煤泥水處理系統(tǒng)改造及應(yīng)用研究

駱宏亮

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大地選煤公司永定莊選煤廠，山西 大同 037003）

永定莊選煤廠位于大同市的西南方，距離大同市約23.5 km，處于大同煤田向斜中段的東南側(cè)，該廠入選原煤年設(shè)計(jì)能力為2.10 Mt，日生產(chǎn)能力為6 400 t，小時(shí)處理能力為400 t，屬模塊化動(dòng)力煤選煤廠。目前，煤泥水處理是采用重介旋流器及螺旋分選機(jī)進(jìn)行聯(lián)合分選，其中，采用重介旋流器分選50～1.5 mm 兩產(chǎn)品，采用螺旋分選機(jī)分選1.5～0.15 mm 產(chǎn)品，采用板框壓濾機(jī)脫水回收小于0.15 mm 產(chǎn)品。

1 煤泥水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，采煤設(shè)備的自動(dòng)化程度越來越高，原煤中矸石含量也在不斷增加，在洗煤過程中，會(huì)出現(xiàn)大量難以沉降的高泥煤泥水[1]，永定莊煤礦的煤泥水處理系統(tǒng)存在以下問題：

浮選效果差。在洗煤過程中，浮選的藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的速度比較慢，且裝藥的裝置設(shè)計(jì)不合理，直接影響浮選的效果和煤泥處理效果。

煤泥水濃度高。在對(duì)原煤進(jìn)行分選時(shí)，先進(jìn)行預(yù)先篩分，整體的篩分效果較差，沉降的作業(yè)面較小，且在煤泥水分級(jí)、濃縮、脫水和浮選等過程中，沒有合理選擇相應(yīng)設(shè)備，在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中，使用的KM250/1600 快速高效隔膜壓濾機(jī)的液壓管路經(jīng)常發(fā)生故障，降低了壓濾機(jī)的單位處理能力，從而使煤泥水的濃度升高，影響煤泥脫水系統(tǒng)的運(yùn)行。

濃縮入料跑粗。在處理煤泥水時(shí)，不恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞綍?huì)增大濃縮機(jī)的溢流水濃度，為了達(dá)到系統(tǒng)循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)，通過高濃度煤泥水超額排放或是添加清水等方式來維持，這樣會(huì)造成濃縮入料跑粗，粗煤泥經(jīng)回收后直接進(jìn)入濃縮機(jī)中，加重煤泥水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，造成了環(huán)境污染和破壞[2]。

2 煤泥水處理系統(tǒng)改造實(shí)施

永定莊選煤廠入選的煤泥浮選難度較大，其中，原煤的灰分為35%～45%，浮選的抽出率為25%，當(dāng)煤層的煤質(zhì)較好時(shí)，浮選煤泥產(chǎn)率為12%～15%，浮選精煤產(chǎn)率為3%～3.75%，同時(shí)旋流器溢流約1%的矸石，最終待處理的浮選尾煤約9%～12%。當(dāng)煤層出現(xiàn)薄煤帶、斷層等地質(zhì)破壞時(shí)，浮選煤泥產(chǎn)率就會(huì)快速增加[3]，從12%～15%增加到17%～20%，再抽出3%的精煤后，要壓濾回收的浮選尾煤增加到14%～17%，改造前的煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 改造前煤泥水處理系統(tǒng)

2.1 改造方案

（1）增加一個(gè)尾煤回收系統(tǒng)，使用到的主要設(shè)備有攪拌桶、自動(dòng)壓濾機(jī)、壓濾機(jī)入料泵以及刮板輸送機(jī)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)煤泥的雙系統(tǒng)回收[4]。

（2）通過分級(jí)旋流器組將精煤和中煤泥池來料集合在底流管道中，一起流入振動(dòng)弧形篩，振動(dòng)弧形篩中的篩下水與立式振動(dòng)離心機(jī)中的離心液結(jié)合，脫水后得到粗煤泥，與中煤一起通過管道流到浮選原礦池。

（3）通過水力分級(jí)設(shè)備對(duì)精煤篩下水進(jìn)行分級(jí)處理，用煤泥篩回收底流，精煤篩下水返回水力分級(jí)設(shè)備，為了防止?jié)饪s入料跑粗，減小煤泥篩與旋流篩篩板之間的間隙，從0.5 mm 減小為0.4 mm。

（4）為了降低煤泥篩的灰分含量，增加兩臺(tái)水介質(zhì)旋流器，用高頻篩回收底流后進(jìn)入混煤系統(tǒng)中，在振動(dòng)離心機(jī)中進(jìn)行脫水處理后，可以直接得到精煤產(chǎn)品。

（5）對(duì)浮選機(jī)的加藥裝置進(jìn)行改造，采用新型安全環(huán)保捕收劑，切斷原起泡劑和捕收劑的中間管道部分，在機(jī)體框架上加裝一個(gè)直管加藥漏斗，與浮選機(jī)攪拌裝置的進(jìn)氣口連通，在加藥漏斗上采用專用藥劑量杯進(jìn)行采樣，按時(shí)按量進(jìn)行藥劑添加。

（6）為了增加浮選的通過量，在原有的過濾機(jī)基礎(chǔ)上，對(duì)過濾系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加一臺(tái)過濾機(jī)，便于進(jìn)行浮選作業(yè)，降低精煤的水分。

改造后的煤泥水處理系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 改造后煤泥水處理系統(tǒng)

3 改造效果

永定莊選煤廠使用改造后的煤泥水處理系統(tǒng)，使用水力分級(jí)旋流器，提升了大粒煤徑的回收效果，完善和優(yōu)化了原有系統(tǒng)的缺陷和不足，提高了壓濾機(jī)的入料濃度，得到了較好的濃縮效果；使用高頻篩處理煤泥，降低了煤泥料的整體濃度，沉淀池底部的流動(dòng)性煤泥在旋流器中濃縮后，煤泥水的濃度超過45%，與進(jìn)入高頻篩的濃度基本接近，煤泥達(dá)到銷售標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)原煤的煤質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝流程等，計(jì)算后得到改造后末煤的分選產(chǎn)品平衡表如表1所示。

表1 改造后末煤分選產(chǎn)品平衡

通過改造，可以看出，煤泥水的處理實(shí)現(xiàn)了一級(jí)閉路循環(huán)，可進(jìn)行長(zhǎng)期回收泥煤；有效地控制濃縮入料跑粗現(xiàn)象，精煤的平均灰分從11.75%降為10%，降低了1.75%，浮選精煤的產(chǎn)率從58.71%增加到68.13%，提高了9.42%。按處理量3.00 Mt/a計(jì)算，進(jìn)入煤泥水處理系統(tǒng)的煤泥量占原煤量的20%，按精煤?jiǎn)蝺r(jià)800 元，煤泥單價(jià)150 元計(jì)算，每年精煤收入約增加1 961.3 萬元，扣除相應(yīng)的電費(fèi)后，綜合經(jīng)濟(jì)效益約1 761.3 萬元。

4 結(jié)論

為提高永定莊選煤廠的煤泥水處理效果，通過分析選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀，進(jìn)行工藝改造，結(jié)果如下：1）選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)存在浮選效果差、煤泥水濃度高、濃縮入料跑粗等問題，結(jié)合具體的工藝流程，對(duì)煤泥水處理系統(tǒng)的尾煤回收、分選工藝、加藥裝置、過濾系統(tǒng)等進(jìn)行改造。2）通過實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明：改造后煤泥水的處理實(shí)現(xiàn)了一級(jí)閉路循環(huán)，有效地控制濃縮入料跑粗現(xiàn)象，精煤的平均灰分為10%左右，浮選精煤的產(chǎn)率達(dá)到68.13%，浮選尾煤的產(chǎn)量達(dá)到53.06 t/h。3）改造后按當(dāng)期精煤和泥煤銷售單價(jià)計(jì)算，每年精煤收入約增加1 961.3 萬元，綜合經(jīng)濟(jì)效益約1 761.3 萬元。