選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程的改造與優(yōu)化

孫麗梅

(上海電力學(xué)院能源與環(huán)境工程學(xué)院，上海 200090)

在選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的技術(shù)改造過程中，為了降低煤泥水濃度，實(shí)現(xiàn)洗水平衡，減少煤泥水排放，選煤廠采取的改造措施主要有以下幾個(gè)方面：①通過改造選煤工藝，降低煤泥水濃度；②通過改造煤泥水處理工藝流程，實(shí)現(xiàn)降低煤泥水濃度；③通過改造粗煤泥回收系統(tǒng)，降低煤泥水濃度；④采用先進(jìn)的脫水技術(shù)和先進(jìn)的高效的脫水設(shè)備。

下面通過一些選煤廠的具體改造實(shí)例，闡述和展現(xiàn)我國選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造的模式和效果。

1 通過改造選煤工藝降低煤泥水濃度

通過改造選煤工藝，實(shí)現(xiàn)改善煤泥水處理系統(tǒng)效果的選煤廠，如老屋基選煤廠。

老屋基選煤廠是一座群礦型選煤廠，設(shè)計(jì)能力為180萬t/a，采用主再選跳汰，煤泥水經(jīng)濃縮后浮選的工藝流程。原煤在進(jìn)入跳汰機(jī)以前，經(jīng)過破碎機(jī)預(yù)先破碎，因而產(chǎn)生的次生煤泥量達(dá)到3.05%，并且矸石泥化嚴(yán)重，加重了煤泥水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。45 m3濃縮機(jī)的溢流濃度一般在250 g/L左右，加入凈水劑后也失去了對(duì)煤泥水的澄清作用，導(dǎo)致濃縮機(jī)壓靶子故障，不得不停車將煤泥水放入沉淀池，再將煤泥挖出。為了解決煤泥水濃度過高的問題，提高精煤質(zhì)量，1998年該廠對(duì)選煤工藝進(jìn)行了改造。

1)技術(shù)改造：工藝流程由主再跳汰選-煤泥浮選改為重介質(zhì)旋流器分選-煤泥浮選。用高效的重介旋流器代替了跳汰機(jī)，將錘式破碎機(jī)改為MMD-500型破碎機(jī)。具體改造情況見工藝流程圖1。

2)改造效果：①破碎機(jī)的更新，使次生煤泥量減少了。②采用重介旋流器以后，中煤和矸石中的煤泥含量閉采用跳汰機(jī)時(shí)增加了，中煤和矸石的灰分也提高了，分選效果得到改善。③在重介系統(tǒng)中增加了弧形篩和脫介篩(篩縫0.3 mm)，去掉斗子撈坑，煤泥水直接進(jìn)入角錐沉淀池，角錐沉淀池入料中的粗煤泥含量比原工藝流程減少了。所以，經(jīng)過改造后，減少了進(jìn)入45 m濃縮池的煤泥量，尤其是粗煤泥量，減輕了濃縮機(jī)的負(fù)荷。煤泥水中加入凈水劑后，一般40 s就澄清了，并且藥劑用量為9.5 g/L；濃縮機(jī)溢流濃度由250 g/L降到了12 g/L左右，再也沒有發(fā)生濃縮機(jī)壓靶子事故。從而改善了分選效果，提高了精煤產(chǎn)率，降低了對(duì)環(huán)境的污染，僅1年就全部收回了改造系統(tǒng)所投入的資金。

圖1 老屋基選煤廠改造前后選煤工藝流程圖

2 通過改造煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程降低煤泥水濃度

通過改造煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程，降低煤泥水濃度的選煤廠很多，具有代表性的選煤廠，如盤江選煤廠。

盤北選煤廠是1998年7月投產(chǎn)的年設(shè)計(jì)能力為240萬t的大型礦區(qū)型選煤廠。工藝流程為跳汰粗選、重介質(zhì)旋流器精選、煤泥浮選的聯(lián)合流程。生產(chǎn)中煤泥水處理能力嚴(yán)重不足，致使洗水濃度高達(dá)350 g/L，精煤灰分嚴(yán)重超標(biāo)，浮選效果極差，浮精產(chǎn)率低，濃縮機(jī)壓耙的事故經(jīng)常發(fā)生，生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。因此，不得不利用事故沉淀池及外排的方法組織生產(chǎn)。煤泥水的外排嚴(yán)重污染了環(huán)境。為解決上述問題，選煤廠對(duì)煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的改造。

2.1 煤泥水處理系統(tǒng)改造

1)改閉路循環(huán)為開路循環(huán)。原流程的精煤篩下水通過水力分級(jí)設(shè)備后，其底流通過煤泥篩回收，煤泥篩篩下水返回水力分級(jí)設(shè)備，如圖2所示。為了避免跑粗，煤泥篩和旋流篩的篩板條縫由原0.5 mm改為0.4 mm。

2)水介質(zhì)旋流器降低煤泥篩灰分。原設(shè)計(jì)流程是粗煤泥通過旋流篩和煤泥篩回收后，與跳汰機(jī)分選后的粗精煤混合一道進(jìn)入重介系統(tǒng)再分選。實(shí)踐證明，這種方法易造成重介分選工藝懸浮液中非磁性物含量增多，不易控制懸浮液的穩(wěn)定性，降低了脫介篩的脫介效果，介耗增加，如不經(jīng)重介旋流器分選進(jìn)入最終產(chǎn)品，灰分高(12.5%)，會(huì)污染最終精煤。為此，在原流程旋流篩前增加了兩臺(tái)Φ500 mm的水介質(zhì)旋流器分選粗煤泥，旋流器底流通過高頻篩回收后進(jìn)入混煤系統(tǒng)。經(jīng)離心機(jī)脫水后，可直接進(jìn)入最終精煤產(chǎn)品。增加水介質(zhì)旋流器前后煤泥篩篩上物灰分比較見表1。

圖2 原工藝流程圖

表1煤泥篩篩上物灰分比較表

時(shí)間123456增加前127132128142126119

3)煤泥水直接浮選工藝流程的優(yōu)化。原設(shè)計(jì)浮選工藝流程為直接浮選、半直接浮選、濃縮浮選三者任意調(diào)整選用，實(shí)踐證明直接浮選效果最佳。采用直接浮選，原有煤泥濃縮機(jī)改為尾礦濃縮機(jī)后，增加了尾礦水的處理能力。直接浮選工藝流程的采用，使跳汰系統(tǒng)、重介系統(tǒng)與浮選系統(tǒng)同步生產(chǎn)。

4)集中水倉煤泥水的處理。改壓濾系統(tǒng)濾液和沖洗濾布及清掃用水進(jìn)入沉淀池后再返回生產(chǎn)系統(tǒng)。把進(jìn)入中煤篩回收改為進(jìn)入圓錐沉淀池，沉淀后進(jìn)入粗煤泥系統(tǒng)處理。

5)采用了3臺(tái)GXN-20型高效濃縮機(jī)替換了原3臺(tái)濃縮機(jī)。

6)過濾系統(tǒng)的改造。在原2臺(tái)GPY-200過濾機(jī)的基礎(chǔ)上，又安裝了一臺(tái)GP-200過濾機(jī)，增加了浮選的通過量，保證了直接浮選工藝流程的實(shí)現(xiàn)，降低了精煤水分。

改造后的工藝流程見圖3。

2.2 改造效果

通過對(duì)煤泥水處理工藝的調(diào)整和改造，完善了煤泥水處理工藝系統(tǒng)，降低了精煤灰分和水分，實(shí)現(xiàn)了清水洗煤，洗水濃度由原來的350 g/L降到10 g/L以下，清水消耗為0.1 m3/t原煤，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖3 改造后的工藝流程圖

3 無煙煤選煤廠煤泥水系統(tǒng)技術(shù)改造

近年來，隨著冶金高爐噴吹優(yōu)質(zhì)無煙煤技術(shù)的快速發(fā)展，無煙煤洗精煤需求量大幅度增長。隨著入選粒度下限降低，致使煤泥水系統(tǒng)能力不足，嚴(yán)重制約洗精煤的增產(chǎn)，為了解決煤泥水存在的問題，對(duì)煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行了改造。主要有：

1)細(xì)煤泥回收系統(tǒng)改造，在原真空過濾機(jī)的位置增設(shè)加壓過濾機(jī)。

2)增加了浮選工藝。無煙煤選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)在不斷的完善，趨向于使用煉焦煤選煤廠的煤泥水處理系統(tǒng)工藝。使用加壓過濾機(jī)，增設(shè)浮選作業(yè)。從而得出無煙煤選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的模式(圖4)。

圖4 煤泥水處理系統(tǒng)

通過上述模式處理，實(shí)現(xiàn)煤泥水綜合回收，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。既保證循環(huán)水滿足洗選要求，又可達(dá)到煤泥水不外排，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏。

4 煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程分析

在選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論技術(shù)對(duì)原煤中煤泥含量增加、煤泥水原則流程和浮選流程的適應(yīng)條件進(jìn)行討論與分析。

4.1 原煤中煤泥含量增加的原因

原煤中煤泥含量增加的原因，主要有以下兩個(gè)方面：

1)原煤煤質(zhì)的變化。許多選煤廠由于現(xiàn)在處理的原煤煤質(zhì)與原設(shè)計(jì)生產(chǎn)的原煤煤質(zhì)有所不同，尤其是礦區(qū)型(中央)選煤廠這種現(xiàn)象更加明顯。

2)采煤方法的變化。隨著機(jī)械化采煤程度的不斷提高，原煤中煤泥含量逐漸提高，如田莊選煤廠入選原煤中，煤泥含量比原設(shè)計(jì)增加10個(gè)百分點(diǎn)以上。

4.2 循環(huán)水濃度升高的原因

選煤過程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，引起選煤廠循環(huán)水濃度升高的原因，既有原煤煤質(zhì)方面的原因，也有選煤工藝流程本身的原因。總結(jié)起來，主要有以下幾個(gè)方面：

1)煤質(zhì)的變化，粒度組成的變化：原煤中煤泥含量增加，尤其是細(xì)泥含量的增加，另外還有泥化現(xiàn)象。

2)分選工藝系統(tǒng)：一是帶有預(yù)先篩分作業(yè)的選煤工藝，篩分效果不好，致使塊煤分選系統(tǒng)的循環(huán)水濃度偏高；二是分級(jí)效果差，沉降作業(yè)面積不足，導(dǎo)致循環(huán)水濃度偏高；三是浮選效果不佳；四是脫水作業(yè)的配置；還有就是煤泥水處理工藝流程的完善程度。

3)分級(jí)、濃縮、脫水及浮選設(shè)備的選擇：尤其是浮選產(chǎn)品脫水設(shè)備，它是影響循環(huán)水濃度的重要因素之一。

4)生產(chǎn)管理：尤其是煤泥水處理作業(yè)的生產(chǎn)管理，如過濾機(jī)操作不善、濃縮機(jī)跑粗等，都會(huì)增加循環(huán)水濃度。

5)絮凝劑的合理應(yīng)用。

4.3 煤泥水處理工藝流程分析

國內(nèi)外常用的煤泥水處理系統(tǒng)，概括起來有三種原則流程：濃縮浮選、直接浮選、半直接浮選流程。三種工藝流程各有所長，如上所述。我國使用直接浮選工藝流程的選煤廠越來越多，許多老選煤廠在煤泥水系統(tǒng)改造中，采用直接浮選來代替濃縮浮選。通過實(shí)踐證明，濃縮浮選適應(yīng)于煤質(zhì)變化大而頻繁、細(xì)泥含量少、煤泥不易泥化的選煤廠。

直接浮選流程，是指全部煤泥水，不經(jīng)濃縮機(jī)濃縮，通過緩沖池后，直接進(jìn)行浮選。浮選尾煤進(jìn)濃縮機(jī)，在濃縮機(jī)中添加絮凝劑或有足夠的沉淀面積，所得清凈的溢流作循環(huán)水使用。底流用壓濾機(jī)脫水，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)煤泥水閉路循環(huán)。該流程克服了濃縮浮選的缺點(diǎn)。近年來，在國內(nèi)外得到了廣泛地應(yīng)用。我國新設(shè)計(jì)的煉焦煤選煤廠多采用直接浮選流程。一些老選煤廠如田莊選煤廠、邢臺(tái)選煤廠的煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程，也由濃縮浮選流程改為直接浮選流程，實(shí)現(xiàn)了洗水閉路。該流程的應(yīng)用，關(guān)鍵在于綜合掌握該流程的適應(yīng)條件。該流程適于煤泥含量大，尤其是細(xì)泥含量大的選煤廠，浮選尾煤脫水要使用壓濾設(shè)備。。

半直接浮選流程是介于上述兩者之間的流程，溢流水一部分進(jìn)入濃縮機(jī)，一部分直接進(jìn)入浮選作業(yè)。該流程比較靈活，適用于煤質(zhì)變化大的選煤廠，一般在選煤工藝流程中有主再選作業(yè)的選煤廠中考慮。一般主洗撈坑的溢流有較高濃度，直接作為浮選入料，再洗撈坑溢流因煤泥含量少、濃度較低直接作為循環(huán)水使用。該流程目前主要用于濃縮浮選流程的老選煤廠改造，一方面減少了細(xì)泥的惡性集聚，另一方面可保證循環(huán)水正常循環(huán)，對(duì)主洗循環(huán)水不產(chǎn)生負(fù)面影響。

5 結(jié)語

在選煤廠的實(shí)際設(shè)計(jì)和技術(shù)改造過程中，采用何種煤泥水處理工藝流程，主要考慮煤質(zhì)的特性、產(chǎn)品要求、設(shè)備狀況、投資和成本等因素。通過上述分析看到，每種流程各有其長，在實(shí)際應(yīng)用中，一定要根據(jù)煤質(zhì)變化對(duì)流程進(jìn)行改造，揚(yáng)長避短，使整個(gè)選煤工藝達(dá)到最佳化，環(huán)境污染最小化，實(shí)現(xiàn)選煤廠最佳經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

目前，煤泥水處理系統(tǒng)已是各種類型選煤廠的重要工藝組成部分，煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程的完善程度，直接影響選煤工藝流程分選效果的好壞，影響選煤廠的生產(chǎn)效果。它是降低選煤廠生產(chǎn)成本的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，它也是選煤廠實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的重要作業(yè)環(huán)節(jié)。完善煤泥水處理系統(tǒng)，是選煤廠實(shí)現(xiàn)洗水平衡、煤泥水閉路循環(huán)的重要措施之一，減少環(huán)境污染的必要手段。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的提高，今后選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的改造和工藝流程與設(shè)備的研究，將會(huì)越來越得到選煤行業(yè)的重視。

[1] Eur.Ing.Douglas E.Jenkinson. Coal Preparation in the United Kingdom 2004[R], Coal Preparation Conference In China, March 2004.

[3] Swanson A. A 2004 Review of Australian Coal Preparation[R], IOP Coal Preparation Conference In China, March 2004.

[4] Linev B.I., Present Status and Prospects of Coal Preparation Development in Russia[R], IOP Coal Preparation Conference In China, March 2004.

[5] Ahmed I.A.Salama, Status of Coal in Canada[R]. IOP Coal Preparation Conference In China, March 2004.

[6] William Kalb G.. Current Status and Future Direction of the United States Coal Preparation Industry[R]. IOP Coal Preparation Conference In China, March 2004.

[7] Wieslaw S. Blaschke, Lidia Gawlik. Current Situation and Development Prospects of Coal Preparation in Poland[R]. IOP Coal Preparation Conference In China, March 2004.

[8] 趙二權(quán),朱曉力, 王振友.淺談邯鄲洗選廠分級(jí)浮選技術(shù)改造[J].選煤技術(shù),2003(5)：37-38.

[9] 陳安東.沙曲選煤廠煤泥水系統(tǒng)改造的思路與實(shí)踐[J].選煤技術(shù),2004(2)：41-43.

[10] 高建川.屯蘭礦選煤廠煤泥水系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].選煤技術(shù),2002(5)：21-23.

[11] 張?jiān)?孫莊礦選煤廠浮選及煤泥水系統(tǒng)改造的實(shí)踐[J].煤炭加工與綜合利用,2004(2):30-33.

[12] 盧安民.淺談田莊選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].選煤技術(shù),2003(5):25-26.

[13] 趙德春.改造選煤工藝 降低煤泥水濃度[J].選煤技術(shù),2002(3)：35-36.

[14] 胡剛.盤北選煤廠煤泥水處理工藝的改造[J].選煤技術(shù),2002(5)：28-30.

[15] 要志軍.淺談太原選煤廠粗煤泥系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].選煤技術(shù),2002(6)：34-36.

[16] 冉進(jìn)才.選煤廠煤泥水處理問題及對(duì)策[J].選煤技術(shù),2003(1)：29-30.

[17] 韓淑珍.介休洗煤廠粗煤泥回收系統(tǒng)的改造[J].選煤技術(shù),2003(3)：31-32.

[18] 張林.煤泥水處理新工藝[J].選煤技術(shù),2001(6)：32-34.

[19] 陳小青.冠山煤礦煤泥水的綜合治理[J].選煤技術(shù),2003(3)：32-33.

[20] 彭晨.煤泥水治理系統(tǒng)原則流程的利弊分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2000(6)：6-8.

[21] 李維安.選煤廠末精煤脫泥工藝的研究與改造[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2002(10)：12-19.

[22] 張順杰. 無煙煤選煤廠煤泥水系統(tǒng)技術(shù)改造實(shí)踐[J]. 選煤技術(shù), 2003(4):15-17.