潘一選煤廠水系統的優化改造

田 忠，張 勇

(1.淮南礦業集團選煤分公司 潘一選煤廠，安徽 淮南 232001; 2.安徽理工大學 材料科學與工程學院，安徽 淮南 232001)

潘一選煤廠建成于1986年12月26日，原設計能力為3.0 Mt/a。為與礦井配套生產，2006年改擴建后，該廠實際生產能力達6.0 Mt/a[1]。2011年11月，該廠實施煉焦煤系統改造一期工程，在保留原有動力煤系統的同時，新增一套3.0 Mt/a的煉焦煤系統，并于2012年4月正式投入生產。2012年12月，該廠又實施煉焦煤系統改造項目二期工程，于2013年6月投入生產。二期工程完成后，潘一選煤廠新增煉焦煤系統生產能力達到6.0 Mt/a。由于選煤廠原料煤中含有較多遇水易碎、易泥化的粘土類礦物質，因此在浮選環節考慮采用脫泥浮選工藝，即入浮煤漿經過預先脫泥，然后再進行浮選，因此該廠煉焦煤工藝改造采用原煤不脫泥無壓三產品重介質旋流器、煤泥重介、煤泥脫泥浮選和尾煤濃縮壓濾的聯合分選工藝[4]。

1 煤泥水系統

潘一選煤廠煤泥水處理為三段濃縮工藝：一次、二次浮選尾礦和中煤磁選尾礦等進入一段濃縮機，一段濃縮機底流采用篩網沉降離心機回收，回收的粗煤泥摻入中煤；一段濃縮機溢流、篩網沉降離心機離心液、脫泥池溢流等進入二段濃縮機，二段濃縮機底流用壓濾機回收，壓濾機濾餅單獨落地堆放；二段濃縮機的溢流大部分作為循環水使用，另分流一部分二段濃縮機溢流進入三段凈化濃縮機；凈化濃縮機溢流作為凈化水使用，底流進入壓濾系統[5-7]。

循環水由605#—608#循環水泵供向廠內，主要用于各產品脫介篩篩面噴水、一次浮選稀釋水、三產品重介質旋流器入料原煤潤濕用水、原煤合介桶補加水等。凈化水由6020#、6021#、6121#三臺泵供向全廠，其中：6020#泵主要供水點有二次浮選稀釋水、為防止入料礦漿濃度大，出現泵不上料的情況，在泵的入料管上增加4005#泵前沖水、4004#和4103#脫泥池沖水等；6021#泵主要供水點有北系統-0.7 m平面泵(主要包括精煤稀介泵、煤泥合介泵、精煤磁尾泵、中煤磁尾泵等)的軸封水、粗精煤弧形篩噴水、浮選精礦桶噴水、磁選機噴水等；6121#泵主要供水點有南系統-0.7 m平面泵的軸封水、粗精煤弧形篩噴水、浮選精礦桶噴水、一次浮選循環泵軸封水等。煤泥水系統原則流程如圖1所示。

圖1 潘一選煤廠煤泥水系統原則流程

2 存在問題

2.1 循環水池容積不足

根據現場測量尺寸，經計算，南北循環水池單個容積約500 m3，合計1 000 m3。由于長時間使用，循環水池池底周邊存在煤泥堆積，致使實際有效容積約為900 m3。根據《煤炭洗選工程設計規范》要求，循環水池的容積應滿足10～15 min的循環水量，實際生產中由于廠房衛生用水也進入濃縮機，雙系統循環水量約為3 700 m3/h，即循環水池容積應在617～925 m3之間，所以按照上限要求循環水池容積是不足的，不能起到有效的緩沖作用[8-9]。

2.2 一段濃縮機能力偏小

6001#一段濃縮機直徑為30 m，沉淀面積為707 m2，按《選煤工藝設計實用技術手冊》計算，此濃縮機的煤泥水處理能力為2 121～3 535 m3/h，而進入一段濃縮機的煤泥水量約為3 800 m3/h。生產過程中，濃縮機溢流量大，溢流中顆粒粒度達到0.125 mm以上，使得二段濃縮機煤泥量增加，同時增加了系統循環水量，導致循環水池不能充分發揮緩沖的作用。6001#濃縮機溢流物料小篩分試驗結果見表1。

表1 6001#一段濃縮機溢流小篩分試驗結果

2.3 軸封水壓力小

6121#泵供水點較多，除供南系統-0.7 m平面所有泵的軸封水外，還有+15.8 m平面25臺一次浮選循環泵的軸封水。由于潘一選煤廠泵的機械密封是用泵直接供水，導致供水壓力普遍偏小，易造成泵的機械密封損壞，出現漏水，導致現場環境差，嚴重時還會影響生產。

2.4 二次浮選機稀釋水量不足

現場檢測，一次浮選精礦濃度平均約為280 g/L，加水后的二次浮選入料濃度平均約為106 g/L。

以月綜合數據為依據，根據篩分浮沉資料，原煤中原生煤泥含量為18.53%，浮沉煤泥量為3.82%，估算洗選過程中次生煤泥量為7%，則原煤中<0.5 mm產率為29.35%。

原煤中煤泥分配的比例按照精煤占70%、中煤占20%、矸石占10%分配，故可估算精煤磁選機磁選尾礦占總煤泥的70%，其中粗精煤和脫泥池溢流占原煤的4%，則一次浮選入料煤泥量占原煤的29.35×70%-4%=16.55%。

一次浮選精煤產率約為65%，原煤處理能力按950 t/h計算，則進入二次浮選的精礦量為950 t×16.55%×65%=102.20 t/h；一次浮選精礦濃度平均約為280 g/L，則進入二次浮選的精礦礦漿量為365 m3/h；加稀釋水后的二次浮選入料濃度為106 g/L，礦漿量為964.15 m3/h，則二次浮選的稀釋水用量為964.15 m3/h-365 m3/h=599.15 m3/h。向二次浮選補加稀釋水的6020#泵設計流量為600 m3/h，已接近滿負荷運行，難以進一步降低二次浮選的入料濃度。

3 優化改造

3.1 循環水系統優化

一段濃縮機直徑偏小、循環水池容積不足，需進行土建改造，但由于潘一選煤廠面臨停產，為此在不進行改造的情況下，在生產過程中采取了相應措施控制系統循環水用量[10-11]。

3.1.1 合理調整脫介篩噴水量

(1)調整脫介篩噴水角度、噴水高度，確保噴水壓力符合要求，同時在循環水管末端增加除雜放料管，減少噴頭堵塞。

(2)根據原煤配煤入選情況，通過觀察精煤、中煤、矸石篩篩上物料量的變化情況，在保證不跑介的情況下，對脫介篩噴水進行調整控制。

3.1.2 控制一次浮選機稀釋水用量

由于浮選入料濃度計存在一定誤差，生產中需定期對入料濃度進行檢測，以掌握真實情況，及時調整補加水量，尤其是在浮選精煤灰分低時，可按照入浮濃度上限要求進行浮選操作，減少補加循環水量。

3.1.3 加強非生產用水的管理

主廠房+30 m平面的水箱由生產水池直接補水，水箱供主廠房、壓濾、原煤系統衛生用水，該部分生產系統外的用水也返回至一段濃縮機，因此造成系統水量的增加。針對該情況，對各車間廠房的衛生用水提出明確要求，嚴禁隨意沖刷地坪，減少生產系統以外的水進入。

3.2 凈化水系統改造

3.2.1 改造思路

針對南系統-0.7 m平面泵軸封水壓力低，以及二次浮選補加稀釋水量不足的情況，在不進行大改動的情況下，對6121#泵進行重新選型，增加輸送能力，以滿足生產系統凈化水的需要。

3.2.2 具體實施

(1)凈化水泵的選型計算。通過對生產系統所需凈化水量以及6020#、6021#、6121#三臺泵的實際供水量測算，決定將6121#泵由原來的100ZJ-I-A36改為型號200ZJ-I-A60的渣漿泵。

(2)拆除原6121#水泵，進行基礎改造，安裝新選型的水泵，入料管直徑由DN150改為DN250。

4 經濟效益分析

(1)通過采取調整脫介篩噴水、控制一次浮選稀釋水用量以及系統外的水進入，有效減少了生產系統循環水用量，使原來由604#泵頻繁轉水至凈化濃縮機的情況得到有效改善。據統計，604#泵的開啟時間由原來的每天6 h減至4 h，604#泵功率為250 kW，則每年可節約電費11.06萬元。

(2)南系統軸封水壓力提高，減少了泵的密封損壞，提高了泵的使用壽命，減少了生產事故的發生，同時減輕了泵的維修成本。

(3)浮選入料濃度降低，浮選精煤產率提高，經濟效益明顯。改造后，對4120#二次浮選機進行采樣試驗，測定了入料、精煤、尾礦灰分，以此進行浮選精煤產率、完善指標的計算[12]。具體結果見表3和表4。根據實際檢測數據，改造后使二次浮選的入料濃度由之前的100 g/L以上，降至約60 g/L，二次浮選精煤產率提高1.66個百分點，折算到原煤的浮選精煤產率提高約0.20個百分點。按照潘一選煤廠每年入選原煤600萬t計算，改造后，每年能增加精煤產量1.20萬t，根據集團公司煤炭內部收購價(精煤456元/t，洗混煤280元/t，煤泥100元/t)計算，改造后每年可增加經濟效益約276萬元。

表2 改造前4120#浮選機工藝效果

表3 改造后4120#浮選機工藝效果

5 結語

潘一選煤廠通過采取相應措施和進行相應改造，使生產系統循環水量得到降低，二次浮選入料濃度降低，在保證浮選精煤灰分合格的基礎上，提高了精煤產率，取得了良好的經濟效益和社會效益。