煤泥水處理系統改造的實踐

李 輝，趙 旭

（巴里坤銀鑫礦業投資有限公司黑眼泉煤礦選煤廠，新疆哈密 839200）

1 概 況

黑眼泉煤礦選煤廠于2013年8月16日投產，是年處理能力為1.80 Mt／a的礦井型選煤廠，采用無壓給料三產品重介質旋流器主選、煤泥直接浮選的生產工藝。粗煤泥采用水力分級旋流器分級，高頻篩和臥式離心機脫水回收工藝；細煤泥采用濃縮機濃縮，壓濾機脫水回收工藝。

原設計選煤廠原煤臺時量為340.91 t／h，尾煤產量為14.42 t／h，尾煤產率4.23%。壓濾機選型：干煤泥系統不平衡系數K取 1.15，XMZ750箱式自動壓濾機單臺處理能力為16 t／h，F=K·Q／q=1.15×14.42／16=1.04（臺）， 選用 2臺。

原設計做篩分浮沉試驗所用的原煤大樣平均灰分為13.69%，綜合考慮黑眼泉煤礦原鉆孔資料所提供煤層煤樣的平均灰分為21.15%，用此灰分調整后的原煤篩分浮沉資料做為設計用煤質資料，設計黑眼泉煤礦選煤廠生產工藝、選煤方法及設備選型等。由于煤質資料與實際出入較大，致使設備能力及部分洗選工藝無法滿足現實需求。

2 問題分析

2.1 設備方面存在問題

（1）2臺尾煤壓濾機處理濃縮底流能力嚴重不足。主要表現在：①2臺壓濾機每天24 h連續作業，處理能力仍不足，導致濃縮機效果差、循環水濃度高，煤泥水需要外排；② 由于煤泥水外排，導致煤泥損失、生產清水補充量加大，生產成本高，且不符合環保要求；③ 開車時間得不到保證，開車前須先外排煤泥水，每天排放3～6 h不等，待濃縮壓力達到開車要求，方能正常啟車生產；④原煤臺時量低，由于煤泥量大，壓濾機處理能力低，需要將入洗量降到260～270 t／h， 最低時僅為 180～200 t／h， 正常情況也就在240～250 t／h；⑤ 廠區非生產占地不斷加大，臨時煤泥池越砌越高，由最初的1個200 m3到4個200 m3，最后擴成1個48萬m3的煤泥池，而煤泥風干層只有1 m左右，1 m以下不沉淀，造成外排煤泥存儲空間不斷擴大。

（2）粗煤泥脫水設備為2臺高頻篩，由于高頻篩篩面采用的是復合篩網（1030 mm×530 mm），每臺高頻篩12塊篩面。在生產過程中，復合篩網隨著設備的振動，極易脫位或損壞，造成系統 “跑粗”嚴重，不僅給煤泥水系統處理造成困擾，而且經常需要停車更換或處理篩面，既影響生產又加大復合篩網的損耗。

2.2 工藝方面存在問題

（1）原設計中煤分級旋流器組溢流、中煤高頻篩篩下水進入601或602耙式濃縮機，濃縮機溢流作循環水；底流去尾煤壓濾機脫水。此設計弊端：一是損失中煤；二是加大尾煤壓濾處理壓力。

（2）原設計尾煤回收系統為單系統，僅有2臺壓濾機回收煤泥，回收能力嚴重不足。

2.3 解決方案

針對以上問題，找出煤泥水處理系統最佳解決方案，分三步實施：首先改造粗煤泥回收系統，然后對尾煤回收系統進行完善和增容改造，最后對粗煤泥回收系統作進一步完善。

3 技改方案

據以往生產實踐經驗：黑眼泉煤礦入浮煤泥屬極難浮煤，原煤灰分在35%～45%，浮選抽出率約25%。煤質好時，入浮煤泥產率在12%～15%，浮選精煤產率在3%～3.75%（因灰分在14%以上，沒有G值只能摻入中煤），加上矸石旋流器溢流（煤泥含量在1%～2%），即還有9%～12%的浮選尾煤待處理；若井下煤層波動，出現斷層、薄煤帶、泥巖等情況，入浮煤泥產率會急劇增加到17%～20%，甚至以上，抽出3%的精煤之后，需要壓濾回收的浮選尾煤達到14%～17%以上。

如原煤臺時量按400 t／h計算，尾煤產量最高為： 400 t／h×17%=68 t／h， 壓濾機選取臺數F=K·Q／q=1.15×68／16=4.89（臺）， 故至少需要5臺，現已有 2臺在工作，還需要配置 3臺XMZ750箱式自動壓濾機。

改造前后煤泥水處理系統工藝流程，如圖1和圖2所示。

圖1 改造前煤泥水處理系統工藝流程

4 技術改造的實施

4.1 尾煤回收系統改造

（1）新建一座壓濾廠房，其中布置一套尾煤回收系統，包括1個攪拌桶、3臺XMZ750型箱式自動壓濾機、3臺壓濾機入料泵、3臺刮板輸送機等輔助設備。

（2）濃縮機底流泵603號為新壓濾廠房尾煤攪拌桶供料，底流泵604號為主廠房尾煤攪拌桶供料，實現雙系統回收細煤泥。

（3）主廠房尾煤壓濾機入料泵更換為2臺100LYB-I-A50C45渣漿泵，配套電機功率110 kW，替換原2臺尾煤入料泵100ZJG-I-B4.2，配套電機功率75 kW。

（4）在主廠房壓濾機下料刮板機機尾的閑置空間，增加 1個 24 m3清水箱，配備 1臺YX3200Z-ZWS清水泵，用于存儲主廠房2臺尾煤壓濾機濾液，解決不生產時廠房內用水。

4.2 粗煤泥回收系統改造

（1）在主廠房三樓新增一套粗煤泥回收系統，由2臺振動弧型篩（篩縫?0.5／?0.35）和1臺立式煤泥離心機組成，作為粗煤泥脫水設備；原粗煤泥回收系統（高頻篩和2臺中煤臥式離心機）保留。

圖2 改造后煤泥水處理系統工藝流程

（2）管路設計：精煤、中煤分級旋流器組底流管道先匯合，再分別給2臺振動弧形篩供料，弧形篩篩下水與立式振動離心機離心液合并，由管道自流到浮選原礦池。

（3）溜槽設計：振動弧形篩篩上物料給入立式振動離心機，立式振動離心機出料進入426浮選精煤刮板機，由刮板機將粗煤泥送入中煤膠帶。

4.3 技改投入

總投入741.7228萬元，其中：設備投入378.80萬元，土建工程投入262.80萬元，設計費15萬元，非標及安裝等85.1228萬元。其中：

（1）尾煤回收系統改造：總投入673.2889萬元，其中設備投入326.50萬元，土建工程投入260萬元，設計費15萬元，非標及安裝等71.7889萬元。尾煤壓濾系統改造投入明細詳見表1。

（2）粗煤泥回收系統改造：總投入68.4339萬元，其中設備投入52.30萬元，土建工程投入2.80萬元，非標及安裝等13.3339萬元。粗煤泥回收系統改造投入明細詳見表2。

表1 尾煤壓濾系統改造投入明細

表2 粗煤泥回收系統改造投入明細

5 應用效果

（1）實現煤泥廠內回收，洗水達到一級閉路循環；

（2）尾煤處理能力比原來提高60%；

（3）入洗能力提高，臺時量由原來的230～270 t／h 提到 400 t／h；

（4）實現正常啟車，解決了由于濃縮壓力高，使開車延后2.5～3 h的問題；

（5）實現正常生產，解決了生產過程中為控制 “跑粗”頻繁更換高頻篩復合篩網，每天耽誤至少1 h的問題；

（6）改造后控制了粗煤泥 “跑粗”，使粗煤泥回收率提高1.5%（回收后摻入中煤）；

（7）中煤分級旋流器溢流和中煤振動篩篩下水去浮選，浮選精煤產率提高0.5%以上；

（8）采用整塊弧形篩板2980 mm×2200 mm替代復合篩網（1030 mm×530 mm），更換周期由1～2 d提高到3個月，降低了配件的損耗；

（9）洗水濃度達標，磁鐵礦粉消耗比改造前降低了0.28 kg／t原煤；聚丙烯酰胺消耗比改造前降低了 0.003 kg／t原煤， 詳見表 3。

表3 改造前后選煤廠介耗及濃縮機藥耗對比

（10）工人勞動強度降低，節約了人工成本。

6 效益分析

6.1 經濟效益

6.1.1 增收計算

（1）改造后，由于沒有了因濃縮濃度高延時啟車、生產過程中更換高頻篩板（復合篩網）的影響時間，加上原煤臺時量提高了130 t／h，生產時間按每年330 d，每天16 h計算，全年多入洗原煤： 130t／h×16h／d×330d=68.64 萬 t， 全年創收：68.64 萬 t×22.64 元／t（見注）=1554.01 萬元。

（注：精煤產率按47%，售價353.98元／t（稅后）計算；中煤產率按25%，售價116.38元／t（稅后）計算，噸煤售價為195.46元／t，噸煤成本按153.76元／t、噸煤加工費按19.05元／t計算，則噸煤利潤為195.46-153.76-19.05=22.64元／t。）

（2）粗煤泥（摻入中煤）回收率提高1.5%，年創收： 180萬 t×1.5%×116.38元／t=314.23萬元。

（3）浮選精煤（摻入中煤）回收率提高0.5%，年創收： 180萬t×0.5%×116.38元／t=104.74萬元。

（4）弧形篩面替代復合篩面，年材料消耗節支： 2臺×8塊／臺×350次／年×210元／塊-2臺×1塊／臺×4 次／年×9806 元／塊=109.76 萬元

（5）煤泥水不外排，減少人工3～6人，年節約人工費用 3人×5000元／30人工×330 d=16.50萬元。

（6）原煤臺時量可達400 t／h，比原來最低提高130 t／h，選煤廠總裝機容量按4000 kW計算，每天按生產16 h，噸煤計劃電費為2.35元計算，年可節約電費 130 t／h ×16 h／d ×330d×2.35 元／t=161.30萬元。

（7）磁鐵礦粉消耗比改造前降低了0.28 kg／t原煤， 年節支 180 萬 t×0.28kg／t×10-3×1500 元／t=75.60萬元。

（8）聚丙烯酰胺消耗比改前降低了0.003 kg／t原煤， 年節支180 萬 t×0.003 kg／t×10-3×8460 元／t=4.57萬元。

八項合計年增收：1554.01+314.23+107.74+109.76+16.50+161.30+75.60+4.57=2343.71（萬元）。

6.1.2 增支計算

改造后尾煤回收系統總裝機容量增加：15 kW+3×90 kW+3×（18.5+2.2）kW+3×11+2×（110-75）kW=450.10 kW；粗煤泥回收系統裝機容量增加55.55 kW，合計增容450.10+55.55=505.65 kW，年電費增支505.65 kW·h×24×2／3×330 d×0.439 元／kW·h=117.21（萬元）。

6.1.3 總收益

合計年增收：2343.71-117.21=2226.50（萬元）。

6.1.4 投資回報

總投入741.7228萬元，總收益2226.50萬元，投資回報期=741.7228÷2226.50=0.33（年），僅4個月即可收回全部投入成本。

6.2 社會效益

煤泥水系統洗水達到一級閉路循環，煤泥實現廠內回收，選煤生產可以有序進行，員工勞動強度大幅度降低。

7 結 語

經過一年多的生產運行表明，煤泥水處理系統改造是成功的，不僅為公司帶來可觀的經濟效益，而且為黑眼泉煤礦晉級一級質量標準化礦井達標提供了保證。