淺析屯蘭礦選煤廠煤泥水處理循環(huán)利用

劉永光

淺析屯蘭礦選煤廠煤泥水處理循環(huán)利用

劉永光

(西山煤電(集團)有限公司 屯蘭礦選煤廠，山西 古交 030206)

屯蘭礦選煤廠在進行重介洗選改造后，為了適應(yīng)生產(chǎn)，對煤泥水處理工藝系統(tǒng)進行了相應(yīng)的改造。分析了煤泥水廠內(nèi)回收、洗水閉路循環(huán)的影響因素，論述了實現(xiàn)煤泥水處理循環(huán)利用所采取的措施，通過改造取得了良好效果，實現(xiàn)了煤泥廠內(nèi)回收、洗水閉路循環(huán)，煤泥水的再生利用。

煤泥水;處理;閉路循環(huán);利用

西山煤電(集團)有限公司屯蘭礦選煤廠于1997年投入試生產(chǎn)運行，采用的是跳汰—浮選聯(lián)合流程。隨著屯蘭礦礦井原煤產(chǎn)量的提高及重介工藝的成熟，為提高入洗量和精煤回收率，該廠于2003年進行了重介改造，大大提高了精煤回收率，入洗量也由試運行時的年入洗原煤400萬t提升到了500萬t。隨著礦井采煤機械化程度的提高，綜采工作面不斷出現(xiàn)新斷層，原煤性質(zhì)發(fā)生變化，原煤中的煤泥含量達到了30%，入洗量的大幅提升，造成了煤泥量的驟然增大，洗水濃度曾達到60 g/L以上，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)。因此，該廠對煤泥水處理循環(huán)利用工藝系統(tǒng)在原來的基礎(chǔ)上進行了改造。

1 煤泥廠內(nèi)回收、洗水閉路循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)

國家規(guī)定洗水閉路循環(huán)的一級標(biāo)準(zhǔn)：要求煤泥廠內(nèi)回收，洗水全部復(fù)用，消除煤泥水外排造成污染環(huán)境和資源浪費。在檢修、事故放水時的煤泥水應(yīng)放入事故池，檢修或事故處理后返回廠內(nèi)處理復(fù)用。實現(xiàn)洗水全部復(fù)用，處理每噸原煤的清水耗量應(yīng)控制在0.15 m3以下。

2 煤泥水廠內(nèi)回收、洗水閉路循環(huán)的影響因素

1)浮選工藝的選擇。

2)生產(chǎn)廢水(掃地水、各處溢流水、跑冒水等)，及廠區(qū)內(nèi)地面廢水和部分雨水回收達到凈化，并做到循環(huán)利用。

3)煤泥水的再生和利用，達到洗水平衡(即生產(chǎn)系統(tǒng)中加入的清水量要等于分選產(chǎn)品帶走的水量)。

3 實現(xiàn)煤泥水處理循環(huán)利用所采取的措施

3.1 浮選工藝

浮游選煤是利用煤和礦物表面潤濕性的差別，在浮選劑的作用下分選粉煤(＜0.5 mm)的選煤方法。浮選的目的是將煤泥(＜0.5 mm)中低灰、高灰顆粒分離。泡沫浮選是在浮選藥劑的作用下，形成礦化泡沫，實現(xiàn)煤泥分選的一種浮游選煤方法。泡沫浮選法是目前國內(nèi)外采用最多，也是最有效、最經(jīng)濟的方法，并且在近一個時期不會被其它方法所取代。根據(jù)煤泥水流經(jīng)浮選作業(yè)的順序，通常把煤泥浮選分為幾個流程：濃縮浮選流程、直接浮選流程和綜合浮選流程(部分直接浮選)等。為了節(jié)約投資，使浮選分選指標(biāo)達到最佳效果，并對產(chǎn)品進行回收，必須借助科學(xué)合理的浮選工藝流程，屯蘭礦選煤廠采用了我國最先發(fā)展起來的濃縮浮選流程，該流程具有浮選、過濾、廠房等投資少，電耗、藥劑消耗較低的優(yōu)點。工藝系統(tǒng)流程示意圖見圖1。

圖1 濃縮浮選工藝流程示意圖

3.1.1 粗煤泥的回收

生產(chǎn)實踐證明，浮選的分選粒度上限是0.5 mm，粒度大于0.5 mm的煤泥在浮選中無法得到有效的分選，嚴(yán)重影響浮選效果的提高，造成浮選精煤灰分降不下來，尾煤灰分提不上去，而且浮選藥劑消耗量增多。目前有的研究根據(jù)不同粒度煤泥的浮選效果，結(jié)合我國選煤浮選入料中＞0.25 mm級別灰分很低和浮選尾煤中＞0.25 mm粒級的損失，考慮到近年來其它粗粒級煤泥分選設(shè)備的發(fā)展和效果，提出煤泥最佳浮選范圍應(yīng)在0.075～0.25 mm。這部分粗煤泥質(zhì)量比較好，沒有必要進入浮選重復(fù)分選，必須嚴(yán)加控制。為此采用了小直徑旋流器+弧形篩+離心機流程對粗煤泥進行回收，有效地將＞0.3 mm的粗煤泥進行回收，脫水后混入精煤產(chǎn)品，保證了進入下一級的煤泥水即浮選入料的顆粒粒度小于0.5 mm。能穩(wěn)定地控制浮選入料中不適于入浮的粗顆粒。

3.1.2 浮選入料的濃縮

煤泥浮選的工藝技術(shù)效果受其入料濃度的影響很大。經(jīng)過分級的弧形篩下物煤泥水直接進入d30 m的濃縮池，借助重力自然沉降進行濃縮，濃縮后作為浮選的入料濃度一般都較高，因此選擇性差，精煤灰分偏高，分選效果差。為使浮選入料的濃縮池底流濃度能夠有效地保持在100～200 g/L，從而使浮選能夠取得滿意的技術(shù)指標(biāo)。采用大排底流，在操作中做到少跑甚至不跑溢流，進入濃縮池的煤泥水要全部進行浮選作業(yè)，降低濃縮機底流濃度后去浮選，使其濃度符合最佳入浮濃度要求(80～100 g/L)。由于加大了底流排放量，均勻分布在煤泥水中的細(xì)泥有較大部分能經(jīng)底流進入浮選系統(tǒng)進行回收，避免了細(xì)泥集聚，循環(huán)水濃度可保持在30 g/L左右。它的缺點是在溢流中含有少部分微細(xì)煤泥，作為循環(huán)水使用會造成水洗精煤質(zhì)量受到一定程度污染，為消除其對水洗精煤質(zhì)量的危害，做到所跑溢流要進入尾煤二段進行處理。

3.1.3 浮選設(shè)備的選型

更換使用了XK－1600型礦漿準(zhǔn)備器+XTXTA16型機械攪拌式浮選機，浮選礦漿器的使用充分發(fā)揮了藥劑性能，降低了油耗，達到了浮選煤泥和浮選藥劑的充分接觸。采用大容積的浮選機大大提高了分選效果，提高了精煤產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)量得到了大幅提升，單臺通過量可達600～800 m3。解決了舊浮選機能耗高、處理量小、分選效果差，無法適應(yīng)現(xiàn)行生產(chǎn)的因素。

結(jié)果如圖5所示，Rh2-S誘導(dǎo)K562和KG1a細(xì)胞24 h后，與對照組比較，HDAC6和HSP90蛋白表達水平顯著降低（P＜0.05），α-tubulin蛋白表達水平?jīng)]有變化，但是Ac-α-tubulin蛋白表達水平顯著升高（P＜0.05）。

3.1.4 浮選精礦的脫水

浮選精礦采用加壓過濾機和快開式壓濾機進行脫水，有效地將浮精低灰細(xì)煤泥進行脫水回收，產(chǎn)品水份控制在20%以下，低灰產(chǎn)品直接混入到精煤產(chǎn)品中;濾液水進入尾煤一段濃縮池再進行澄清。

3.1.5 浮選尾煤回收設(shè)備的選擇

d30 m濃縮池+旋流器+高頻篩，浮選尾煤在d30 m濃縮池內(nèi)自然沉降，進行初步濃縮使?jié)饪s池溢流濃度保持在30 g/L以下。由于尾煤一段濃縮池內(nèi)煤泥粒度大、濃度高、濃縮機的負(fù)荷大。特選用了處理量大、調(diào)控能力強、作業(yè)平穩(wěn)可靠的提爬式濃縮機，當(dāng)濃度過高時濃縮機自動將刮刀升高，濃度降低后再將刮刀落下，從而減輕濃縮機負(fù)載，既保護了濃縮機，穩(wěn)定了底流濃度，又實現(xiàn)了生產(chǎn)的連續(xù)性，煤泥水處理量可達3 000～4 000 m3/h。旋流器+高頻篩能有效地將經(jīng)過初步濃縮的浮選尾煤、少量浮選作業(yè)未能捕收的粗粒煤、未經(jīng)浮選作業(yè)的高灰煤泥進行脫水回收;它們具有簡單、方便、便宜、處理量大、水分低等優(yōu)點;篩上物直接混入中煤中作為副產(chǎn)品，篩下水進入尾煤一段濃縮池再次濃縮回收。

3.2 生產(chǎn)廢水及廠區(qū)內(nèi)地面廢水的收集循環(huán)利用

3.2.1 生產(chǎn)廢水的循環(huán)利用

將廠房內(nèi)各處跑、冒、滴、漏、溢和打掃衛(wèi)生的生產(chǎn)廢水流過掃地溝排到負(fù)標(biāo)高的集中蓄水池中收集，再將收集起來的廢水通過渣漿泵送到尾煤一段濃縮池和浮選尾煤一起進行沉淀回收，做到廢水不外排，實現(xiàn)循環(huán)利用。

在廠區(qū)內(nèi)最低泄洪處修建了負(fù)標(biāo)高的污水池和負(fù)標(biāo)高的引水渠，平時用插板將防洪溝堵住讓污水不外排，利用防洪溝和引水渠將廠區(qū)內(nèi)地面廢水引入污水池收集，然后通過渣漿泵將污水送到集中水池和生產(chǎn)廢水一起處理。在有大雨時將插板取掉順利泄洪。做到了廠區(qū)范圍內(nèi)廢水回收利用和部分雨水的收集使用，既保護了環(huán)境又節(jié)約了用水。

3.3 煤泥水的再生和利用，達到洗水平衡

必須盡可能消除水系統(tǒng)內(nèi)高灰微細(xì)泥的積聚;系統(tǒng)內(nèi)多余洗水進行深度澄清，可代替生產(chǎn)清水返回系統(tǒng)復(fù)用;實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，只向系統(tǒng)內(nèi)加水，不向外放水。洗水再生利用平衡系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 洗水再生利用平衡系統(tǒng)圖

3.3.1 消除系統(tǒng)內(nèi)高灰微細(xì)泥的危害

1)經(jīng)過浮選工藝處理后的煤泥水通過尾煤一段濃縮池的自然沉降，將溢流濃度嚴(yán)格控制在了30 g/L以下，溢流進入了尾煤二段濃縮池。這部分煤泥水內(nèi)含有浮選工藝無法處理的高灰微細(xì)顆粒(＜0.075 mm)，其具有一定黏性和難沉降的特性。這部分高灰細(xì)泥在水系統(tǒng)內(nèi)的積聚不僅對水洗精煤質(zhì)量產(chǎn)生輕度惡化，而且嚴(yán)重影響浮選作業(yè)。

2)采用d45 m濃縮池+凝聚、絮凝藥劑，有效地消除了這部分高灰細(xì)泥。高含量細(xì)泥的煤泥水之所以難以澄清，主要是由于細(xì)泥物表面所帶電荷往往較高，彼此斥力較大，影響甚至阻礙了絮凝作用，此時需要加入一定量的無機電解質(zhì)凝聚劑進行凝聚，以壓縮顆粒表面雙電層，然后加入高分子絮凝劑進行絮凝，這些顆粒才能很好地絮凝沉降。所以選用了先加無機電解質(zhì)凝聚劑、后加高分子絮凝劑的聯(lián)合加藥方式。由于細(xì)泥顆粒表面通常呈負(fù)電荷，所以選擇了無機電解質(zhì)凝聚劑硫酸鋁，其最佳用量為50～70 g/m3。選用了高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，絮凝劑通過架橋作用、電性中和作用、吸附作用、網(wǎng)捕絮凝作用，將固體粒子聚集在一起而產(chǎn)生沉降，其最佳用量為2 g/m3。而使用直徑45 m濃縮池能夠使煤泥有足夠的時間和面積進行沉降，有效將這部分高灰細(xì)泥沉降到濃縮池底部，保證了溢流濃度在15 g/L以下。溢流進入循環(huán)池作為合格的洗水，多余的洗水通過連通管進入d30 m凈化濃縮池，同時加上凝聚劑和絮疑劑進行深度有效的澄清，其凈化后的溢流濃度達到了0.5 g/L以下，作為生產(chǎn)清水返回系統(tǒng)復(fù)用;兩濃縮池底流濃度達到450 g/L左右，使用壓濾機對這部分高灰微細(xì)煤泥進行脫水回收。濾餅作為副產(chǎn)品送到干燥廠進行烘干混入中煤中;濾液水返回凈化濃縮池進行復(fù)用。

3.3.2 洗水循環(huán)利用平衡系統(tǒng)

洗水凈化系統(tǒng)的核心部分是將增設(shè)的凈化濃縮池的中流管與循環(huán)水泵池相連通，實現(xiàn)水位同步升降。其目的：1)可以在相當(dāng)大范圍內(nèi)經(jīng)過連通管及時地調(diào)節(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)中洗水的波動變化;2)在停開機時，大型連通器本身的容量足以起到貯水和供水的作用，便于生產(chǎn)管理;3)系統(tǒng)中多余的洗水經(jīng)過連通管隨時流入凈化水池中，借助絮凝劑和凝聚劑的作用，在近似于靜止的狀態(tài)下再次得到澄清，其凈化后的溢流完全可以替代生產(chǎn)清水返回系統(tǒng)復(fù)用。這樣多余的洗水再也不會外排，而且還節(jié)省了一部分清水補加量。這種洗水凈化再生系統(tǒng)為保持全廠洗水平衡提供了一條有效的途徑，對實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)提供了可靠的保證。

4 結(jié)論

改造后的工藝對煤泥水經(jīng)過一系列的處理，將煤泥水中的低灰顆粒分選出來作為精煤產(chǎn)品，高灰煤泥分選出來，脫水后成為中煤副產(chǎn)品，獲得了盡可能多的煤炭資源。將煤泥水中的微細(xì)煤泥回收后實現(xiàn)了煤泥水的再生，通過采用合理的煤泥水系統(tǒng)解決了生產(chǎn)中洗水的平衡問題，實現(xiàn)了洗水閉路循環(huán)，做到了只向系統(tǒng)內(nèi)加水，不向系統(tǒng)外放水，處理每噸原煤的清水耗量控制在了0.05 m3以下。既節(jié)約了資源，又做到煤泥水不外排，不污染環(huán)境。

［1］ 張明旭.選煤廠煤泥水處理［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005：79－81.

［2］ 郝鳳印.選煤手冊［M］.北京.煤炭工業(yè)出版社，1993：143－145.

Analysis on Recycling Utilization of Coal Slurry Water Processing in Tunlan Coal Preparation Plant

Liu Yong－guang

After the transformation of dense medium and washing in Tunlan coal preparation plant，in order to adapt the production，carries out the corresponding transformation to coal slurry water process system.Analyzes the influence factors of coal slurry water recovery in the plant and washing water closed－circuit circulation，discusses that has taken the measures of realizing recycling utilization of coal slurry water processing，through the reform has obtained the good effect，achieve coal slurry recovery in the plant，washing water closed － circuit circulation and reuse of the coal slurry water.

Coal slurry water;Processing;Closed－circuit circulation;Utilization

TD926

A

1672－0652(2012)02－0036－03

2011－11－29

劉永光(1976—)，男，山西古交人，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，助理工程師，主要從事煤泥水處理方面的研究(E －mail)zhang5108168@163.com