潘一選煤廠水系統(tǒng)的優(yōu)化改造

田 忠，張 勇

(1.淮南礦業(yè)集團(tuán)選煤分公司 潘一選煤廠，安徽 淮南 232001; 2.安徽理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001)

潘一選煤廠建成于1986年12月26日，原設(shè)計(jì)能力為3.0 Mt/a。為與礦井配套生產(chǎn)，2006年改擴(kuò)建后，該廠實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá)6.0 Mt/a[1]。2011年11月，該廠實(shí)施煉焦煤系統(tǒng)改造一期工程，在保留原有動(dòng)力煤系統(tǒng)的同時(shí)，新增一套3.0 Mt/a的煉焦煤系統(tǒng)，并于2012年4月正式投入生產(chǎn)。2012年12月，該廠又實(shí)施煉焦煤系統(tǒng)改造項(xiàng)目二期工程，于2013年6月投入生產(chǎn)。二期工程完成后，潘一選煤廠新增煉焦煤系統(tǒng)生產(chǎn)能力達(dá)到6.0 Mt/a。由于選煤廠原料煤中含有較多遇水易碎、易泥化的粘土類礦物質(zhì)，因此在浮選環(huán)節(jié)考慮采用脫泥浮選工藝，即入浮煤漿經(jīng)過(guò)預(yù)先脫泥，然后再進(jìn)行浮選，因此該廠煉焦煤工藝改造采用原煤不脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、煤泥重介、煤泥脫泥浮選和尾煤濃縮壓濾的聯(lián)合分選工藝[4]。

1 煤泥水系統(tǒng)

潘一選煤廠煤泥水處理為三段濃縮工藝：一次、二次浮選尾礦和中煤磁選尾礦等進(jìn)入一段濃縮機(jī)，一段濃縮機(jī)底流采用篩網(wǎng)沉降離心機(jī)回收，回收的粗煤泥摻入中煤；一段濃縮機(jī)溢流、篩網(wǎng)沉降離心機(jī)離心液、脫泥池溢流等進(jìn)入二段濃縮機(jī)，二段濃縮機(jī)底流用壓濾機(jī)回收，壓濾機(jī)濾餅單獨(dú)落地堆放；二段濃縮機(jī)的溢流大部分作為循環(huán)水使用，另分流一部分二段濃縮機(jī)溢流進(jìn)入三段凈化濃縮機(jī)；凈化濃縮機(jī)溢流作為凈化水使用，底流進(jìn)入壓濾系統(tǒng)[5-7]。

循環(huán)水由605#—608#循環(huán)水泵供向廠內(nèi)，主要用于各產(chǎn)品脫介篩篩面噴水、一次浮選稀釋水、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器入料原煤潤(rùn)濕用水、原煤合介桶補(bǔ)加水等。凈化水由6020#、6021#、6121#三臺(tái)泵供向全廠，其中：6020#泵主要供水點(diǎn)有二次浮選稀釋水、為防止入料礦漿濃度大，出現(xiàn)泵不上料的情況，在泵的入料管上增加4005#泵前沖水、4004#和4103#脫泥池沖水等；6021#泵主要供水點(diǎn)有北系統(tǒng)-0.7 m平面泵(主要包括精煤稀介泵、煤泥合介泵、精煤磁尾泵、中煤磁尾泵等)的軸封水、粗精煤弧形篩噴水、浮選精礦桶噴水、磁選機(jī)噴水等；6121#泵主要供水點(diǎn)有南系統(tǒng)-0.7 m平面泵的軸封水、粗精煤弧形篩噴水、浮選精礦桶噴水、一次浮選循環(huán)泵軸封水等。煤泥水系統(tǒng)原則流程如圖1所示。

圖1 潘一選煤廠煤泥水系統(tǒng)原則流程

2 存在問(wèn)題

2.1 循環(huán)水池容積不足

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量尺寸，經(jīng)計(jì)算，南北循環(huán)水池單個(gè)容積約500 m3，合計(jì)1 000 m3。由于長(zhǎng)時(shí)間使用，循環(huán)水池池底周邊存在煤泥堆積，致使實(shí)際有效容積約為900 m3。根據(jù)《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，循環(huán)水池的容積應(yīng)滿足10～15 min的循環(huán)水量，實(shí)際生產(chǎn)中由于廠房衛(wèi)生用水也進(jìn)入濃縮機(jī)，雙系統(tǒng)循環(huán)水量約為3 700 m3/h，即循環(huán)水池容積應(yīng)在617～925 m3之間，所以按照上限要求循環(huán)水池容積是不足的，不能起到有效的緩沖作用[8-9]。

2.2 一段濃縮機(jī)能力偏小

6001#一段濃縮機(jī)直徑為30 m，沉淀面積為707 m2，按《選煤工藝設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》計(jì)算，此濃縮機(jī)的煤泥水處理能力為2 121～3 535 m3/h，而進(jìn)入一段濃縮機(jī)的煤泥水量約為3 800 m3/h。生產(chǎn)過(guò)程中，濃縮機(jī)溢流量大，溢流中顆粒粒度達(dá)到0.125 mm以上，使得二段濃縮機(jī)煤泥量增加，同時(shí)增加了系統(tǒng)循環(huán)水量，導(dǎo)致循環(huán)水池不能充分發(fā)揮緩沖的作用。6001#濃縮機(jī)溢流物料小篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 6001#一段濃縮機(jī)溢流小篩分試驗(yàn)結(jié)果

2.3 軸封水壓力小

6121#泵供水點(diǎn)較多，除供南系統(tǒng)-0.7 m平面所有泵的軸封水外，還有+15.8 m平面25臺(tái)一次浮選循環(huán)泵的軸封水。由于潘一選煤廠泵的機(jī)械密封是用泵直接供水，導(dǎo)致供水壓力普遍偏小，易造成泵的機(jī)械密封損壞，出現(xiàn)漏水，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響生產(chǎn)。

2.4 二次浮選機(jī)稀釋水量不足

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，一次浮選精礦濃度平均約為280 g/L，加水后的二次浮選入料濃度平均約為106 g/L。

以月綜合數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)篩分浮沉資料，原煤中原生煤泥含量為18.53%，浮沉煤泥量為3.82%，估算洗選過(guò)程中次生煤泥量為7%，則原煤中<0.5 mm產(chǎn)率為29.35%。

原煤中煤泥分配的比例按照精煤占70%、中煤占20%、矸石占10%分配，故可估算精煤磁選機(jī)磁選尾礦占總煤泥的70%，其中粗精煤和脫泥池溢流占原煤的4%，則一次浮選入料煤泥量占原煤的29.35×70%-4%=16.55%。

一次浮選精煤產(chǎn)率約為65%，原煤處理能力按950 t/h計(jì)算，則進(jìn)入二次浮選的精礦量為950 t×16.55%×65%=102.20 t/h；一次浮選精礦濃度平均約為280 g/L，則進(jìn)入二次浮選的精礦礦漿量為365 m3/h；加稀釋水后的二次浮選入料濃度為106 g/L，礦漿量為964.15 m3/h，則二次浮選的稀釋水用量為964.15 m3/h-365 m3/h=599.15 m3/h。向二次浮選補(bǔ)加稀釋水的6020#泵設(shè)計(jì)流量為600 m3/h，已接近滿負(fù)荷運(yùn)行，難以進(jìn)一步降低二次浮選的入料濃度。

3 優(yōu)化改造

3.1 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化

一段濃縮機(jī)直徑偏小、循環(huán)水池容積不足，需進(jìn)行土建改造，但由于潘一選煤廠面臨停產(chǎn)，為此在不進(jìn)行改造的情況下，在生產(chǎn)過(guò)程中采取了相應(yīng)措施控制系統(tǒng)循環(huán)水用量[10-11]。

3.1.1 合理調(diào)整脫介篩噴水量

(1)調(diào)整脫介篩噴水角度、噴水高度，確保噴水壓力符合要求，同時(shí)在循環(huán)水管末端增加除雜放料管，減少噴頭堵塞。

(2)根據(jù)原煤配煤入選情況，通過(guò)觀察精煤、中煤、矸石篩篩上物料量的變化情況，在保證不跑介的情況下，對(duì)脫介篩噴水進(jìn)行調(diào)整控制。

3.1.2 控制一次浮選機(jī)稀釋水用量

由于浮選入料濃度計(jì)存在一定誤差，生產(chǎn)中需定期對(duì)入料濃度進(jìn)行檢測(cè)，以掌握真實(shí)情況，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)加水量，尤其是在浮選精煤灰分低時(shí)，可按照入浮濃度上限要求進(jìn)行浮選操作，減少補(bǔ)加循環(huán)水量。

3.1.3 加強(qiáng)非生產(chǎn)用水的管理

主廠房+30 m平面的水箱由生產(chǎn)水池直接補(bǔ)水，水箱供主廠房、壓濾、原煤系統(tǒng)衛(wèi)生用水，該部分生產(chǎn)系統(tǒng)外的用水也返回至一段濃縮機(jī)，因此造成系統(tǒng)水量的增加。針對(duì)該情況，對(duì)各車間廠房的衛(wèi)生用水提出明確要求，嚴(yán)禁隨意沖刷地坪，減少生產(chǎn)系統(tǒng)以外的水進(jìn)入。

3.2 凈化水系統(tǒng)改造

3.2.1 改造思路

針對(duì)南系統(tǒng)-0.7 m平面泵軸封水壓力低，以及二次浮選補(bǔ)加稀釋水量不足的情況，在不進(jìn)行大改動(dòng)的情況下，對(duì)6121#泵進(jìn)行重新選型，增加輸送能力，以滿足生產(chǎn)系統(tǒng)凈化水的需要。

3.2.2 具體實(shí)施

(1)凈化水泵的選型計(jì)算。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)所需凈化水量以及6020#、6021#、6121#三臺(tái)泵的實(shí)際供水量測(cè)算，決定將6121#泵由原來(lái)的100ZJ-I-A36改為型號(hào)200ZJ-I-A60的渣漿泵。

(2)拆除原6121#水泵，進(jìn)行基礎(chǔ)改造，安裝新選型的水泵，入料管直徑由DN150改為DN250。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)通過(guò)采取調(diào)整脫介篩噴水、控制一次浮選稀釋水用量以及系統(tǒng)外的水進(jìn)入，有效減少了生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水用量，使原來(lái)由604#泵頻繁轉(zhuǎn)水至凈化濃縮機(jī)的情況得到有效改善。據(jù)統(tǒng)計(jì)，604#泵的開(kāi)啟時(shí)間由原來(lái)的每天6 h減至4 h，604#泵功率為250 kW，則每年可節(jié)約電費(fèi)11.06萬(wàn)元。

(2)南系統(tǒng)軸封水壓力提高，減少了泵的密封損壞，提高了泵的使用壽命，減少了生產(chǎn)事故的發(fā)生，同時(shí)減輕了泵的維修成本。

(3)浮選入料濃度降低，浮選精煤產(chǎn)率提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。改造后，對(duì)4120#二次浮選機(jī)進(jìn)行采樣試驗(yàn)，測(cè)定了入料、精煤、尾礦灰分，以此進(jìn)行浮選精煤產(chǎn)率、完善指標(biāo)的計(jì)算[12]。具體結(jié)果見(jiàn)表3和表4。根據(jù)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，改造后使二次浮選的入料濃度由之前的100 g/L以上，降至約60 g/L，二次浮選精煤產(chǎn)率提高1.66個(gè)百分點(diǎn)，折算到原煤的浮選精煤產(chǎn)率提高約0.20個(gè)百分點(diǎn)。按照潘一選煤廠每年入選原煤600萬(wàn)t計(jì)算，改造后，每年能增加精煤產(chǎn)量1.20萬(wàn)t，根據(jù)集團(tuán)公司煤炭?jī)?nèi)部收購(gòu)價(jià)(精煤456元/t，洗混煤280元/t，煤泥100元/t)計(jì)算，改造后每年可增加經(jīng)濟(jì)效益約276萬(wàn)元。

表2 改造前4120#浮選機(jī)工藝效果

表3 改造后4120#浮選機(jī)工藝效果

5 結(jié)語(yǔ)

潘一選煤廠通過(guò)采取相應(yīng)措施和進(jìn)行相應(yīng)改造，使生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水量得到降低，二次浮選入料濃度降低，在保證浮選精煤灰分合格的基礎(chǔ)上，提高了精煤產(chǎn)率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。