三交河煤礦選煤廠浮選精煤脫水工藝及方案優化

吳國平

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

霍州煤電集團有限公司三交河煤礦選煤廠屬礦井型煉焦煤選煤廠，原設計規模為3.0 Mt/a，生產采用預先脫泥有壓三產品重介旋流器+煤泥浮選+尾煤濃縮壓濾聯合工藝流程。近年來，隨著礦井開采深度的延伸，原煤中煤泥含量明顯增加，為此選煤廠對煤泥水系統進行了改造：將原有浮選機更換成浮選效果更好的XJM-S浮選機；將原有5臺尾煤壓濾機更換成5臺500 mm2高效節能快開壓濾機，用以處理二段濃縮機底流；同時，還增加2臺LWZ1200X1800A沉降過濾離心機處理一段濃縮機底流。其中5臺高效節能快開壓濾機中的2臺與2臺沉降過濾離心機中的1臺既可處理尾煤，也可配合原有2臺96 m2加壓過濾機處理浮選精煤。

1 浮選精煤脫水現存問題

三交河煤礦選煤廠現行浮選精煤脫水工藝見圖1。為了實現浮選精煤脫水過程的自動控制以及脫水后產品均勻摻入精煤產品[1-2]，選煤廠原計劃主要用2臺加壓過濾機處理浮選精煤，當加壓過濾機檢修時，用1臺沉降過濾離心機或2臺高效節能快開壓濾機作為輔助設備處理浮選精煤。在實際生產中存在以下問題：

(1)2臺加壓過濾機是最初選煤廠建設時配置的，使用年限較長，設備老化嚴重，故障率較高，在實際生產中經常因為故障而影響浮選精煤脫水，導致浮選精礦池溢流，影響選煤廠生產。同時由于故障率較高、附屬設備較多，除操作室的操作員外，現場還需指派專人對2臺設備進行巡查與維護，生產管理較為不便。

圖1 現行浮選精煤脫水工藝流程

(2)加壓過濾機生產成本較高，根據現場生產人員反映，生產1 t浮選精煤，包括檢修費用在內的生產成本約為4元，非常影響選煤廠的經濟效益。

(3)由于設備自身的特點，用加壓過濾機或沉降過濾離心機處理浮選精煤時，濾液濃度一般較高[1-3]，若濾液直接返回尾煤濃縮機，會造成浮選精煤損失；如直接返回浮選入料池，則會造成細粒煤泥在浮選系統內部作無效循環，導致浮選系統煤泥水的惡化[4]，對浮選乃至整個煤泥水系統都會產生不利的影響。

(4)用壓濾機處理浮選精煤時，由于其產品成餅狀，卸料不連續[1,5]，并且水分較高，容易造成精煤倉堵塞，還可能使最終精煤產品因采樣誤差，導致灰分、水分等質量指標發生較大偏差。

2 浮選精煤脫水設備對比

為客觀全面比較以上3種浮選精煤脫水設備的優缺點，對選煤廠一段時間內的實時生產數據進行了統計，對比結果如表1、表2所示。

表1 壓濾機、加壓過濾機和沉降過濾離心機使用情況綜合對比表

表2 浮選精礦與濾液粒度組成表

由表1、表2的對比結果可看出，三種脫水設備各有優缺點：

(1)選煤廠的浮選精煤干煤泥量約為65 t/h，從處理量上看，單獨使用2臺加壓過濾機或壓濾機、加壓過濾機與沉降過濾離心機組合使用，均能滿足生產需要，單獨使用兩臺壓濾機不能滿足要求。但是，由于加壓過濾機或沉降過濾離心機細煤泥回收率低，導致濾液濃度較高，尤其是沉降過濾離心機濾液濃度，最高能達到100 g/L左右，與浮選入料濃度相近，濾液直接排入尾煤濃縮池將造成巨大的精煤損失。因此，加壓過濾機與沉降過濾離心機不適合作為浮選精煤脫水的把關設備，而壓濾機濾液濃度僅為5 g/L左右，可作為浮選精煤的最終固液分離設備。

(2)壓濾機處理的浮選精煤水分相對較高，同時其產品成餅狀，且卸料不連續，容易造成精煤倉堵塞，需要加設煤泥破碎機將其破碎,以使其均勻摻入精煤產品。

(3)由于附屬設備較多(主要是空壓機)，加壓過濾機噸煤泥電耗達16～20 kW·h,加上故障率高，維修量大，導致其生產成本遠高于壓濾機與沉降過濾離心機。在相同處理量情況下,壓濾機生產成本最低。

(4)在選煤廠生產管理上，沉降過濾離心機維修較為困難，尤其是其篩網，一般需要返廠維修，如果選煤廠設有備用篩網，可方便更換，一般不影響生產。壓濾機與加壓過濾機主要維修是對濾布的清洗與更換，相對壓濾機，加壓過濾機維修量較大。

綜合以上對比分析可知，壓濾機的優點是：生產成本、維修量較低，并可作為浮選精煤脫水最終的把關設備，其主要缺點是產品成餅狀，卸料不連續，且產品水分較高；加壓過濾機與沉降過濾離心機的優點是單機處理大、產品松散，水分較低，其主要缺點是濾液濃度較高，不能作為浮選精煤脫水最終的把關設備，并且加壓過濾機還具有維修量大、生產成本高等缺點。

3 浮選精煤脫水優化方案

基于實際生產數據與浮選精煤脫水設備優缺點分析，對三交河煤礦選煤廠浮選精煤脫水工藝提出了優化方案。優化后的浮選精煤脫水工藝流程如圖2所示。

圖2 優化后的浮選精煤脫水工藝流程

(1)首先采用沉降過濾離心機代替原有的加壓過濾機處理浮選精煤，新增濾液桶，用于收集沉降過濾離心機產生的濾液，用2臺高效節能快開壓濾機處理濾液[4]。

(2)把原有的2臺加壓過濾機改成備用設備，僅當沉降過濾離心機出現故障、無法工作時，才臨時利用2臺加壓過濾機處理浮選精煤。

(3)在2臺壓濾機的轉載刮板運輸機機頭排料處增加2臺煤泥破碎機對其產品進行破碎，以使浮選精煤均勻地摻入精煤產品中。

4 生產效果

浮選精煤脫水工藝優化后，按浮選精煤65 t/h的干煤泥量計算，選煤廠每年可節省約100萬元的生產成本，同時還能大大降低排入濃縮機的濾液濃度，減輕后續煤泥水處理作業的工作壓力。隨著目前選煤技術發展趨勢及環保要求的日益嚴格，煤泥水處理已經成為選煤廠的一個難題[7]，而浮選精煤脫水作為選煤廠煤泥水處理的重要環節，選擇合適的脫水設備是決定其脫水效果的關鍵因素。三交河煤礦選煤廠浮選精煤脫水優化方案為存在類似問題的選煤廠提供了有益借鑒。

[1] 建瑞革，戴 華，葉楚峰，等.選煤廠煤泥脫水回收系統設備和工藝現狀分析[J].煤炭加工與綜合利用，2010(2)：14-18.

[2] 魏樹海，郭 德.沉降過濾式離心機的優缺點及改進方向[J].煤礦機械，2012(7)：189-191.

[3] 蔣紅美.加壓過濾機對幾種煤泥水及浮選精煤的適應性探討[J].煤炭加工與綜合利用，2008(2)：24-26.

[4] 許建中，穆高建，史英祥.呂梁山煤電公司洗煤廠浮選精煤脫水實踐[J].選煤技術，2010(1)：48-50.

[5] 李香梅.KM500壓濾機在王臺選煤廠改造中的應用[J].科技情報開發與經濟，2009(25)：209-211.

[6] 劉麗娜，楊新濤，李 峰.煤泥破碎機在浮選系統中的應用[J].山東煤炭科技， 2012(5)：55-56.

[7] 冉進才，陶東平，李延鋒.選煤廠煤泥水處理問題及對策[J].選煤技術， 2003(1)：29-30.