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)
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旋流器分級,高頻篩和臥式離心機脫水回收工藝;細煤泥采用濃縮機濃縮,壓濾機脫水回收工藝。
原設(shè)計選煤廠原煤臺時量為340.91 t/h,尾煤產(chǎn)量為14.42 t/h,尾煤產(chǎn)率4.23%。壓濾機選型:干煤泥系統(tǒng)不平衡系數(shù)K取 1.15,XMZ750箱式自動壓濾機單臺處理能力為16 t/h,F(xiàn)=K·Q/q=1.15×14.42/16=1.04(臺), 選用 2臺。
原設(shè)計做篩分浮沉試驗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)計用煤質(zhì)資料,設(shè)計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)資料與實際出入較大,致使設(shè)備能力及部分洗選工藝無法滿足現(xiàn)實需求。
(1)2臺尾煤壓濾機處理濃縮底流能力嚴重不足。主要表現(xiàn)在:①2臺壓濾機每天24 h連續(xù)作業(yè),處理能力仍不足,導致濃縮機效果差、循環(huán)水濃度高,煤泥水需要外排;② 由于煤泥水外排,導致煤泥損失、生產(chǎn)清水補充量加大,生產(chǎn)成本高,且不符合環(huán)保要求;③ 開車時間得不到保證,開車前須先外排煤泥水,每天排放3~6 h不等,待濃縮壓力達到開車要求,方能正常啟車生產(chǎn);④原煤臺時量低,由于煤泥量大,壓濾機處理能力低,需要將入洗量降到260~270 t/h, 最低時僅為 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,臨時煤泥池越砌越高,由最初的1個200 m3到4個200 m3,最后擴成1個48萬m3的煤泥池,而煤泥風干層只有1 m左右,1 m以下不沉淀,造成外排煤泥存儲空間不斷擴大。
(2)粗煤泥脫水設(shè)備為2臺高頻篩,由于高頻篩篩面采用的是復合篩網(wǎng)(1030 mm×530 mm),每臺高頻篩12塊篩面。在生產(chǎn)過程中,復合篩網(wǎng)隨著設(shè)備的振動,極易脫位或損壞,造成系統(tǒng) “跑粗”嚴重,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)又加大復合篩網(wǎng)的損耗。
(1)原設(shè)計中煤分級旋流器組溢流、中煤高頻篩篩下水進入601或602耙式濃縮機,濃縮機溢流作循環(huán)水;底流去尾煤壓濾機脫水。此設(shè)計弊端:一是損失中煤;二是加大尾煤壓濾處理壓力。
(2)原設(shè)計尾煤回收系統(tǒng)為單系統(tǒng),僅有2臺壓濾機回收煤泥,回收能力嚴重不足。
針對以上問題,找出煤泥水處理系統(tǒng)最佳解決方案,分三步實施:首先改造粗煤泥回收系統(tǒng),然后對尾煤回收系統(tǒng)進行完善和增容改造,最后對粗煤泥回收系統(tǒng)作進一步完善。
據(jù)以往生產(chǎn)實踐經(jīng)驗: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,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,出現(xiàn)斷層、薄煤帶、泥巖等情況,入浮煤泥產(chǎn)率會急劇增加到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到14%~17%以上。
如原煤臺時量按400 t/h計算,尾煤產(chǎn)量最高為: 400 t/h×17%=68 t/h, 壓濾機選取臺數(shù)F=K·Q/q=1.15×68/16=4.89(臺), 故至少需要5臺,現(xiàn)已有 2臺在工作,還需要配置 3臺XMZ750箱式自動壓濾機。
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
(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個攪拌桶、3臺XMZ750型箱式自動壓濾機、3臺壓濾機入料泵、3臺刮板輸送機等輔助設(shè)備。
(2)濃縮機底流泵603號為新壓濾廠房尾煤攪拌桶供料,底流泵604號為主廠房尾煤攪拌桶供料,實現(xiàn)雙系統(tǒng)回收細煤泥。
(3)主廠房尾煤壓濾機入料泵更換為2臺100LYB-I-A50C45渣漿泵,配套電機功率110 kW,替換原2臺尾煤入料泵100ZJG-I-B4.2,配套電機功率75 kW。
(4)在主廠房壓濾機下料刮板機機尾的閑置空間,增加 1個 24 m3清水箱,配備 1臺YX3200Z-ZWS清水泵,用于存儲主廠房2臺尾煤壓濾機濾液,解決不生產(chǎn)時廠房內(nèi)用水。
(1)在主廠房三樓新增一套粗煤泥回收系統(tǒng),由2臺振動弧型篩(篩縫?0.5/?0.35)和1臺立式煤泥離心機組成,作為粗煤泥脫水設(shè)備;原粗煤泥回收系統(tǒng)(高頻篩和2臺中煤臥式離心機)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:精煤、中煤分級旋流器組底流管道先匯合,再分別給2臺振動弧形篩供料,弧形篩篩下水與立式振動離心機離心液合并,由管道自流到浮選原礦池。
(3)溜槽設(shè)計:振動弧形篩篩上物料給入立式振動離心機,立式振動離心機出料進入426浮選精煤刮板機,由刮板機將粗煤泥送入中煤膠帶。
總投入741.7228萬元,其中:設(shè)備投入378.80萬元,土建工程投入262.80萬元,設(shè)計費15萬元,非標及安裝等85.1228萬元。其中:
(1)尾煤回收系統(tǒng)改造:總投入673.2889萬元,其中設(shè)備投入326.50萬元,土建工程投入260萬元,設(shè)計費15萬元,非標及安裝等71.7889萬元。尾煤壓濾系統(tǒng)改造投入明細詳見表1。
(2)粗煤泥回收系統(tǒng)改造:總投入68.4339萬元,其中設(shè)備投入52.30萬元,土建工程投入2.80萬元,非標及安裝等13.3339萬元。粗煤泥回收系統(tǒng)改造投入明細詳見表2。
表1 尾煤壓濾系統(tǒng)改造投入明細
表2 粗煤泥回收系統(tǒng)改造投入明細
(1)實現(xiàn)煤泥廠內(nèi)回收,洗水達到一級閉路循環(huán);
(2)尾煤處理能力比原來提高60%;
(3)入洗能力提高,臺時量由原來的230~270 t/h 提到 400 t/h;
(4)實現(xiàn)正常啟車,解決了由于濃縮壓力高,使開車延后2.5~3 h的問題;
(5)實現(xiàn)正常生產(chǎn),解決了生產(chǎn)過程中為控制 “跑粗”頻繁更換高頻篩復合篩網(wǎng),每天耽誤至少1 h的問題;
(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)中煤分級旋流器溢流和中煤振動篩篩下水去浮選,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替代復合篩網(wǎng)(1030 mm×530 mm),更換周期由1~2 d提高到3個月,降低了配件的損耗;
(9)洗水濃度達標,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, 詳見表 3。
表3 改造前后選煤廠介耗及濃縮機藥耗對比
(10)工人勞動強度降低,節(jié)約了人工成本。
6.1.1 增收計算
(1)改造后,由于沒有了因濃縮濃度高延時啟車、生產(chǎn)過程中更換高頻篩板(復合篩網(wǎng))的影響時間,加上原煤臺時量提高了130 t/h,生產(chǎn)時間按每年330 d,每天16 h計算,全年多入洗原煤: 130t/h×16h/d×330d=68.64 萬 t, 全年創(chuàng)收:68.64 萬 t×22.64 元/t(見注)=1554.01 萬元。
(注:精煤產(chǎn)率按47%,售價353.98元/t(稅后)計算;中煤產(chǎn)率按25%,售價116.38元/t(稅后)計算,噸煤售價為195.46元/t,噸煤成本按153.76元/t、噸煤加工費按19.05元/t計算,則噸煤利潤為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 t×1.5%×116.38元/t=314.23萬元。
(3)浮選精煤(摻入中煤)回收率提高0.5%,年創(chuàng)收: 180萬t×0.5%×116.38元/t=104.74萬元。
(4)弧形篩面替代復合篩面,年材料消耗節(jié)支: 2臺×8塊/臺×350次/年×210元/塊-2臺×1塊/臺×4 次/年×9806 元/塊=109.76 萬元
(5)煤泥水不外排,減少人工3~6人,年節(jié)約人工費用 3人×5000元/30人工×330 d=16.50萬元。
(6)原煤臺時量可達400 t/h,比原來最低提高130 t/h,選煤廠總裝機容量按4000 kW計算,每天按生產(chǎn)16 h,噸煤計劃電費為2.35元計算,年可節(jié)約電費 130 t/h ×16 h/d ×330d×2.35 元/t=161.30萬元。
(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 t×0.28kg/t×10-3×1500 元/t=75.60萬元。
(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 t×0.003 kg/t×10-3×8460 元/t=4.57萬元。
八項合計年增收:1554.01+314.23+107.74+109.76+16.50+161.30+75.60+4.57=2343.71(萬元)。
6.1.2 增支計算
改造后尾煤回收系統(tǒng)總裝機容量增加: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)裝機容量增加55.55 kW,合計增容450.10+55.55=505.65 kW,年電費增支505.65 kW·h×24×2/3×330 d×0.439 元/kW·h=117.21(萬元)。
6.1.3 總收益
合計年增收:2343.71-117.21=2226.50(萬元)。
6.1.4 投資回報
總投入741.7228萬元,總收益2226.50萬元,投資回報期=741.7228÷2226.50=0.33(年),僅4個月即可收回全部投入成本。
煤泥水系統(tǒng)洗水達到一級閉路循環(huán),煤泥實現(xiàn)廠內(nèi)回收,選煤生產(chǎn)可以有序進行,員工勞動強度大幅度降低。
經(jīng)過一年多的生產(chǎn)運行表明,煤泥水處理系統(tǒng)改造是成功的,不僅為公司帶來可觀的經(jīng)濟效益,而且為黑眼泉煤礦晉級一級質(zhì)量標準化礦井達標提供了保證。