石圪臺選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造與完善

尚 明

(神東煤炭集團(tuán) 洗選中心，陜西 榆林 719315)

石圪臺選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造與完善

尚 明

(神東煤炭集團(tuán) 洗選中心，陜西 榆林 719315)

為了進(jìn)一步提高石圪臺選煤廠的原煤入選量和產(chǎn)品質(zhì)量，從原煤煤質(zhì)和工藝設(shè)計(jì)、洗選設(shè)備三個(gè)方面詳細(xì)分析煤泥水處理系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)而提出減少次生煤泥量、提高設(shè)備沉降效率、增大壓濾系統(tǒng)處理能力等有針對性的技術(shù)方案，并在現(xiàn)場予以實(shí)施?，F(xiàn)場生產(chǎn)表明：改造后次生煤泥量下降30%以上，壓濾系統(tǒng)處理能力提高10%以上，成效顯著。

煤泥水處理；次生煤泥；沉降效率；壓濾能力

石圪臺選煤廠隸屬于神東煤炭集團(tuán)洗選中心，設(shè)計(jì)能力為12 Mt/a，始建于2005年6月，同年12月投產(chǎn)。選煤工藝為原煤分別經(jīng)200、13 mm分級，>200 mm粒級被破碎后與200～13 mm粒級塊煤混合，200～13 mm粒級塊煤脫泥后采用淺槽重介質(zhì)分選機(jī)分選，13～1.5 mm粒級末煤脫泥后采用重介質(zhì)旋流器分選，1.5～0.15 mm粒級粗煤泥采用螺旋分選機(jī)分選，<0.15 mm粒級細(xì)煤泥采用加壓過濾機(jī)和板框壓濾機(jī)聯(lián)合處理。該選煤廠主要入選石圪臺煤礦的原煤，目前主要開采22煤層和31煤層，煤炭賦存條件復(fù)雜，煤質(zhì)較差；主要產(chǎn)品有三種，分別是塊精、普混煤及優(yōu)混煤，塊精煤主要用于化工行業(yè)，普混煤及優(yōu)混煤用于發(fā)電。

在洗選系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于綜采工作面煤層變薄，頻繁過構(gòu)造、斷層與沖刷層，造成原煤中的泥質(zhì)砂巖含量高，煤質(zhì)不斷變差，這就要求洗選系統(tǒng)最大限度洗選，導(dǎo)致系統(tǒng)煤泥量增加，煤泥水處理系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行，煤泥難沉降甚至不沉降及濃縮池內(nèi)煤泥積聚過多的情況頻頻發(fā)生，進(jìn)而致使原煤全部入選的目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。因此，急需對該選煤廠的煤泥水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其結(jié)構(gòu)完善，運(yùn)行順暢。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

該選煤廠塊煤脫泥篩的篩下水作為末煤脫泥篩的部分沖水，所有煤泥水混合后進(jìn)入原生煤泥桶。原生煤泥采用旋流器分級，旋流器底流進(jìn)入螺旋分選機(jī)分選，螺旋精礦經(jīng)旋流器分級后，底流采用弧形篩脫水，弧形篩的篩上物經(jīng)煤泥離心機(jī)脫水后摻入混煤；矸石通過分級旋流器分級后，底流采用高頻篩脫水、脫泥，篩上物采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。原生煤泥分級旋流器溢流、螺旋精礦旋流器溢流進(jìn)入1#、2#濃縮池，矸石旋流器溢流進(jìn)入3#濃縮池；精煤弧形篩的篩下水進(jìn)入加壓過濾機(jī)的“摻粗”系統(tǒng)，通過二次“摻粗”旋流器后溢流進(jìn)入3#濃縮池，底流進(jìn)入加壓過濾機(jī)的入料桶，煤泥離心機(jī)的離心液進(jìn)入螺旋精礦桶。1#、2#濃縮池的底流經(jīng)加壓過濾機(jī)處理后，濾液返回3#濃縮池，3#濃縮池的底流采用板框壓濾機(jī)處理后，濾液返回3#濃縮池。石圪臺選煤廠的煤泥水處理系統(tǒng)原則流程如圖1所示。

圖1 石圪臺選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)原則流程

分析整個(gè)煤泥水處理系統(tǒng)可知，控制洗選過程中的次生煤泥量，尤其是部分矸石細(xì)泥的含量，煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)荷將會大大減輕；充分、合理利用原濃縮池和加藥系統(tǒng)，濃縮池煤泥的沉降效率將會提高；充分發(fā)揮壓濾系統(tǒng)的處理能力，煤泥水處理系統(tǒng)的處理能力將會提高。因此，煤泥水處理系統(tǒng)的改造與完善應(yīng)著重從這三方面入手。

2 次生煤泥的減量化生產(chǎn)

在原煤運(yùn)輸、篩分、破碎、轉(zhuǎn)載、浸泡等過程均有次生煤泥產(chǎn)生，易泥化的細(xì)粒矸石在系統(tǒng)中容易產(chǎn)生次生煤泥，進(jìn)而影響原煤入選率。該選煤廠系統(tǒng)中的細(xì)泥主要來源包括兩個(gè)，一是塊煤、末煤系統(tǒng)的矸石脫介篩，二是螺旋矸石高頻脫水篩[1]。

2.1 矸石脫介篩對次生煤泥的影響

塊末煤系統(tǒng)矸石脫介篩的篩下水，經(jīng)磁選后全部進(jìn)入煤泥水處理系統(tǒng)，這部分煤泥水在后續(xù)處理過程中多次被泵送和旋流器分級濃縮，其中的細(xì)粒矸石極易粉碎、泥化，這對后續(xù)的煤泥處理極為不利。因此，需要將這部分細(xì)粒矸石和矸石泥盡早排出系統(tǒng)。該選煤廠矸石脫介篩的原篩孔尺寸為2 mm(表1)，根據(jù)實(shí)際需要將稀介段的篩孔尺寸調(diào)整成0.5 mm(表2)，目的是提前排出矸石脫介篩上的0.5～2 mm粒級矸石，以減少次生煤泥的產(chǎn)生。

表1 矸石脫介篩篩下水的小篩分試驗(yàn)結(jié)果(篩孔尺寸2 mm)

注：試樣濃度為30.90 g/L。

表2 矸石脫介篩篩下水的小篩分試驗(yàn)結(jié)果(篩孔尺寸0.5 mm)

注：試樣濃度為53.20 g/L。

由表2、表3可知：將矸石脫介篩的篩孔尺寸由2 mm調(diào)整為0.5 mm后，通過其排出的矸石大幅增加，尤其是>0.25 mm粒級矸石，其中的35.80%被直接排出生產(chǎn)系統(tǒng)，不再進(jìn)入煤泥水處理系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)細(xì)泥含量明顯減少，難沉降的次生煤泥得到有效控制。

2.2 高頻篩對次生煤泥的影響

高頻篩主要用來處理螺旋粗煤泥中的矸石，篩上粗矸石直接排出系統(tǒng)，篩下細(xì)矸石返回煤泥桶。由于細(xì)矸石粒度較小，在煤泥水處理系統(tǒng)循環(huán)、浸泡后，容易泥化成難沉降、難脫水的高灰細(xì)泥，導(dǎo)致后續(xù)作業(yè)難度增加[2-4]。

該高頻篩原選用篩孔尺寸為0.5 mm(表3)的聚氨酯篩板，依據(jù)生產(chǎn)需要將其尺寸調(diào)整成0.35 mm(表4)，以盡早最大限度地排出系統(tǒng)中的細(xì)矸石；將高頻篩的篩下水直接打回濃縮池，進(jìn)一步減少細(xì)矸石在煤泥水處理系統(tǒng)的循環(huán)，以降低其泥化程度。

表3 高頻篩篩下水的小篩分試驗(yàn)結(jié)果(篩孔尺寸0.5 mm)

注：試樣濃度為112.40 g/L

表4 高頻篩篩下水的小篩分試驗(yàn)結(jié)果(篩孔尺寸0.35 mm)

注：試樣濃度為177.00 g/L。

由表3、表4可知：將高頻篩的篩孔尺寸由0.5 mm調(diào)整成0.35 mm后，篩下水中>0.25 mm粒級的產(chǎn)率由62.00%降至31.70%，這部分物料通過高頻篩外排，實(shí)現(xiàn)了粗矸石預(yù)先排除的目的。

在近些年的選煤廠設(shè)計(jì)中，已經(jīng)開始將塊末煤洗選系統(tǒng)矸石脫介篩的稀介質(zhì)單獨(dú)回收，再引入矸石稀介桶，采用泵單獨(dú)送入矸石磁選機(jī)處理；磁選精礦返回合格介質(zhì)桶，磁選尾礦中的矸石泥通過弧形篩、高頻篩外排，目的就是盡可能減少次生煤泥[5-9]。

3 提高設(shè)備沉降效率

3.1 增加沉降面積

沉降面積對煤泥沉降效果的影響至關(guān)重要，尤其是在矸石泥化嚴(yán)重的情況下，高灰細(xì)泥沉降必須有充足的空間和時(shí)間，否則只能隨溢流進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。該選煤廠原有4個(gè)濃縮池，2個(gè)運(yùn)行2個(gè)備用，且2個(gè)濃縮池共用一套底流排放管路。因此，在正常情況下，只能同時(shí)使用2個(gè)濃縮池，設(shè)施利用率較低。

為此，增加一套濃縮池底流管路，將1#、2#濃縮池底流徹底分開，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，3個(gè)濃縮池可以同時(shí)運(yùn)行，其中1#、2#濃縮池主要用于處理原生煤泥水，3#或4#濃縮池主要用于處理高灰細(xì)泥煤泥水，包括加壓過濾機(jī)濾液、板框壓濾機(jī)濾液、螺旋矸石旋流器溢流、高頻篩的篩下水。通過增加濃縮池的實(shí)際數(shù)量來提高濃縮池的有效沉降面積后，煤泥沉降效果明顯提高。

3.2 優(yōu)化加藥方式

(1)凝聚劑加藥方式優(yōu)化。該選煤廠凝聚劑原加藥點(diǎn)在濃縮池的入料緩沖池內(nèi)，由于濃縮池與緩沖池的距離較近，煤泥水流動(dòng)較平穩(wěn)，與藥劑不易充分混合，導(dǎo)致藥劑效果較差。為此，將凝聚劑加藥點(diǎn)改至緩沖池入料管道內(nèi)，這樣既能增加凝聚劑與絮凝劑加藥點(diǎn)之間的距離，又能使凝聚劑與煤泥水混合均勻，進(jìn)而使藥效得到充分發(fā)揮。

(2)絮凝劑加藥方式優(yōu)化。絮凝劑原加藥點(diǎn)在濃縮池穩(wěn)流筒內(nèi)，煤泥水進(jìn)入穩(wěn)流筒后才開始絮凝沉降，藥劑效果發(fā)揮緩慢且明顯滯后。為此，在穩(wěn)流筒的入料管道內(nèi)增加絮凝劑加藥點(diǎn)，從而使部分絮凝劑在穩(wěn)流筒的入料管道內(nèi)即開始對煤泥產(chǎn)生作用；當(dāng)煤泥水進(jìn)入穩(wěn)流筒后，再加入部分絮凝劑，對煤泥沉降效果進(jìn)行強(qiáng)化，進(jìn)而使煤泥得到充分沉降。

在對煤泥水處理系統(tǒng)加藥方式優(yōu)化后，加藥系統(tǒng)的加藥能力增強(qiáng)，且更加便捷、靈活，能夠根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際合理調(diào)整藥劑用量，可以最大程度地適應(yīng)不同原煤煤質(zhì)對藥劑的需求。對比神東集團(tuán)其他選煤廠濃縮池的設(shè)計(jì)與使用情況，發(fā)現(xiàn)具有串聯(lián)使用功能的濃縮池處理效果明顯優(yōu)于只能并聯(lián)使用的濃縮池。對于串聯(lián)使用的一段濃縮池，在少量加藥甚至不加藥的情況下，煤泥沉降效果較好，其與加壓過濾機(jī)或沉降離心機(jī)配合，即可使煤泥得到較好地回收；對于串聯(lián)使用的二段濃縮池，在合理加藥的情況下，可使煤泥沉降效果較好，其與板框壓濾機(jī)聯(lián)合使用對煤泥的回收效果更好。

4 提升壓濾系統(tǒng)處理能力

入料的粒度組成和濃度、礦漿粘度均對壓濾效果有影響，粒度組成和礦漿粘度的影響更為重要。礦漿粘度主要在煤泥沉降過程中調(diào)整[10]，故控制粒度組成成為首選的提高設(shè)備壓濾能力的重要措施和手段。

(1)壓濾機(jī)入料系統(tǒng)增設(shè)“摻粗”系統(tǒng)。入料粒度組成均勻且平均粒度較粗時(shí)，所得濾餅水分較低。這是因?yàn)槿肓狭６冉M成均勻時(shí)，細(xì)粒煤可以填充在粗粒煤構(gòu)成的間隙內(nèi)，使過濾阻力減少，從而有利于濾餅中水的滲透。分析加壓過濾機(jī)和板框壓濾機(jī)的入料來源，其粒度主要受水力旋流器的底流口直徑影響，為此，對其底流口直徑進(jìn)行優(yōu)化(表5、表6)，并為壓濾機(jī)入料系統(tǒng)增設(shè)“摻粗”系統(tǒng)。水力旋流器底流口直徑分別為73、65 mm時(shí)，1#濃縮池的入料小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表5、表6。

表5 1#濃縮池入料的小篩分試驗(yàn)結(jié)果(底流口直徑為73 mm)

注：試樣濃度為34.80 g/L。

表6 1#濃縮池入料的小篩分試驗(yàn)結(jié)果(旋流器底流口直徑為65 mm)

注：試樣濃度為44.20 g/L。

由表5、表6可知：調(diào)節(jié)水力旋流器底流口直徑后，濃縮池的入料粒度組成發(fā)生較大變化，其中>0.075 mm粒級的產(chǎn)率從43.70%提高到64.70%，優(yōu)化效果顯著。

(2)弧形篩的篩下水“摻粗”。在原煤煤質(zhì)波動(dòng)和矸石泥化的情況下，調(diào)整弧形篩的篩下水粒度組成，能夠提高壓濾系統(tǒng)處理能力。故利用該選煤廠原二級旋流器對加壓過濾機(jī)的入料進(jìn)行“摻粗”(表7、表8)，以提高其處理能力，并使板框壓濾機(jī)充分發(fā)揮處理極細(xì)粒時(shí)的優(yōu)勢，進(jìn)而緩解壓濾系統(tǒng)處理能力不足的問題。

表7 摻粗前加壓過濾機(jī)入料的小篩分試驗(yàn)結(jié)果

注：試樣濃度為496.20 g/L。

表8 摻粗后加壓過濾機(jī)入料的小篩分試驗(yàn)結(jié)果

注：試樣濃度為533.80 g/L。

5 結(jié)語

隨著采煤機(jī)械化程度的提高和煤炭開采深度的增加，原煤煤質(zhì)不斷變差，其中的粉煤含量不斷增加，這給煤泥水處理帶來很大難度。因此，理順各工藝環(huán)節(jié)，使其在煤泥水處理中發(fā)揮應(yīng)有作用尤為關(guān)鍵。減少洗選過程中的次生煤泥、提高煤泥沉降效率、增大壓濾系統(tǒng)處理能力是改善煤泥水處理效果的重要途徑，根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用情況來看，這些措施是可行的、有效的。

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Renovation and perfection of the slurry water treatment system at Shigetai Coal Preparation Plant

SHANG Ming

(Coal Preparation Centre of Shendong Coal Group, Yulin, Shaanxi 719315, China)

In order to increase the proportion of the raw coal treated and the quality of products, the paper presents an in-depth analysis of the problems encountered in the operation of the slurry treatment system of the plant from 3 aspects, i.e. raw coal property, coal washing process and process equipment. Based on result of analysis, a feasible and practical technical scheme is proposed as a solution, that is to say, reduction of volume of secondary slime produced, increase of thickening efficiency of thickening pond and increase of capacity of filter press. Result of field implementation of the scheme has resulted in a drop of the volume of secondary slime by over 30 percentage points and an increase of the capacity of the filter-pressing system by more than 10 percentage points.

slurry water treatment; secondary slurry; slurry selttling efficiency; capacity of filter press

1001-3571(2016)05-0032-05

TD946.2

B

2016-10-14

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.008

尚 明(1984—)，男，山西省忻州市人，工程師，從事選煤廠生產(chǎn)管理工作。

E-mail: 61624256@qq.com Tel: 15191206232

尚 明.石圪臺選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造與完善[J]. 選煤技術(shù)，2016(5)：32-36.