選煤廠煤泥水處理工藝改進研究

田 鵬

（晉能控股煤業(yè)集團山西王家?guī)X煤業(yè)有限公司，山西 保德 036600）

引言

現(xiàn)階段選煤廠常用的洗選方式包括有重介選、浮選以及跳汰選等，在洗選過程中使用的洗選介質(zhì)均為水或者水混合物[1-2]。根據(jù)已有成果顯示，洗選1 t 原煤時需要使用4 m3左右水，隨著礦井采掘深度增加以及先進化綜采設備應用，洗選原煤中煤泥、煤粉含量呈增大趨勢，洗選用水量會明顯增多[3-5]。煤泥水處理是需要注重下述兩點[6-9]：采用固液分離技術分離煤泥水中固體、液體，并將分離的水作為循環(huán)水，實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)；排放煤泥水時，必須確保水質(zhì)滿足相關標準要求，不能對環(huán)境造成污染。

高頻篩具備有具備效率高、處理能力大、設備穩(wěn)定性強等優(yōu)點，通過振動篩可破壞礦漿表明張力，從而為固液分離創(chuàng)造良好條件。將高頻篩應用到選煤廠煤泥水處理中，可實現(xiàn)煤泥水閉路循環(huán)并提高煤泥回收率。

1 選煤廠煤泥回收系統(tǒng)分析

某選煤廠具備洗選2.4 Mt/a 的洗選能力，主要洗選設備包括有：淺槽重介分選機（分選塊煤）、旋流器（分選末煤）、壓濾機（分選煤泥）。隨著選煤廠洗選煤質(zhì)出現(xiàn)變化，煤泥水系統(tǒng)煤泥水處理量大、長期高負荷（超負荷）運行，如何有效提高煤泥水系統(tǒng)系統(tǒng)處理能力，是選煤廠生產(chǎn)過程中面臨的現(xiàn)實問題之一，因此需要對煤泥水處理系統(tǒng)進行針對性改造。

1.1 煤泥水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

選煤廠洗選過程中將粒徑1.0 mm 以內(nèi)的煤泥均通過煤泥水處理系統(tǒng)進行處理，具體處理流程為：煤泥水先用分級旋流器處理，并用篩網(wǎng)1.0 mm 弧形篩過了，弧形篩篩篩上物則經(jīng)離心機脫水后外運；底流則通過濃縮池、壓濾機處理，生產(chǎn)流程如圖1 所示。

圖1 煤泥水處理系統(tǒng)流程

1.2 系統(tǒng)存在問題分析

選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中末煤全部進行分選時，粒徑1.0 mm 煤泥通過濃縮池、壓濾機進行處理，處理系統(tǒng)中設備均按照原設計采購、安裝。受到入選原煤煤泥以及粒徑變化影響，煤泥產(chǎn)量由設計之初的14.82%增加至17.07%。選煤廠壓濾機在超負荷狀態(tài)運行，導致部分煤泥在濃縮池底部沉積。為維持選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)高效運行，現(xiàn)階段采取的措施主要為限制原煤洗選量，此種方式會給選煤廠洗選量帶來制約，影響經(jīng)濟效益。

2 煤泥回收系統(tǒng)改造

2.1 改造策略

根據(jù)選煤廠生產(chǎn)情況，煤炭洗選過程中煤泥來源途徑為：塊煤脫泥（占比3.02%）、末煤脫泥（占比12.01%）以及次生煤泥（占比2.04%）等，煤泥產(chǎn)量占比達到17.07%左右。減少濃縮池內(nèi)煤泥量可有效減輕后續(xù)壓濾機處理負載，提高煤泥系統(tǒng)運行可靠性及效率。掌握煤泥內(nèi)粒徑分布情況，可指導后續(xù)工藝改進方案制定，下頁表1 為煤泥篩分結果。

從表1 看出，粒徑0.5～1.0 mm、0.25～1.0 mm 煤泥含量占比分別為26.14%、58.18%。根據(jù)其他選煤廠類似情況下處理經(jīng)驗，提出用高頻篩對粗煤泥進行回收，細煤泥則進入到壓濾機進行處理。僅回收粗煤泥主要考慮粒徑0.25 mm 以內(nèi)的細煤泥回收難度高。用高頻篩對粗煤泥進行回收后，一方面增加粗煤泥回收率，減少進入到濃縮池內(nèi)煤泥量；同時回收的粗煤泥可依據(jù)煤質(zhì)情況及市場需求。

表1 煤泥篩分結果

2.2 改造方案

高頻篩結構組成按照功能劃分可細分為:預脫水區(qū)、濾層形成區(qū)以及過濾脫水區(qū)，具體結構組成如圖2 所示。

圖2 高頻篩結構組成圖

1）預脫水區(qū)。該區(qū)域主要對礦漿預脫水，通過預脫水區(qū)后礦漿內(nèi)約有35%水分排出，并可為后續(xù)濾層形成區(qū)形成創(chuàng)造較好條件。

2）濾層形成區(qū)。在濾層形成區(qū)內(nèi)，在設定合理的振動影響下，粗顆粒在篩網(wǎng)上形成一層濾層，該濾層可起到過濾、脫水作用。

3）過濾脫水區(qū)。在礦漿連續(xù)給入以及振動篩振動作用下，濾層形成區(qū)上部濾層及礦漿會進入到過濾脫水區(qū)，在篩網(wǎng)傾角以及濾料沉淀脫水等因素共同作用下，過濾脫水區(qū)越靠近排料端方向，篩網(wǎng)上物料運行速度越小；在過濾脫水區(qū)產(chǎn)生一定擠壓力，提高脫水效果。

在原有的煤泥水處理環(huán)節(jié)中增加布置2 臺GPS2425 高頻篩，具體安裝位置位于3 樓的弧形篩以及5 樓的水力旋流器間。水力旋流器底流大，導致高頻篩僅可占用少量空間，因此高頻篩處理部分低流，剩余的低流則用弧形篩處理。為提高弧形篩處理效果，將篩板由0.75 mm 更換為0.5 mm。改進后處理流程如圖3 所示。

圖3 改進后煤泥水處理系統(tǒng)工藝流程

由于對煤泥水處理系統(tǒng)進行改進屬于后期改造項目，受到選煤廠原有廠房安排、設備及管線布局等限制，導致高頻篩安裝空間受限。因此，在對煤泥水處理系統(tǒng)改進中僅采用占用空間較小的2 臺高頻篩，并對安裝好的高頻篩進行調(diào)試、試運行。通過2 臺弧形篩、2 臺旋流器聯(lián)合對旋流器底流進行處理，分流效果線顯著；改進后的弧形篩、高頻篩可實現(xiàn)選煤廠洗選環(huán)節(jié)所有煤泥水處理，并實現(xiàn)粒徑0.5～1.0 mm 煤泥全部回收。

2.3 現(xiàn)場應用效果

選煤廠煤泥產(chǎn)生率按照17.07%計算，按照現(xiàn)階段的洗選能力則年可產(chǎn)生約40.8 萬t 煤泥，粒徑0.5～1.0 m 煤泥占比約為26.14%，則通過對煤泥水處理系統(tǒng)進行改進全年可回收約10.7 萬t 煤泥。根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)需要，將煤泥與末煤混合銷售，可顯著提高選煤廠生產(chǎn)效益，同時煤泥水處理系統(tǒng)改進后可有效解決末煤全部入選時煤泥產(chǎn)生量大、選煤廠煤泥水處理能力不滿足要求問題。

3 結語

選煤廠生產(chǎn)過程中各個設備環(huán)環(huán)相扣，若某一環(huán)節(jié)生產(chǎn)效率受到制約則會影響生產(chǎn)效率。針對該選煤廠煤泥水處理環(huán)節(jié)中存在問題以及處理系統(tǒng)設備布置情況，提出將2 臺型號GPS2425 高頻篩應用到煤泥水處理中，通過GPS2425 高頻篩對水力旋流器中部分底流中粗煤泥進行回收，從而降低后續(xù)弧形篩處理工作量；文中所提改進技術方案具備投資小、成本低等優(yōu)點，可有助于選煤廠實現(xiàn)洗水閉路循環(huán)并改善選煤廠生產(chǎn)環(huán)境。