拌式浮选机分选。该厂主导产品为9级1/3焦精煤，作为炼焦原料使用。
在煤泥分选环节，该厂原采用一次浮选工艺，浮选精煤灰分在9.01%～9.50%之间，浮选尾煤灰分可以达到50%，能满足产品指标要求。但随着近年来入选原煤煤质不断变差，该厂煤泥浮选效果急剧下降，浮选指标越来越难以控制。为了保证浮选精煤灰分满足要求，在生产中不得不将浮选尾煤灰分控制在较低水平(40%左右)，导致浮选精煤产率降低；但为了防止生产系统“跑煤”，又经常需要提高浮选尾煤灰分，导致浮选精煤灰分升高(在10%～11%之间)，重选为浮选“背灰”严重；此外，产品混合不均匀的问题也时有发生，使浮选精煤脱水困难，导致精煤水分超标严重。为确保浮选精煤灰分指标合格，提高浮选精煤产率，改善浮选精煤脱水效果，亟待对浮选系统工艺进行优化。
1、现状分析
1.1 浮选入料及浮选产品粒度分析
近些年，原煤中＜0.5mm粒级含量逐渐增多，且以微细粒(＜0.043mm)居多。浮选入料及浮选产品的粒度组成见表1。由表1可知:与原煤中＜0.074mm粒级相比，浮选入料中该粒级产率增加22.06个百分点，灰分增加1.13个百分点，这说明该厂原煤存在一定的泥化现象。此外，随着浮选入料粒度变细，浮选精煤灰分升高，说明细粒级浮选入料的可浮性差，细泥对精煤的污染较严重。
1.2 浮选设备
该选煤厂采用的浮选设备为4台XJM－S45型机械搅拌式浮选机(以下简称XJM－S45浮选机)。该浮选机主要技术参数如下：
该厂采用的是五室XJM－S45浮选机，前三室的尾矿可以直接进入后两室进行二次浮选，也可以直接成为尾矿；同样，前三室的精矿可以进入后两室进行二次浮选，也可以通过精矿槽进入后两室精矿槽，并通过管道流入精矿桶成为精矿。采用一次浮选时，前三室的尾矿进入后两室进行二次浮选，前三室和后两室的精矿经过脱水后成为浮选精煤。
通过浮选入料及浮选产品粒度分析可知，浮选精煤灰分高的主要原因是细泥污染。根据生产实践经验，要想降低浮选精煤灰分，需要加强精矿泡沫的二次富集作用，一般宜采用深槽浮选设备，并加强清水冲洗作用。然而现有工艺和设备无法实现上述需要，因此只能另辟蹊径解决问题。
1.3 浮选药剂制度
该选煤厂采用的捕收剂有两种：H捕收剂和K捕收剂，起泡剂为K起泡剂。为了探索最佳的药剂制度和入浮浓度，在起泡剂不变的情况下，对添加不同捕收剂的煤泥浮选效果进行了对比分析。由表2数据可知：低浓度浮选有利于提高煤泥浮选效果，且K捕收剂的选择性较好，在浮选精煤灰分不变的情况下，浮选尾煤灰分更高。但通过一系列的对比研究可知，要想获得理想的浮选效果，单纯调整药剂制度并不能从根本上解决问题。
2、改造方案及实施
2.1 改造方案
为了探索改善煤泥浮选效果的方案，选煤厂对一次浮选的二段精矿和二段尾矿进行了采样化验，结果见表3。由表3可知：一段尾矿灰分偏高，如果一段尾矿进入后两室浮选，则四室、五室的精矿灰分会严重超标，从而导致浮选精煤灰分超标；但如果不再进行浮选，则尾矿灰分偏低，会造成煤炭资源的浪费。
浮选是利用煤与矸石表面物理化学性质差异而进行分选的，分选是在固、液、气三相中完成，是一个极为复杂的物理化学过程。影响煤泥可浮性的因素很多，主要有煤泥性质、浮选工艺、矿浆浓度、药剂制度等。采用一次浮选工艺时，一般通过改变操作参数来调整煤泥浮选效果。对中等以上可浮性的煤泥来说，采用一次浮选工艺，浮选精煤不但可以达到产品质量要求，而且浮选产率较高；但对于难浮或极难浮煤泥来说，采用一次浮选工艺很难达到产品质量要求，即使达到产品质量要求，精煤产率也很低，严重影响企业经济效益。因此，吕临选煤厂考虑对煤泥进行二次浮选，即一段尾矿不再浮选，直接作为尾矿排入浓缩池，前三室的精矿进入后两室再次浮选，以加强精矿泡沫的二次富集作用。
2.2 浮选设备
在二次浮选改造过程中，发现生产现场的浮选机布置存在以下问题：
①前三室与后两室的高差过小，导致前三室的精矿无法顺畅进入到后两室，“冒料”现象严重，故二次浮选无法直接实施；
②精矿浓度偏高，需要加入一定量的稀释水才能进行精选，而现场设备无法满足要求；
③精矿泡沫偏多，不仅影响精矿流动，还易在精矿槽中堆积，造成“冒料”问题。为此，对浮选系统的喷水和相关管路进行了相应调整，具体如下：
(1)从高压循环水泵引出一条50mm的管道接入4台浮选机的前三室精矿槽，并增设一定数量的喷嘴，使水流呈片状喷下，用于消泡和稀释精矿。
(2)在连接前三室精矿槽与后两室精矿槽的管道上增设高压喷水管，用于消除精矿流动造成的泡沫积聚问题，解决“冒料”和精矿流动不畅。
（3）在前三室精矿槽的溢流口下部安装200mm的管道，以将精矿导入第四室。
改造后的浮选系统具有以下优点：
①充分利用原有设备对煤泥进行二次浮选，无需额外的设备投资；
②只需引用系统循环水对精矿进行稀释，投资较少，几乎不增加设备运行成本；
③改造后浮选系统实现一次浮选与二次浮选的灵活切换，在满足浮选精煤灰分的基础上，通过调整二次浮选的浮选机数量就能提高尾煤灰分。改造前后浮选系统原则流程如图1所示。
2.3 改造效果
浮选系统改造完成后，取得了良好效果，使煤泥浮选效果明显变好。当浮选入料浓度在110g/L左右时，对改造前后的浮选生产数据进行了统计和分析，结果见表4。由表4可知:浮选精煤灰分下降至9.28%，可满足产品质量要求；浮选尾煤灰分从原来的42.13%提高到56.74%，避免了煤炭资源的浪费；浮选精煤产率提高了8.09个百分点，折合总精煤产率提高1.60个百分点(按浮选精煤占总精煤20%计算)，经济效益相当可观。
据统计，浮选系统改造后，虽然浮选药剂用量约增加20%，但浮选入料中粗颗粒浮出数量增多，可改善加压过滤机工作效果，使其处理能力增大，产品水分下降，可相应减少低压风机的开启数量，节约一定电能。
3、结语
为解决浮选生产中存在的问题，吕临选煤厂通过研究分析，充分利用原有浮选设备，通过对喷水和管路进行相应调整，在不新增设备的情况下，将原来的一次浮选工艺改成二次浮选工艺，不仅满足了选煤生产需求，提高了浮选工艺的灵活性，而且提高了精煤产率，为选煤厂带来了良好的经济效益。
