矸石泥化對煤泥水處理系統(tǒng)的影響與優(yōu)化

摘 要：近年來隨著榆家梁礦井開采程度的不斷加深，原煤煤質(zhì)逐漸變差，細(xì)粒級含量逐漸增多，特別是顆粒細(xì)、矸石量大且一泥化的4-3煤量的增加，將直接影響選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)的效率，在有限的處理系統(tǒng)內(nèi)，需要增加煤泥水誰的處理時(shí)間，間接影響到選煤全系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、入洗率。因此對煤泥水處理系統(tǒng)的優(yōu)化就成為選煤廠研究的主要課題，通過對煤泥系統(tǒng)優(yōu)化改造、對矸石泥處理工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化、對濃縮池給藥系統(tǒng)的優(yōu)化以及管理方面的優(yōu)化，提升了煤泥水處理系統(tǒng)的效率，保證了選煤廠的正常入選生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：矸石泥化;煤泥水;優(yōu)化改造;效率

引言

榆家梁選煤廠隸屬于神東煤炭集團(tuán)洗選中心，是一座現(xiàn)代化礦井型選煤廠，系統(tǒng)年設(shè)計(jì)能力1800萬噸，榆家梁選煤廠現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝為塊煤淺槽重介分選系統(tǒng)，使用磁鐵礦粉作為分選介質(zhì)。原煤由5-2煤和4-3煤組成，生產(chǎn)工藝為5-2煤和4-3煤混合入選的生產(chǎn)模式。當(dāng)前主要分選工藝流程為，原煤13mm分級，13---200mm篩上物入選，入選塊煤經(jīng)脫泥篩脫泥后進(jìn)入重介質(zhì)淺槽分選，精煤經(jīng)雙層脫介篩脫介脫水，上層塊煤經(jīng)破碎機(jī)破碎后進(jìn)入精煤倉，下層經(jīng)精煤離心機(jī)脫水后進(jìn)入精煤倉或者混煤倉，煤泥經(jīng)分級旋流器分級，溢流進(jìn)入濃縮池，底流經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)脫水后摻入混煤，篩下水和離心液回流煤泥桶，濃縮池底流經(jīng)加壓過濾機(jī)脫水后摻入混煤，小于13mm末原煤不入選，與水洗粗、細(xì)煤泥混合后作為混煤產(chǎn)品，分選矸石經(jīng)脫介脫水后直接外排。

1 煤泥處理存在問題

近年來隨著礦井開采程度的不斷加深，原煤煤質(zhì)逐漸變差，細(xì)粒級含量逐漸增多，2022年榆家梁礦井年計(jì)劃產(chǎn)量下降為700萬噸，其中5-2煤萬噸，4-3煤萬噸，其中優(yōu)質(zhì)5-2煤產(chǎn)量逐漸減少，4-3煤逐年增產(chǎn)。4-3煤具有黏土礦物含量高，粒度細(xì)，矸石量大且易泥化，灰分高等特點(diǎn)，原煤水分高不利于篩分，篩分效率變差，導(dǎo)致細(xì)煤泥灰分逐漸升高且產(chǎn)率增加，造成選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)壓力增大，這些細(xì)粒與極細(xì)粒含量的增加，直接導(dǎo)致濃縮池煤泥沉降效果變差，濃縮池爬架扭矩升高，溢流水變黑;壓濾上料困難，成餅反吹變差，水分增加排出困難。嚴(yán)重制約煤泥水處理效率，且黏土類礦物含量越高，煤泥水處理效率越低。

2 對影響煤泥系統(tǒng)優(yōu)化改造

2.1 對原煤分級篩的優(yōu)化改造

榆家梁選煤廠原煤分級由5臺香蕉篩，分別為2#篩分2臺，1#篩分3臺，其中1#篩分兩臺篩機(jī)設(shè)計(jì)為單溜槽給料，受篩面寬度的影響，不能實(shí)現(xiàn)全寬給料，致使篩機(jī)出現(xiàn)偏載，加之溜槽安裝的不合理，篩后篩面未能全部利用，從而大大影響篩分效率，2021年通過對兩臺篩機(jī)的給料溜槽改造，由單溜槽給料，該造為雙溜槽給料，通過配篩插板的合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了全寬給料，且在安裝溜槽角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了篩面的全部利用，消除了偏載帶來篩分效率低的情況。同時(shí)對其中一臺篩機(jī)安裝預(yù)篩分插板溜槽，通過預(yù)篩分一部分煤泥直接成為篩下物，降低篩機(jī)給料的煤泥量。另外原煤水分高，直接影響篩分效率，原煤分級篩給料膠帶機(jī)的副溜槽大量煤泥是通過清掃水沖洗進(jìn)入分級篩，這樣就增加了原煤水分，造成篩孔堵塞，降低篩分效率，通過改造副溜槽煤泥的清理方式直接經(jīng)煤泥管道進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行處理，通過原煤分級篩給料的改造，篩分效率在原來的基礎(chǔ)上提高了2%，大大降低了進(jìn)入分選系統(tǒng)矸石細(xì)泥含量，效果顯著。

2.2對矸石泥處理工藝優(yōu)化

（1）矸石泥化是影響煤泥水處理系統(tǒng)的直接因素，通過對矸石脫水脫介篩及矸石膠帶機(jī)回煤矸石泥處理過程的優(yōu)化，主要通過新型脫水型篩板，將矸石篩二層條縫篩板由原來的0.5mm更換為0.35mm，矸石泥的大量及時(shí)排出，降低了系統(tǒng)內(nèi)矸石泥的循環(huán)量。同時(shí)改造了脫介噴水噴頭，安裝新型水量小，壓力大的噴頭，在保證脫介的情況下，降低了噴水量，減少了矸石細(xì)泥進(jìn)入煤泥系統(tǒng)，效果顯著。

（2）將兩條轉(zhuǎn)載的矸石膠帶機(jī)矸石泥回收路徑進(jìn)行了優(yōu)化，將原來直接進(jìn)入稀介質(zhì)泵坑，稀介質(zhì)泵坑磁選后進(jìn)行回收，現(xiàn)通過對管道的優(yōu)化，將矸石泥回收到矸石泥泵坑泵，同時(shí)也將煤泥離心機(jī)的濾液水優(yōu)化到回收泵坑，由泵坑在轉(zhuǎn)載至矸石篩出料端脫水后直接排放。通過改造有效緩解了煤泥水泥化現(xiàn)象，提升了煤泥水處理效率。

2.3對濃縮池給藥系統(tǒng)優(yōu)化

（1）凝聚劑聚合氯化鋁（陽離子）與絮凝劑聚丙烯酰胺（陰離子）藥劑添加點(diǎn)的改造，陽離子的制藥系統(tǒng)原來在二樓，添加點(diǎn)通過管道加入濃縮池入料的煤泥管中，且距濃縮池穩(wěn)流桶距離較短，不能與煤泥水充分混合，現(xiàn)通過在主廠房的三樓新安裝一套陽離子制藥系統(tǒng)，添加點(diǎn)通過管道直接進(jìn)入煤泥系統(tǒng)的篦料箱，較之前能與煤泥充分的融合，同時(shí)加粗給藥管，不受加藥量的影響;陰離子的添加點(diǎn)也由原煤管道內(nèi)的添加，改造到距離濃縮池15米遠(yuǎn)的煤泥管道內(nèi)，且實(shí)現(xiàn)了添加藥劑量的可視化，可以直觀的觀察給藥頻率實(shí)際藥劑的藥量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了陽離子與煤泥水的先混合，陰離子與煤泥水的后混合，通過添加點(diǎn)的優(yōu)化改造，保證了藥劑與煤泥水的徹底融合，延長藥效作用時(shí)間，充分發(fā)揮了藥效作用，實(shí)現(xiàn)了煤泥水的有效沉降，壓濾系統(tǒng)的高效處理。

（2）藥劑添加的比例控制，通過大量煤泥沉降實(shí)驗(yàn)，得出經(jīng)驗(yàn)陽離子給藥量是陰離子給藥量的2倍較為合適，濃縮池煤泥的沉降速度快，溢流的澄清濃度小，濃度為5g/m3，。陰離子原來使用純國產(chǎn)聚丙烯酰胺，此藥劑絮凝的分子量小，僅有1200萬，不能滿足濃縮池煤泥水的正常沉降，現(xiàn)采購一部分進(jìn)口聚丙烯酰胺，此藥劑絮凝的分子量為2000萬以上遠(yuǎn)大于國產(chǎn)藥劑，對于濃縮池煤泥水的沉降效果顯著，也通過大量煤泥沉降實(shí)驗(yàn)，使用國產(chǎn)與進(jìn)口藥劑1：2的比例制藥添加，既減少使用純進(jìn)口藥劑成本的增加，也能保證濃縮池煤泥水的正常沉降。同時(shí)濃縮池安裝新技術(shù)設(shè)備濃縮池澄清層厚度檢測儀，通過澄清層厚度的變化，及時(shí)合理調(diào)整給藥量，保證澄清水層厚度不少于2米，扭矩盤爬架地位不大于25%，溢流濃度不得超過20g/m3。比例調(diào)整后濃縮池底流濃度也由300g/L增加至500g/L，增加了壓濾機(jī)濾餅的成餅厚度，壓濾機(jī)處理效率明顯提高。

2.4管理優(yōu)化

鑒于榆家梁選煤廠4-3煤的特性，以及礦井周期性出現(xiàn)搬家倒面，過構(gòu)造淋水大，割頂割低厚的現(xiàn)象，可通過及時(shí)與礦井溝通，優(yōu)化采煤工藝，降低割頂割低厚度，降低原煤的矸石量從而減少煤泥系統(tǒng)的矸石泥量，淋水較大，采取有效措施，減少淋水進(jìn)入原煤，從而降低水分大造成篩分效率低煤泥處理系統(tǒng)的影響。同時(shí)可通過給煤機(jī)靈活控制4-3煤與5-2煤的入選比例，減少進(jìn)入入選系統(tǒng)的矸石量。還有，通過對壓濾機(jī)濾布的更換，由原300目濾布更換為200目濾布，比例為200目與300目1：1，提高了壓濾濾布的疏水性，也提高了壓濾機(jī)的處理效率。

結(jié)語

榆家梁選煤廠通過對煤泥水處理系統(tǒng)存在問題的分析，通過對原煤分級篩的優(yōu)化改造，提高篩分效率，減少矸石細(xì)泥含量進(jìn)入煤泥系統(tǒng)。對矸石泥處理工藝優(yōu)化，通過矸石篩使用新型篩板，矸石泥回收途徑的優(yōu)化，有效緩解了煤泥水泥化現(xiàn)象，提升了煤泥水處理效率。對濃縮池給藥系統(tǒng)，給藥點(diǎn)給藥比例的優(yōu)化，保證濃縮池煤泥水的正常沉降，也使壓濾機(jī)處理效率明顯提高。也通過管理方面與礦井的溝通，調(diào)整比例，也提高了煤泥水系統(tǒng)處理效率，改造優(yōu)化后，提升了煤泥水的處理能力，保證了選煤廠的正常入選生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：劉明亮（1982-），男，陜西榆林人，工程師，研究方向?yàn)槊禾肯催x加工、智能選煤廠建設(shè)。