某選煤廠選煤工藝及系統(tǒng)優(yōu)化研究

李小建

(西山煤電集團(tuán)公司東曲煤礦，山西 太原 030200)

引 言

現(xiàn)階段煤炭是我國的第一能源，我國無論是煤炭消耗還是生產(chǎn)都穩(wěn)居世界前列。對煤炭進(jìn)行選洗是節(jié)約利用資源及有效提高綜合利用率的重要方法。煤炭選洗又被稱為選煤，是利用煤與各種雜質(zhì)物理與化學(xué)性質(zhì)上的差異，通過各種方法與工藝使煤與其他雜質(zhì)分離的方法，一般通過選煤可以去掉煤中60%左右的灰分和30%左右的全硫。

1 選煤工藝流程簡介

山西太原某選煤廠是一座大型的現(xiàn)代化選煤廠，1985年開始建設(shè)時設(shè)計年洗煤量為300萬t，截止到目前選煤廠最高洗煤量達(dá)到了500萬t，其主要的產(chǎn)品為各類精煤。

山西太原某選煤廠的主要選煤工藝流程如下。

1) 毛煤從礦井出來到達(dá)緩沖倉后，通過帶式輸送機(jī)運送至分級篩，兩臺分級篩通過篩孔為5 cm及30 cm的分級篩選，將超過30 cm的送到手選皮帶；把5 cm～30 cm的篩到動篩系統(tǒng)來排矸石，排出來的矸石送到矸石山，其余的運輸至塊煤倉；小于5 cm的被送到原煤倉。

2) 小于5 cm的原煤經(jīng)過跳汰機(jī)入洗后，將跳汰矸石輸送到矸石倉；精煤被跳汰后然后經(jīng)過脫水篩脫水，接著被送至精煤倉。分級篩下水后分別經(jīng)過濃縮機(jī)、壓濾機(jī)對其濃縮和脫水后，濾液水流入循環(huán)水系統(tǒng)。

2 選煤工藝主要存在的問題

通過對該選煤廠的工藝及其實地應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)該選煤工藝主要存在如下幾方面問題。

1) 利用原有工藝，很難使精煤灰分達(dá)到7%以下。太原鋼鐵集團(tuán)某分公司利用焦炭進(jìn)行煉鐵，其工藝要求對焦炭的各因素考慮較苛刻，后來經(jīng)過多地尋找實踐，發(fā)現(xiàn)該選煤廠的精煤完全符合太鋼公司的冶金需求，后來選擇該選煤廠被太鋼集團(tuán)確定為指定供精煤配套單位，但是其對精煤灰分的要求在7%以下。在該選煤廠的洗選工藝中，對易選的煤一般利用浮選、跳汰等聯(lián)合工藝；當(dāng)煤的可選性為難選時，一般采用浮選、重介等聯(lián)合工藝。而用這兩種工藝，很難使精煤灰分達(dá)到7%以下，因此這就要求對該選煤廠使用的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2) 煤泥水處理系統(tǒng)在使用過程中不能按照原設(shè)計要求進(jìn)行閉路循環(huán)。由于某選煤廠的礦井全部采用綜采，入浮煤的泥量達(dá)到了20%以上，原來設(shè)計的閉路循環(huán)系統(tǒng)不能再實際中采用，大量煤泥水排到了工廠外面，浪費了水資源、污染了環(huán)境。

3) 煤泥浮精脫水設(shè)備處理能力下降。煤泥的脫水是選煤工藝?yán)锏闹匾襟E，它不僅決定著煤泥脫水后的含水量，而且還與以后煤泥的處理程度息息相關(guān)。該選煤廠利用真空過濾脫水工藝對浮精煤泥采取脫水，該脫水工藝是現(xiàn)階段運用最廣泛、最普遍的脫水工藝。真空過濾脫水是通過真空過濾機(jī)來進(jìn)行的，隨著該設(shè)備服役時間的增長，真空過濾機(jī)的處理能力大不如以前，這樣會使人工捅餅的頻率增大，額外增加了勞動強(qiáng)度；增大系統(tǒng)運行維護(hù)成本；惡化浮選和過濾效果；增加濾餅的水分，加劇砸車埋道的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響安全[1]。

3 選煤工藝及系統(tǒng)優(yōu)化研究

為了充分利用能源及節(jié)省材料，有效降低三廢的排放量，降低某選煤廠洗煤對環(huán)境的污染，就要對先前的工藝進(jìn)行優(yōu)化，使污染在工藝生產(chǎn)中盡最大可能降低。結(jié)合上述分析存在的問題，對選煤工藝及系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究。

3.1 低精煤灰分工藝及系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)對該選煤廠原煤樣本調(diào)查分析，要使精煤灰分達(dá)到7%以下，分選密度就要在1.4以下。國內(nèi)外洗煤產(chǎn)業(yè)實踐證實，當(dāng)分選密度在1.7時，此時為最佳分，數(shù)量效率可以達(dá)到95%左右；而把該選煤廠的分選密度降到1.4時，此時數(shù)量效率僅有80%左右，主要是由于隨著分選密度的降低，跳汰機(jī)器系統(tǒng)的自身精度大幅度下降。而選用重介質(zhì)旋流器，分選精度會隨著分選密度的下降反而會上升。因此運用投資費用少的跳汰機(jī)作粗選，運用重介質(zhì)旋流器來作精選可以很好地滿足現(xiàn)在工藝要求。其優(yōu)點主要有以下幾點。

1) 利用跳汰機(jī)可以先排除掉矸石和高灰中煤，然后通過脫泥使進(jìn)入重介質(zhì)旋流器的物料大幅度減少，同時不影響低灰精煤的產(chǎn)量。

2) 利用該工藝可以少用一套高密度介質(zhì)機(jī)，進(jìn)而達(dá)到簡化工藝系統(tǒng)、減少生產(chǎn)與維護(hù)成本。

3) 利用該工藝，可以靈活應(yīng)用，滿足不同煤品種的生產(chǎn)需求[2]。

3.2 煤泥水處理系統(tǒng)工藝及系統(tǒng)優(yōu)化

通過實地調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)要使煤泥水處理系統(tǒng)在使用過程中按照原設(shè)計要求進(jìn)行閉路循環(huán)必須滿足兩個條件：首先，使洗水中不再有煤泥聚集；其次，水處理系統(tǒng)要達(dá)到洗水平衡。針對以上條件，對煤泥脫水工藝及系統(tǒng)優(yōu)化如下。

1) 對跳汰機(jī)的洗水量由以前的1 300 m3/h減少到1 100 m3/h，進(jìn)而有效減少了入料礦漿量。

2) 重新選擇合適的絮凝劑和凝聚劑用在煤泥水處理設(shè)備的濃縮機(jī)上來減少循環(huán)水中含有的煤泥。

3) 把以前壓濾機(jī)上使用的過濾塑料網(wǎng)板全換成透水性好、壽命長、濾餅易脫落的無紡濾布，這樣就能使以前不能循環(huán)使用的壓縮機(jī)濾液全部能循環(huán)使用。

通過以上優(yōu)化，煤泥水處理系統(tǒng)在使用過程中能按照原設(shè)計要求很好地進(jìn)行閉路循環(huán)，避免了水資源的浪費及污染。

3.3 煤泥脫水系統(tǒng)工藝及系統(tǒng)優(yōu)化

真空過濾機(jī)是通過壓力差來進(jìn)行工作的，通過其過濾的濾餅水分高、脫餅效率還低。而篩網(wǎng)沉降離心機(jī)這種通過離心力及螺旋推進(jìn)器原理工作的設(shè)備其無論是在濾餅水分還是在對脫餅的處理能力都優(yōu)于真空過濾機(jī)。同時使用篩網(wǎng)沉降離心機(jī)的維護(hù)及運行費用也低廉，會使維修工人的工作量降低。因此我們用篩網(wǎng)沉降離心機(jī)來替代真空過濾機(jī)，同時還省去了浮選工藝環(huán)節(jié)。

通過篩網(wǎng)沉降離心機(jī)的使用，可以發(fā)現(xiàn)：

1) 相比真空過濾器，它使濾餅水分降低了5%左右，同時還使細(xì)煤泥在整個系統(tǒng)中的循環(huán)減少。

2) 減少了浮選工藝，使得整體工藝指標(biāo)更好控制，操作方法愈加便捷，工作人員及其相關(guān)配套也在減少，使得生產(chǎn)成本下降。

3) 篩網(wǎng)沉降離心機(jī)脫水效果明顯且穩(wěn)定，是一種可以大范圍推廣的煤泥脫水系統(tǒng)。

4 結(jié)語

根據(jù)太原某選煤廠的實際情況，為使精煤灰分達(dá)到7%以下，保證煤泥水處理系統(tǒng)按照原先設(shè)計要求達(dá)到閉路循環(huán)，提高煤泥浮精脫水設(shè)備處理能力，本文探索了切實可行、經(jīng)濟(jì)有效的工藝及系統(tǒng)優(yōu)化方案，該選煤廠采用這些優(yōu)化后的工藝及系統(tǒng)方案之后，不僅很好地解決了上述問題，而且還使企業(yè)生產(chǎn)成本下降許多，取得了社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益三者之間的完美平衡。