柳灣選煤廠浮選精煤脫水系統(tǒng)改造方案探討

楊剛軍

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

汾西礦業(yè)集團(tuán)公司柳灣礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為5.0 Mt/a，采煤方法以綜采和高檔普采為主，井下分別設(shè)有10號、11號煤倉，實(shí)現(xiàn)分采分運(yùn)，毛煤由主斜井帶式輸送機(jī)提升至地面。柳灣煤礦建礦較早，并且在2000年后進(jìn)行了多次地面生產(chǎn)系統(tǒng)改擴(kuò)建工程，與礦井配套建設(shè)的柳灣選煤廠現(xiàn)下轄兩套選煤生產(chǎn)系統(tǒng)，分別是選煤一車間和選煤二車間。其中：選煤一車間于2003年建成投產(chǎn)，設(shè)計能力為1.80 Mt/a,經(jīng)改擴(kuò)建后生產(chǎn)能力達(dá)到3.80 Mt/a；選煤二車間于2007年新建，于2009年建成投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模為2.0 Mt/a。

選煤一車間采用脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥由濃縮旋流器組回收，細(xì)煤泥采用φ5 m的微泡浮選柱處理，但在實(shí)際生產(chǎn)中，因浮選作業(yè)處理能力不足，后加設(shè)了一臺兩室16 m3的機(jī)械攪拌浮選機(jī)來共同處理細(xì)煤泥。浮選精煤采用1臺96 m2的加壓過濾機(jī)、2臺350 m2快開式隔膜壓濾機(jī)脫水處理。選煤二車間選煤工藝為：50～1 mm粒級原煤采用三產(chǎn)品重介旋流器分選，0.25～1 mm粒級煤泥采用TBS粗煤泥分選機(jī)分選，<0.25 mm粒級煤泥進(jìn)入浮選。浮選精煤采用4臺400 m2快開式隔膜壓濾機(jī)脫水回收。

1 存在問題及分析

在生產(chǎn)中，柳灣選煤廠存在的主要問題是精煤水分高。該廠精煤產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求為：精煤灰分≤10.50%、水分≤11.50%，主要用作煉焦煤，其銷售精煤產(chǎn)品由50～1.0 mm粒級重介精煤、1～0.25 mm粒級粗煤泥、<0.25 mm粒級浮選精煤三部分組成。受礦井原煤質(zhì)量影響，現(xiàn)綜合精煤產(chǎn)率僅為48%，其中：50～1.0 mm粒級占30%，水分約為7.0%；1～0.25 mm粒級占3%左右，水分約為12.0%；<0.25 mm粒級浮選精煤約占15%左右，水分約為27.0%，綜合精煤產(chǎn)品水分約為13.56%，超過質(zhì)量要求2.05個百分點(diǎn)，使產(chǎn)品價格大受影響。

分析認(rèn)為，造成精煤水分超標(biāo)的原因主要是浮選精煤水分高?，F(xiàn)有的選煤一、二車間主要依靠加壓過濾機(jī)和快開壓濾機(jī)對浮選精煤進(jìn)行脫水處理，浮精水分的高低直接影響最終精煤產(chǎn)品水分。隨著浮選精煤量的增加，現(xiàn)有壓濾機(jī)脫水面積略顯不足，而且還有煤泥跑粗、設(shè)備老化、濾布破損等多方面原因，最終導(dǎo)致壓濾機(jī)的脫水效果很不理想，濾餅水分高達(dá)26.00%以上，最高時甚至可以達(dá)到30%左右。雖已對部分壓濾機(jī)進(jìn)行了局部調(diào)整或整體更換，但均未能有效解決浮選精煤水分偏高問題，因此對浮選精煤脫水設(shè)備的改造已經(jīng)迫在眉睫。

2 改造方案

通過市場調(diào)研，目前應(yīng)用較多的浮精脫水設(shè)備主要有三種：一是加壓過濾機(jī)；二是壓濾機(jī)；三是沉降離心脫水機(jī)。

加壓過濾機(jī)是將一臺特殊設(shè)計的真空過濾機(jī)置于一個密閉的壓力容器中，由壓縮空氣作為過濾介質(zhì)進(jìn)行工作的固液分離設(shè)備。該機(jī)采用全自動化、智能化控制，操作簡便，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排料，工作可靠，具有低能耗、低水分、低噪聲、高產(chǎn)率、濾液濃度低等特點(diǎn)，但是設(shè)備體積大，設(shè)備投資和土建投資均高。

沉降過濾式離心脫水機(jī)是目前國內(nèi)較為先進(jìn)的細(xì)煤泥脫水設(shè)備，它主要是借助離心加速度來實(shí)現(xiàn)固液分離，并用螺旋刮刀進(jìn)行卸料的一種脫水機(jī)械，是綜合利用離心沉降和離心過濾兩種原理的脫水設(shè)備。該設(shè)備無輔助設(shè)備，占地面積小，單機(jī)處理能力大，產(chǎn)品水分低，但濾液濃度較高，所以必須與壓濾機(jī)聯(lián)合使用才能保證細(xì)粒煤泥的回收效果。

鑒于選煤廠已有壓濾機(jī)正常使用，因此本次改造優(yōu)先選擇增加沉降過濾式離心脫水機(jī)來處理浮選精煤，與原有浮精壓濾機(jī)串聯(lián)使用，通過增設(shè)脫水環(huán)節(jié)來進(jìn)一步降低浮選精煤水分，達(dá)到最終降低精煤水分的目的。

2.1 工藝流程及布置方案

改造后的煤泥水處理工藝流程為：浮選機(jī)浮選后的浮選精礦經(jīng)收集后統(tǒng)一進(jìn)入浮選精礦桶(池)，然后通過泵給入沉降過濾式離心機(jī)進(jìn)行脫水處理；脫水后的干煤泥直接摻入精煤產(chǎn)品膠帶，濾液經(jīng)收集后進(jìn)入濾液桶(池)，再通過泵給入壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水；壓濾機(jī)濾液直接進(jìn)入濃縮車間循環(huán)水池作為循環(huán)水復(fù)用，壓濾產(chǎn)品摻入精煤產(chǎn)品膠帶。

根據(jù)確定的改造方案，結(jié)合選煤一車間和選煤二車間的現(xiàn)有工藝布置情況，分別采取了相應(yīng)的改造布置方案。本次改造本著降低投資的原則，全部在原有車間內(nèi)進(jìn)行，不再新建廠房。

(1)選煤一車間工藝布置方案。拆除原浮選車間內(nèi)的403b#壓濾機(jī)給料泵及404b#壓濾機(jī)，在其空位新增兩臺離心機(jī)給料泵及兩臺沉降過濾式離心脫水機(jī)。將原浮選精礦池分隔為兩個：一個仍作為浮選精礦池，由新增的兩臺離心機(jī)給料泵將浮選精礦分別給入兩臺沉降過濾式離心機(jī)脫水，脫水后的煤泥進(jìn)入原406b#刮板輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載摻入最終精煤產(chǎn)品中；另一個作為濾液池，將沉降過濾式離心機(jī)的濾液收集后，給入原404a#壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水處理。

(2)選煤二車間工藝布置方案。拆除二車間主廠房內(nèi)的2410#壓濾機(jī)給料泵及2612#壓濾機(jī)，在其空位新增兩臺離心機(jī)給料泵及兩臺沉降過濾式離心脫水機(jī)。浮選精礦全部進(jìn)入原2408#浮選精礦桶，由新增的兩臺離心機(jī)給料泵將浮選精礦分別給入兩臺沉降過濾式離心機(jī)脫水，脫水后的煤泥進(jìn)入原2618#刮板輸送機(jī)，然后轉(zhuǎn)載摻入最終精煤產(chǎn)品中。原2405#浮精桶作為濾液桶，將沉降過濾式離心機(jī)的濾液收集后給入廠房內(nèi)原2610#、2611#精煤壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水處理。

浮選精礦桶(池)與濾液桶(池)之間設(shè)有聯(lián)通管及溢流堰，在浮選精礦桶(池)位較高時可將浮選精礦溢流至濾液桶(池)內(nèi)，由壓濾機(jī)直接進(jìn)行脫水處理。

2.2 改造后的精煤產(chǎn)品水分預(yù)測

本次改造設(shè)計根據(jù)確定的改造工藝進(jìn)行水分計算，各主要指標(biāo)依據(jù)GB 50359—2005《煤炭洗選工程設(shè)計規(guī)范》與設(shè)備廠家保證值選取。

各脫水環(huán)節(jié)計算選取指標(biāo)如下：離心機(jī)產(chǎn)品水分18%；壓濾機(jī)產(chǎn)品水分24%，壓濾機(jī)濾液中細(xì)煤泥量按占浮精總煤泥量的25%選取，則浮選精煤脫水后最終的水分為： 75%×18%+25%×24%=19.5%。

通過現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)，在選煤廠現(xiàn)有的洗選工藝條件下，選煤廠精煤中>0.25 mm粒級約占3%，水分約為12.0%；<0.25 mm粒級浮選精煤部分約占15%左右，通過改造脫水環(huán)節(jié)，浮精水分可降至19.5%。與改造之前采用壓濾機(jī)直接脫水的情況相比，浮精水分降低約6～7個百分點(diǎn)，可使最終精煤產(chǎn)品水分降至11.22%，能滿足精煤

產(chǎn)品水分≤11.50%的質(zhì)量要求。

2.3 設(shè)備選型

本次改造設(shè)備選型完全按照工藝指標(biāo)先進(jìn)、系統(tǒng)可靠和高效低耗、設(shè)備配套合理、管理方便、運(yùn)行成本低等原則，合理確定不均衡系數(shù)，保證浮精脫水環(huán)節(jié)的設(shè)備富裕能力。主要新增設(shè)備為沉降過濾式離心脫水機(jī)，型號為1420型，單機(jī)處理能力可達(dá)到40～50 t/h。壓濾機(jī)全部利用原有設(shè)備，從而大大降低了改造投資。

3 結(jié)語

隨著礦井開采深度的延伸，原煤煤質(zhì)逐漸變差，原煤中煤泥含量逐漸升高，從而使煤泥總量不斷增加，也使選煤廠浮選精煤水分高的問題越來越突出，浮選精煤水分日益成為制約選煤廠經(jīng)濟(jì)效益提高的重要因素。制定經(jīng)濟(jì)合理的煤泥分選和回收方案，選擇合適的煤泥分選和回收設(shè)備，不僅可以保證煤泥水系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，而且可提高精煤產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)率，從而為選煤廠創(chuàng)造出好的經(jīng)濟(jì)效益。