下溝洗煤廠煤泥沉降效率和系統(tǒng)優(yōu)化

劉康雄,劉錦霖

(彬縣華彬精煤有限公司,陜西 咸陽(yáng) 713500)

0 引言

煤泥水處理的目的是泥水分離,回收煤泥顆粒和創(chuàng)造適合選煤廠循環(huán)利用的水,實(shí)現(xiàn)煤泥水閉路循環(huán)[1],不污染環(huán)境。隨著現(xiàn)代科技發(fā)展,選煤工藝也不斷在改進(jìn),但經(jīng)過(guò)洗選后的煤泥水處理始終都是國(guó)內(nèi)外洗選工作者和研究人員分選和研究的熱點(diǎn),在煤泥水處理的工藝[2],絮凝劑的研究,藥劑的合理配比,煤泥沉淀的效率,煤泥水水質(zhì)分析等方面目前已經(jīng)取得豐富經(jīng)驗(yàn)和卓越的成果,帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也非?？捎^[3]。新技術(shù)、新工藝[4]、新理念在實(shí)踐中的應(yīng)用,有效提高煤泥水處理的效果和效率,使得國(guó)內(nèi)外企業(yè)無(wú)法對(duì)煤泥水正確處理而造成的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行有效解決。通過(guò)對(duì)下溝洗煤廠煤泥水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,結(jié)合前人的研究成果,制定適合下溝洗煤廠煤泥水處理的解決方案,即加藥系統(tǒng)改造、原煤分級(jí)系統(tǒng)改造,聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁合理配比系統(tǒng)改造,增加濃縮池煤泥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4項(xiàng)舉措。

1 公司概況

精煤公司是彬縣煤炭有限責(zé)任公司下屬全資子公司,公司自有末煤洗煤廠一座,運(yùn)營(yíng)雅店煤礦和下溝煤礦2座洗煤廠,年入洗能力達(dá)到1 100萬(wàn)t,3座洗煤廠主洗設(shè)備選用原裝進(jìn)口和中外合資品牌,生產(chǎn)工藝采用目前世界上最先進(jìn)的分級(jí)全重介分選工藝,分選精度高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整靈活。

下溝洗煤廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3.0 Mt/a,總投資6 290萬(wàn)元,由美國(guó)賽吉滿中國(guó)有限公司、煤炭工業(yè)西安設(shè)計(jì)研究院、邯鄲設(shè)計(jì)研究院(聯(lián)合體)按照國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)合作建設(shè),于2004年投產(chǎn)運(yùn)行[5]。主要洗選設(shè)備采用美國(guó)康威德公司生產(chǎn)的進(jìn)口設(shè)備,全廠主要生產(chǎn)設(shè)備76臺(tái)。廠內(nèi)設(shè)調(diào)度集控中心,可實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠設(shè)備、工藝參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制,整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)具備一鍵啟停功能,洗水實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)和零排放。生產(chǎn)工藝采用重介分選工藝,主要生產(chǎn)200～50 mm塊煤。200～13 mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選;13～2 mm末煤采用兩產(chǎn)品重介旋流器分選;2～1.5 mm粗煤泥采用螺旋分選機(jī)分選;1.5～0 mm細(xì)煤泥采用濃縮壓濾聯(lián)合回收[6-7]。

2 煤泥水處理過(guò)程中存在問(wèn)題

2.1 煤泥壓濾系統(tǒng)運(yùn)行效率低

由于下溝煤礦井下煤質(zhì)經(jīng)常發(fā)生變化,煤泥中含有大量軟泥巖,再加上井下工作面頂板破損,采取超前向煤層中注入膠體加固頂板方法,致使煤泥水處理難度增大,壓濾機(jī)處理煤泥時(shí)濾餅成型困難或成餅薄且水分大,濾餅水分高達(dá)28.5%,濾板透水率差,卸料時(shí)間長(zhǎng)[8],拉板時(shí)煤泥粘附在濾板上,清理難度大,影響正常生產(chǎn);板框壓濾機(jī)上料階段,上料時(shí)間增加,平均每板需要30 min,處理煤泥效率降低。

2.2 濃縮池沉降效率低,煤泥水未閉路循環(huán)

由于原煤煤質(zhì)變差,大量末煤進(jìn)入洗選系統(tǒng),煤泥量增加,濃縮池沉降效率降低,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致濃縮池煤泥處理不及時(shí),造成壓耙事故,影響正常生產(chǎn)。同時(shí)煤泥壓濾系統(tǒng)效率變低,一部分煤泥水處理不及,只能抽到礦井污水站處理,造成煤泥水沒(méi)有閉路循環(huán)。

2.3 循環(huán)水質(zhì)變差,影響洗煤系統(tǒng)正常運(yùn)行

由于礦井原煤煤質(zhì)發(fā)生變化,濃縮池煤泥沉降效果變差,溢流水中煤泥含量較高[9],澄清水循環(huán)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行,各脫介、脫泥篩噴水管路堵塞,影響脫介、脫泥效果。廠內(nèi)各臺(tái)泵的軸封水和軸承總成冷卻水使用的是循環(huán)水,煤泥顆粒進(jìn)入泵體內(nèi),增加泵的磨損,縮短了泵的壽命,堵塞冷卻系統(tǒng),造成泵的軸承組件運(yùn)行溫度高,從而損壞軸承。

2.4 洗選系統(tǒng)不穩(wěn)定,分選效果差

隨著礦井采掘進(jìn)入后期,原煤煤質(zhì)不穩(wěn)定,粘性大,水分含量高,造成原煤分級(jí)系統(tǒng)紊亂,大量末煤夾雜在塊煤中進(jìn)入塊煤分選系統(tǒng),造成重介系統(tǒng)不穩(wěn)定,介質(zhì)消耗量增加,出現(xiàn)矸石中帶煤和煤中帶矸現(xiàn)象。

3 改造前煤泥處理工藝

原煤通過(guò)原煤分級(jí)篩進(jìn)行分級(jí),0～13 mm末煤一部分通過(guò)篩子后端漏斗進(jìn)入末煤旁路系統(tǒng)供應(yīng)給末煤洗煤廠洗選,一部分通過(guò)篩子前端漏斗進(jìn)入末煤洗選系統(tǒng),由于原煤煤質(zhì)變化,含水量大,軟泥巖多,煤質(zhì)粘性大,分級(jí)篩透篩率降低,大量末煤涌入篩子前端漏斗,一部分夾雜在塊煤中進(jìn)入重介淺槽,末煤量增加,煤泥量變大,介耗量上升。下溝洗煤廠末煤采用重介旋流器分選,煤泥處理采用1臺(tái)旋流器和螺旋分選機(jī)、配合1臺(tái)煤泥高頻篩和1臺(tái)板框壓濾機(jī)進(jìn)行聯(lián)合回收。

4 解決方案

4.1 原煤分選系統(tǒng)改造

針對(duì)原煤煤質(zhì)發(fā)生變化,粘性大,原煤分級(jí)篩透篩率差的問(wèn)題,將篩子后端原篩孔13 mm沖孔篩板換成篩孔50 mm沖孔篩板,前端原保持篩孔13 mm沖孔篩板[9],增加末煤透篩率,降低塊煤中夾雜的末煤,平衡重介系統(tǒng)和介質(zhì)回收系統(tǒng),使大量末煤通過(guò)后端漏斗,由末煤旁路系統(tǒng)進(jìn)入末煤洗煤廠洗選,減少下溝洗煤廠末煤系統(tǒng)入洗量,從而降低減少煤泥產(chǎn)生量,提高分選效果,減輕煤泥處理系統(tǒng)壓力[10]。如圖1所示。

圖1 原煤系統(tǒng)篩板改造后Fig.1 After the reforming of screening board of raw coal system

4.2 加藥系統(tǒng)改造

在原有的絮凝劑加藥和攪拌桶基礎(chǔ)上,改造濃縮池加藥管路,如圖2所示,中間環(huán)節(jié)增加一套絮凝劑攪拌存儲(chǔ)裝置,增加絮凝劑攪拌時(shí)間,讓其充分溶解[11],通過(guò)加藥泵緩慢加入濃縮池底部,提高絮凝效果,減少因攪拌不充分,未完全溶解,造成的大量藥劑浪費(fèi),增大材料消耗成本。

圖2 加藥系統(tǒng)改造后Fig.2 After the transformation of chemicals-adding system

4.3 藥劑配比系統(tǒng)改造

在井下煤質(zhì)變化后,煤泥中軟泥巖的粘性和井下注入的膠體致使?jié)饪s池煤泥沉降效果差,單一的靠絮凝劑沉淀不能滿足需求,大量絮凝劑加入后,澄清水質(zhì)變好,但壓濾系統(tǒng)煤泥處理困難,上料時(shí)間長(zhǎng),濾餅成型差、水分大。通過(guò)增加壓濾機(jī)入料桶聚合氯化鋁添加系統(tǒng),按比例向煤泥桶添加陽(yáng)離子,促使煤泥團(tuán)松散成絮狀,增加煤泥透水率和濾板透水率,提高壓濾效果。陽(yáng)離子的加入也減少了聚丙烯酰胺的使用量,濃縮池煤泥沉降效果也明顯變好,循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行正常,煤泥水實(shí)現(xiàn)一級(jí)閉路循環(huán),每天可多回收2 t煤泥,如圖3所示。

圖3 藥劑配比系統(tǒng)改造后Fig.3 After the transformation of chemicals ration system

4.4 增加監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

濃縮池煤泥水分層情況掌握不準(zhǔn),靠人工監(jiān)測(cè),導(dǎo)致溢流水水質(zhì)變化比較大,循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定,變化靠人工觀察和經(jīng)驗(yàn)處理,給生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行和藥劑合理使用造成困難。下溝洗煤廠在濃縮池上面安裝了濁度儀,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)濃縮池煤泥水處理情況,及時(shí)反饋濃縮池底部煤泥含量和煤泥水分層情況,掌握清水層深度,保證溢流水水質(zhì),為循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行創(chuàng)造先決條件。通過(guò)PLC技術(shù)改造,濃縮池清水層和絮凝劑添加量結(jié)合,自動(dòng)變化加藥量,達(dá)到用藥量利益最大化,減少藥劑使用量,從而節(jié)約生產(chǎn)成本。如圖4所示。

圖4 濃縮池增加監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后Fig.4 After adding monitor system to concentration pool

5 實(shí)施效果與效益

華彬精煤公司下溝洗煤廠通過(guò)開(kāi)展煤泥水處理分析,制定了4項(xiàng)可行性舉措,煤泥水處理系統(tǒng)得到明顯提高,實(shí)現(xiàn)了煤泥水一級(jí)閉路循環(huán)。板框壓濾機(jī)每板需要時(shí)間縮短為10 min,煤泥水分為23%,在提高煤泥水處理效率的同時(shí),煤泥產(chǎn)品水分指標(biāo)也達(dá)到了客戶要求。系統(tǒng)改造完成后,濃縮池煤泥水沉降效果得到明顯改善,聚丙烯酰胺損耗也大大降低,由原來(lái)的35 g/t煤降為20 g/t煤,產(chǎn)生的聚合氯化鋁用量為30 g/t煤,生產(chǎn)系統(tǒng)步入正常運(yùn)行。按全年生產(chǎn)330 d[12-14],每天生產(chǎn)16 h,總原煤量400 t/h,旁路末煤量100 t/h,進(jìn)入洗選系統(tǒng)原煤按每小時(shí)300 t所測(cè)算,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益見(jiàn)表1。

表1 華彬精煤公司下溝洗煤廠煤泥水系統(tǒng)改造后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益Table 1 Economic benefits of the coal washing plant after transformation of coal sludge water treatment system

6 結(jié)語(yǔ)

華彬精煤公司下溝洗煤廠通過(guò)對(duì)煤泥水處理分析,對(duì)煤泥水處理系統(tǒng)4項(xiàng)改造舉措,徹底解決了在正常生產(chǎn)情況下,井下煤質(zhì)發(fā)生變化,導(dǎo)致濃縮池煤泥沉降效果差,壓濾系統(tǒng)處理效率低的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)煤泥水一級(jí)閉路循環(huán),同時(shí)縮短壓濾系統(tǒng)處理時(shí)間,提高煤泥質(zhì)量,藥劑使用量明顯降低,洗煤廠生產(chǎn)步入良性運(yùn)作,經(jīng)濟(jì)效益得到大幅提升。