煤泥水處理系統(tǒng)改造的實(shí)踐

李 輝，趙 旭

（巴里坤銀鑫礦業(yè)投資有限公司黑眼泉煤礦選煤廠，新疆哈密 839200）

1 概 況

黑眼泉煤礦選煤廠于2013年8月16日投產(chǎn)，是年處理能力為1.80 Mt／a的礦井型選煤廠，采用無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主選、煤泥直接浮選的生產(chǎn)工藝。粗煤泥采用水力分級(jí)旋流器分級(jí)，高頻篩和臥式離心機(jī)脫水回收工藝；細(xì)煤泥采用濃縮機(jī)濃縮，壓濾機(jī)脫水回收工藝。

原設(shè)計(jì)選煤廠原煤臺(tái)時(shí)量為340.91 t／h，尾煤產(chǎn)量為14.42 t／h，尾煤產(chǎn)率4.23%。壓濾機(jī)選型：干煤泥系統(tǒng)不平衡系數(shù)K取 1.15，XMZ750箱式自動(dòng)壓濾機(jī)單臺(tái)處理能力為16 t／h，F(xiàn)=K·Q／q=1.15×14.42／16=1.04（臺(tái)）， 選用 2臺(tái)。

原設(shè)計(jì)做篩分浮沉試驗(yàn)所用的原煤大樣平均灰分為13.69%，綜合考慮黑眼泉煤礦原鉆孔資料所提供煤層煤樣的平均灰分為21.15%，用此灰分調(diào)整后的原煤篩分浮沉資料做為設(shè)計(jì)用煤質(zhì)資料，設(shè)計(jì)黑眼泉煤礦選煤廠生產(chǎn)工藝、選煤方法及設(shè)備選型等。由于煤質(zhì)資料與實(shí)際出入較大，致使設(shè)備能力及部分洗選工藝無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求。

2 問(wèn)題分析

2.1 設(shè)備方面存在問(wèn)題

（1）2臺(tái)尾煤壓濾機(jī)處理濃縮底流能力嚴(yán)重不足。主要表現(xiàn)在：①2臺(tái)壓濾機(jī)每天24 h連續(xù)作業(yè)，處理能力仍不足，導(dǎo)致濃縮機(jī)效果差、循環(huán)水濃度高，煤泥水需要外排；② 由于煤泥水外排，導(dǎo)致煤泥損失、生產(chǎn)清水補(bǔ)充量加大，生產(chǎn)成本高，且不符合環(huán)保要求；③ 開車時(shí)間得不到保證，開車前須先外排煤泥水，每天排放3～6 h不等，待濃縮壓力達(dá)到開車要求，方能正常啟車生產(chǎn)；④原煤臺(tái)時(shí)量低，由于煤泥量大，壓濾機(jī)處理能力低，需要將入洗量降到260～270 t／h， 最低時(shí)僅為 180～200 t／h， 正常情況也就在240～250 t／h；⑤ 廠區(qū)非生產(chǎn)占地不斷加大，臨時(shí)煤泥池越砌越高，由最初的1個(gè)200 m3到4個(gè)200 m3，最后擴(kuò)成1個(gè)48萬(wàn)m3的煤泥池，而煤泥風(fēng)干層只有1 m左右，1 m以下不沉淀，造成外排煤泥存儲(chǔ)空間不斷擴(kuò)大。

（2）粗煤泥脫水設(shè)備為2臺(tái)高頻篩，由于高頻篩篩面采用的是復(fù)合篩網(wǎng)（1030 mm×530 mm），每臺(tái)高頻篩12塊篩面。在生產(chǎn)過(guò)程中，復(fù)合篩網(wǎng)隨著設(shè)備的振動(dòng)，極易脫位或損壞，造成系統(tǒng) “跑粗”嚴(yán)重，不僅給煤泥水系統(tǒng)處理造成困擾，而且經(jīng)常需要停車更換或處理篩面，既影響生產(chǎn)又加大復(fù)合篩網(wǎng)的損耗。

2.2 工藝方面存在問(wèn)題

（1）原設(shè)計(jì)中煤分級(jí)旋流器組溢流、中煤高頻篩篩下水進(jìn)入601或602耙式濃縮機(jī)，濃縮機(jī)溢流作循環(huán)水；底流去尾煤壓濾機(jī)脫水。此設(shè)計(jì)弊端：一是損失中煤；二是加大尾煤壓濾處理壓力。

（2）原設(shè)計(jì)尾煤回收系統(tǒng)為單系統(tǒng)，僅有2臺(tái)壓濾機(jī)回收煤泥，回收能力嚴(yán)重不足。

2.3 解決方案

針對(duì)以上問(wèn)題，找出煤泥水處理系統(tǒng)最佳解決方案，分三步實(shí)施：首先改造粗煤泥回收系統(tǒng)，然后對(duì)尾煤回收系統(tǒng)進(jìn)行完善和增容改造，最后對(duì)粗煤泥回收系統(tǒng)作進(jìn)一步完善。

3 技改方案

據(jù)以往生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：黑眼泉煤礦入浮煤泥屬極難浮煤，原煤灰分在35%～45%，浮選抽出率約25%。煤質(zhì)好時(shí)，入浮煤泥產(chǎn)率在12%～15%，浮選精煤產(chǎn)率在3%～3.75%（因灰分在14%以上，沒(méi)有G值只能摻入中煤），加上矸石旋流器溢流（煤泥含量在1%～2%），即還有9%～12%的浮選尾煤待處理；若井下煤層波動(dòng)，出現(xiàn)斷層、薄煤帶、泥巖等情況，入浮煤泥產(chǎn)率會(huì)急劇增加到17%～20%，甚至以上，抽出3%的精煤之后，需要壓濾回收的浮選尾煤達(dá)到14%～17%以上。

如原煤臺(tái)時(shí)量按400 t／h計(jì)算，尾煤產(chǎn)量最高為： 400 t／h×17%=68 t／h， 壓濾機(jī)選取臺(tái)數(shù)F=K·Q／q=1.15×68／16=4.89（臺(tái)）， 故至少需要5臺(tái)，現(xiàn)已有 2臺(tái)在工作，還需要配置 3臺(tái)XMZ750箱式自動(dòng)壓濾機(jī)。

改造前后煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程，如圖1和圖2所示。

圖1 改造前煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程

4 技術(shù)改造的實(shí)施

4.1 尾煤回收系統(tǒng)改造

（1）新建一座壓濾廠房，其中布置一套尾煤回收系統(tǒng)，包括1個(gè)攪拌桶、3臺(tái)XMZ750型箱式自動(dòng)壓濾機(jī)、3臺(tái)壓濾機(jī)入料泵、3臺(tái)刮板輸送機(jī)等輔助設(shè)備。

（2）濃縮機(jī)底流泵603號(hào)為新壓濾廠房尾煤攪拌桶供料，底流泵604號(hào)為主廠房尾煤攪拌桶供料，實(shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)回收細(xì)煤泥。

（3）主廠房尾煤壓濾機(jī)入料泵更換為2臺(tái)100LYB-I-A50C45渣漿泵，配套電機(jī)功率110 kW，替換原2臺(tái)尾煤入料泵100ZJG-I-B4.2，配套電機(jī)功率75 kW。

（4）在主廠房壓濾機(jī)下料刮板機(jī)機(jī)尾的閑置空間，增加 1個(gè) 24 m3清水箱，配備 1臺(tái)YX3200Z-ZWS清水泵，用于存儲(chǔ)主廠房2臺(tái)尾煤壓濾機(jī)濾液，解決不生產(chǎn)時(shí)廠房?jī)?nèi)用水。

4.2 粗煤泥回收系統(tǒng)改造

（1）在主廠房三樓新增一套粗煤泥回收系統(tǒng)，由2臺(tái)振動(dòng)弧型篩（篩縫?0.5／?0.35）和1臺(tái)立式煤泥離心機(jī)組成，作為粗煤泥脫水設(shè)備；原粗煤泥回收系統(tǒng)（高頻篩和2臺(tái)中煤臥式離心機(jī)）保留。

圖2 改造后煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程

（2）管路設(shè)計(jì)：精煤、中煤分級(jí)旋流器組底流管道先匯合，再分別給2臺(tái)振動(dòng)弧形篩供料，弧形篩篩下水與立式振動(dòng)離心機(jī)離心液合并，由管道自流到浮選原礦池。

（3）溜槽設(shè)計(jì)：振動(dòng)弧形篩篩上物料給入立式振動(dòng)離心機(jī)，立式振動(dòng)離心機(jī)出料進(jìn)入426浮選精煤刮板機(jī)，由刮板機(jī)將粗煤泥送入中煤膠帶。

4.3 技改投入

總投入741.7228萬(wàn)元，其中：設(shè)備投入378.80萬(wàn)元，土建工程投入262.80萬(wàn)元，設(shè)計(jì)費(fèi)15萬(wàn)元，非標(biāo)及安裝等85.1228萬(wàn)元。其中：

（1）尾煤回收系統(tǒng)改造：總投入673.2889萬(wàn)元，其中設(shè)備投入326.50萬(wàn)元，土建工程投入260萬(wàn)元，設(shè)計(jì)費(fèi)15萬(wàn)元，非標(biāo)及安裝等71.7889萬(wàn)元。尾煤壓濾系統(tǒng)改造投入明細(xì)詳見(jiàn)表1。

（2）粗煤泥回收系統(tǒng)改造：總投入68.4339萬(wàn)元，其中設(shè)備投入52.30萬(wàn)元，土建工程投入2.80萬(wàn)元，非標(biāo)及安裝等13.3339萬(wàn)元。粗煤泥回收系統(tǒng)改造投入明細(xì)詳見(jiàn)表2。

表1 尾煤壓濾系統(tǒng)改造投入明細(xì)

表2 粗煤泥回收系統(tǒng)改造投入明細(xì)

5 應(yīng)用效果

（1）實(shí)現(xiàn)煤泥廠內(nèi)回收，洗水達(dá)到一級(jí)閉路循環(huán)；

（2）尾煤處理能力比原來(lái)提高60%；

（3）入洗能力提高，臺(tái)時(shí)量由原來(lái)的230～270 t／h 提到 400 t／h；

（4）實(shí)現(xiàn)正常啟車，解決了由于濃縮壓力高，使開車延后2.5～3 h的問(wèn)題；

（5）實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)，解決了生產(chǎn)過(guò)程中為控制 “跑粗”頻繁更換高頻篩復(fù)合篩網(wǎng)，每天耽誤至少1 h的問(wèn)題；

（6）改造后控制了粗煤泥 “跑粗”，使粗煤泥回收率提高1.5%（回收后摻入中煤）；

（7）中煤分級(jí)旋流器溢流和中煤振動(dòng)篩篩下水去浮選，浮選精煤產(chǎn)率提高0.5%以上；

（8）采用整塊弧形篩板2980 mm×2200 mm替代復(fù)合篩網(wǎng)（1030 mm×530 mm），更換周期由1～2 d提高到3個(gè)月，降低了配件的損耗；

（9）洗水濃度達(dá)標(biāo)，磁鐵礦粉消耗比改造前降低了0.28 kg／t原煤；聚丙烯酰胺消耗比改造前降低了 0.003 kg／t原煤， 詳見(jiàn)表 3。

表3 改造前后選煤廠介耗及濃縮機(jī)藥耗對(duì)比

（10）工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，節(jié)約了人工成本。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

6.1.1 增收計(jì)算

（1）改造后，由于沒(méi)有了因濃縮濃度高延時(shí)啟車、生產(chǎn)過(guò)程中更換高頻篩板（復(fù)合篩網(wǎng)）的影響時(shí)間，加上原煤臺(tái)時(shí)量提高了130 t／h，生產(chǎn)時(shí)間按每年330 d，每天16 h計(jì)算，全年多入洗原煤： 130t／h×16h／d×330d=68.64 萬(wàn) t， 全年創(chuàng)收：68.64 萬(wàn) t×22.64 元／t（見(jiàn)注）=1554.01 萬(wàn)元。

（注：精煤產(chǎn)率按47%，售價(jià)353.98元／t（稅后）計(jì)算；中煤產(chǎn)率按25%，售價(jià)116.38元／t（稅后）計(jì)算，噸煤售價(jià)為195.46元／t，噸煤成本按153.76元／t、噸煤加工費(fèi)按19.05元／t計(jì)算，則噸煤利潤(rùn)為195.46-153.76-19.05=22.64元／t。）

（2）粗煤泥（摻入中煤）回收率提高1.5%，年創(chuàng)收： 180萬(wàn) t×1.5%×116.38元／t=314.23萬(wàn)元。

（3）浮選精煤（摻入中煤）回收率提高0.5%，年創(chuàng)收： 180萬(wàn)t×0.5%×116.38元／t=104.74萬(wàn)元。

（4）弧形篩面替代復(fù)合篩面，年材料消耗節(jié)支： 2臺(tái)×8塊／臺(tái)×350次／年×210元／塊-2臺(tái)×1塊／臺(tái)×4 次／年×9806 元／塊=109.76 萬(wàn)元

（5）煤泥水不外排，減少人工3～6人，年節(jié)約人工費(fèi)用 3人×5000元／30人工×330 d=16.50萬(wàn)元。

（6）原煤臺(tái)時(shí)量可達(dá)400 t／h，比原來(lái)最低提高130 t／h，選煤廠總裝機(jī)容量按4000 kW計(jì)算，每天按生產(chǎn)16 h，噸煤計(jì)劃電費(fèi)為2.35元計(jì)算，年可節(jié)約電費(fèi) 130 t／h ×16 h／d ×330d×2.35 元／t=161.30萬(wàn)元。

（7）磁鐵礦粉消耗比改造前降低了0.28 kg／t原煤， 年節(jié)支 180 萬(wàn) t×0.28kg／t×10-3×1500 元／t=75.60萬(wàn)元。

（8）聚丙烯酰胺消耗比改前降低了0.003 kg／t原煤， 年節(jié)支180 萬(wàn) t×0.003 kg／t×10-3×8460 元／t=4.57萬(wàn)元。

八項(xiàng)合計(jì)年增收：1554.01+314.23+107.74+109.76+16.50+161.30+75.60+4.57=2343.71（萬(wàn)元）。

6.1.2 增支計(jì)算

改造后尾煤回收系統(tǒng)總裝機(jī)容量增加：15 kW+3×90 kW+3×（18.5+2.2）kW+3×11+2×（110-75）kW=450.10 kW；粗煤泥回收系統(tǒng)裝機(jī)容量增加55.55 kW，合計(jì)增容450.10+55.55=505.65 kW，年電費(fèi)增支505.65 kW·h×24×2／3×330 d×0.439 元／kW·h=117.21（萬(wàn)元）。

6.1.3 總收益

合計(jì)年增收：2343.71-117.21=2226.50（萬(wàn)元）。

6.1.4 投資回報(bào)

總投入741.7228萬(wàn)元，總收益2226.50萬(wàn)元，投資回報(bào)期=741.7228÷2226.50=0.33（年），僅4個(gè)月即可收回全部投入成本。

6.2 社會(huì)效益

煤泥水系統(tǒng)洗水達(dá)到一級(jí)閉路循環(huán)，煤泥實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)回收，選煤生產(chǎn)可以有序進(jìn)行，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低。

7 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一年多的生產(chǎn)運(yùn)行表明，煤泥水處理系統(tǒng)改造是成功的，不僅為公司帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且為黑眼泉煤礦晉級(jí)一級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化礦井達(dá)標(biāo)提供了保證。