三交河煤礦選煤廠浮選精煤脫水工藝及方案優(yōu)化

吳國平

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

霍州煤電集團(tuán)有限公司三交河煤礦選煤廠屬礦井型煉焦煤選煤廠，原設(shè)計規(guī)模為3.0 Mt/a，生產(chǎn)采用預(yù)先脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥浮選+尾煤濃縮壓濾聯(lián)合工藝流程。近年來，隨著礦井開采深度的延伸，原煤中煤泥含量明顯增加，為此選煤廠對煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行了改造：將原有浮選機(jī)更換成浮選效果更好的XJM-S浮選機(jī)；將原有5臺尾煤壓濾機(jī)更換成5臺500 mm2高效節(jié)能快開壓濾機(jī)，用以處理二段濃縮機(jī)底流；同時，還增加2臺LWZ1200X1800A沉降過濾離心機(jī)處理一段濃縮機(jī)底流。其中5臺高效節(jié)能快開壓濾機(jī)中的2臺與2臺沉降過濾離心機(jī)中的1臺既可處理尾煤，也可配合原有2臺96 m2加壓過濾機(jī)處理浮選精煤。

1 浮選精煤脫水現(xiàn)存問題

三交河煤礦選煤廠現(xiàn)行浮選精煤脫水工藝見圖1。為了實現(xiàn)浮選精煤脫水過程的自動控制以及脫水后產(chǎn)品均勻摻入精煤產(chǎn)品[1-2]，選煤廠原計劃主要用2臺加壓過濾機(jī)處理浮選精煤，當(dāng)加壓過濾機(jī)檢修時，用1臺沉降過濾離心機(jī)或2臺高效節(jié)能快開壓濾機(jī)作為輔助設(shè)備處理浮選精煤。在實際生產(chǎn)中存在以下問題：

(1)2臺加壓過濾機(jī)是最初選煤廠建設(shè)時配置的，使用年限較長，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率較高，在實際生產(chǎn)中經(jīng)常因為故障而影響浮選精煤脫水，導(dǎo)致浮選精礦池溢流，影響選煤廠生產(chǎn)。同時由于故障率較高、附屬設(shè)備較多，除操作室的操作員外，現(xiàn)場還需指派專人對2臺設(shè)備進(jìn)行巡查與維護(hù)，生產(chǎn)管理較為不便。

圖1 現(xiàn)行浮選精煤脫水工藝流程

(2)加壓過濾機(jī)生產(chǎn)成本較高，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)人員反映，生產(chǎn)1 t浮選精煤，包括檢修費(fèi)用在內(nèi)的生產(chǎn)成本約為4元，非常影響選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)由于設(shè)備自身的特點(diǎn)，用加壓過濾機(jī)或沉降過濾離心機(jī)處理浮選精煤時，濾液濃度一般較高[1-3]，若濾液直接返回尾煤濃縮機(jī)，會造成浮選精煤損失；如直接返回浮選入料池，則會造成細(xì)粒煤泥在浮選系統(tǒng)內(nèi)部作無效循環(huán)，導(dǎo)致浮選系統(tǒng)煤泥水的惡化[4]，對浮選乃至整個煤泥水系統(tǒng)都會產(chǎn)生不利的影響。

(4)用壓濾機(jī)處理浮選精煤時，由于其產(chǎn)品成餅狀，卸料不連續(xù)[1,5]，并且水分較高，容易造成精煤倉堵塞，還可能使最終精煤產(chǎn)品因采樣誤差，導(dǎo)致灰分、水分等質(zhì)量指標(biāo)發(fā)生較大偏差。

2 浮選精煤脫水設(shè)備對比

為客觀全面比較以上3種浮選精煤脫水設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，對選煤廠一段時間內(nèi)的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計，對比結(jié)果如表1、表2所示。

表1 壓濾機(jī)、加壓過濾機(jī)和沉降過濾離心機(jī)使用情況綜合對比表

表2 浮選精礦與濾液粒度組成表

由表1、表2的對比結(jié)果可看出，三種脫水設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)：

(1)選煤廠的浮選精煤干煤泥量約為65 t/h，從處理量上看，單獨(dú)使用2臺加壓過濾機(jī)或壓濾機(jī)、加壓過濾機(jī)與沉降過濾離心機(jī)組合使用，均能滿足生產(chǎn)需要，單獨(dú)使用兩臺壓濾機(jī)不能滿足要求。但是，由于加壓過濾機(jī)或沉降過濾離心機(jī)細(xì)煤泥回收率低，導(dǎo)致濾液濃度較高，尤其是沉降過濾離心機(jī)濾液濃度，最高能達(dá)到100 g/L左右，與浮選入料濃度相近，濾液直接排入尾煤濃縮池將造成巨大的精煤損失。因此，加壓過濾機(jī)與沉降過濾離心機(jī)不適合作為浮選精煤脫水的把關(guān)設(shè)備，而壓濾機(jī)濾液濃度僅為5 g/L左右，可作為浮選精煤的最終固液分離設(shè)備。

(2)壓濾機(jī)處理的浮選精煤水分相對較高，同時其產(chǎn)品成餅狀，且卸料不連續(xù)，容易造成精煤倉堵塞，需要加設(shè)煤泥破碎機(jī)將其破碎,以使其均勻摻入精煤產(chǎn)品。

(3)由于附屬設(shè)備較多(主要是空壓機(jī))，加壓過濾機(jī)噸煤泥電耗達(dá)16～20 kW·h,加上故障率高，維修量大，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于壓濾機(jī)與沉降過濾離心機(jī)。在相同處理量情況下,壓濾機(jī)生產(chǎn)成本最低。

(4)在選煤廠生產(chǎn)管理上，沉降過濾離心機(jī)維修較為困難，尤其是其篩網(wǎng)，一般需要返廠維修，如果選煤廠設(shè)有備用篩網(wǎng)，可方便更換，一般不影響生產(chǎn)。壓濾機(jī)與加壓過濾機(jī)主要維修是對濾布的清洗與更換，相對壓濾機(jī)，加壓過濾機(jī)維修量較大。

綜合以上對比分析可知，壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)成本、維修量較低，并可作為浮選精煤脫水最終的把關(guān)設(shè)備，其主要缺點(diǎn)是產(chǎn)品成餅狀，卸料不連續(xù)，且產(chǎn)品水分較高；加壓過濾機(jī)與沉降過濾離心機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單機(jī)處理大、產(chǎn)品松散，水分較低，其主要缺點(diǎn)是濾液濃度較高，不能作為浮選精煤脫水最終的把關(guān)設(shè)備，并且加壓過濾機(jī)還具有維修量大、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。

3 浮選精煤脫水優(yōu)化方案

基于實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與浮選精煤脫水設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)分析，對三交河煤礦選煤廠浮選精煤脫水工藝提出了優(yōu)化方案。優(yōu)化后的浮選精煤脫水工藝流程如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的浮選精煤脫水工藝流程

(1)首先采用沉降過濾離心機(jī)代替原有的加壓過濾機(jī)處理浮選精煤，新增濾液桶，用于收集沉降過濾離心機(jī)產(chǎn)生的濾液，用2臺高效節(jié)能快開壓濾機(jī)處理濾液[4]。

(2)把原有的2臺加壓過濾機(jī)改成備用設(shè)備，僅當(dāng)沉降過濾離心機(jī)出現(xiàn)故障、無法工作時，才臨時利用2臺加壓過濾機(jī)處理浮選精煤。

(3)在2臺壓濾機(jī)的轉(zhuǎn)載刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭排料處增加2臺煤泥破碎機(jī)對其產(chǎn)品進(jìn)行破碎，以使浮選精煤均勻地?fù)饺刖寒a(chǎn)品中。

4 生產(chǎn)效果

浮選精煤脫水工藝優(yōu)化后，按浮選精煤65 t/h的干煤泥量計算，選煤廠每年可節(jié)省約100萬元的生產(chǎn)成本，同時還能大大降低排入濃縮機(jī)的濾液濃度，減輕后續(xù)煤泥水處理作業(yè)的工作壓力。隨著目前選煤技術(shù)發(fā)展趨勢及環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，煤泥水處理已經(jīng)成為選煤廠的一個難題[7]，而浮選精煤脫水作為選煤廠煤泥水處理的重要環(huán)節(jié)，選擇合適的脫水設(shè)備是決定其脫水效果的關(guān)鍵因素。三交河煤礦選煤廠浮選精煤脫水優(yōu)化方案為存在類似問題的選煤廠提供了有益借鑒。

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