選煤廠煤泥水處理系統工藝流程的改造與優化

孫麗梅

(上海電力學院能源與環境工程學院，上海 200090)

在選煤廠煤泥水處理系統的技術改造過程中，為了降低煤泥水濃度，實現洗水平衡，減少煤泥水排放，選煤廠采取的改造措施主要有以下幾個方面：①通過改造選煤工藝，降低煤泥水濃度；②通過改造煤泥水處理工藝流程，實現降低煤泥水濃度；③通過改造粗煤泥回收系統，降低煤泥水濃度；④采用先進的脫水技術和先進的高效的脫水設備。

下面通過一些選煤廠的具體改造實例，闡述和展現我國選煤廠煤泥水處理系統改造的模式和效果。

1 通過改造選煤工藝降低煤泥水濃度

通過改造選煤工藝，實現改善煤泥水處理系統效果的選煤廠，如老屋基選煤廠。

老屋基選煤廠是一座群礦型選煤廠，設計能力為180萬t/a，采用主再選跳汰，煤泥水經濃縮后浮選的工藝流程。原煤在進入跳汰機以前，經過破碎機預先破碎，因而產生的次生煤泥量達到3.05%，并且矸石泥化嚴重，加重了煤泥水處理系統的負擔。45 m3濃縮機的溢流濃度一般在250 g/L左右，加入凈水劑后也失去了對煤泥水的澄清作用，導致濃縮機壓靶子故障，不得不停車將煤泥水放入沉淀池，再將煤泥挖出。為了解決煤泥水濃度過高的問題，提高精煤質量，1998年該廠對選煤工藝進行了改造。

1)技術改造：工藝流程由主再跳汰選-煤泥浮選改為重介質旋流器分選-煤泥浮選。用高效的重介旋流器代替了跳汰機，將錘式破碎機改為MMD-500型破碎機。具體改造情況見工藝流程圖1。

2)改造效果：①破碎機的更新，使次生煤泥量減少了。②采用重介旋流器以后，中煤和矸石中的煤泥含量閉采用跳汰機時增加了，中煤和矸石的灰分也提高了，分選效果得到改善。③在重介系統中增加了弧形篩和脫介篩(篩縫0.3 mm)，去掉斗子撈坑，煤泥水直接進入角錐沉淀池，角錐沉淀池入料中的粗煤泥含量比原工藝流程減少了。所以，經過改造后，減少了進入45 m濃縮池的煤泥量，尤其是粗煤泥量，減輕了濃縮機的負荷。煤泥水中加入凈水劑后，一般40 s就澄清了，并且藥劑用量為9.5 g/L；濃縮機溢流濃度由250 g/L降到了12 g/L左右，再也沒有發生濃縮機壓靶子事故。從而改善了分選效果，提高了精煤產率，降低了對環境的污染，僅1年就全部收回了改造系統所投入的資金。

圖1 老屋基選煤廠改造前后選煤工藝流程圖

2 通過改造煤泥水處理系統工藝流程降低煤泥水濃度

通過改造煤泥水處理系統工藝流程，降低煤泥水濃度的選煤廠很多，具有代表性的選煤廠，如盤江選煤廠。

盤北選煤廠是1998年7月投產的年設計能力為240萬t的大型礦區型選煤廠。工藝流程為跳汰粗選、重介質旋流器精選、煤泥浮選的聯合流程。生產中煤泥水處理能力嚴重不足，致使洗水濃度高達350 g/L，精煤灰分嚴重超標，浮選效果極差，浮精產率低，濃縮機壓耙的事故經常發生，生產無法正常進行。因此，不得不利用事故沉淀池及外排的方法組織生產。煤泥水的外排嚴重污染了環境。為解決上述問題，選煤廠對煤泥水系統進行了如下幾個方面的改造。

2.1 煤泥水處理系統改造

1)改閉路循環為開路循環。原流程的精煤篩下水通過水力分級設備后，其底流通過煤泥篩回收，煤泥篩篩下水返回水力分級設備，如圖2所示。為了避免跑粗，煤泥篩和旋流篩的篩板條縫由原0.5 mm改為0.4 mm。

2)水介質旋流器降低煤泥篩灰分。原設計流程是粗煤泥通過旋流篩和煤泥篩回收后，與跳汰機分選后的粗精煤混合一道進入重介系統再分選。實踐證明，這種方法易造成重介分選工藝懸浮液中非磁性物含量增多，不易控制懸浮液的穩定性，降低了脫介篩的脫介效果，介耗增加，如不經重介旋流器分選進入最終產品，灰分高(12.5%)，會污染最終精煤。為此，在原流程旋流篩前增加了兩臺Φ500 mm的水介質旋流器分選粗煤泥，旋流器底流通過高頻篩回收后進入混煤系統。經離心機脫水后，可直接進入最終精煤產品。增加水介質旋流器前后煤泥篩篩上物灰分比較見表1。

圖2 原工藝流程圖

表1煤泥篩篩上物灰分比較表

時間123456增加前127132128142126119

3)煤泥水直接浮選工藝流程的優化。原設計浮選工藝流程為直接浮選、半直接浮選、濃縮浮選三者任意調整選用，實踐證明直接浮選效果最佳。采用直接浮選，原有煤泥濃縮機改為尾礦濃縮機后，增加了尾礦水的處理能力。直接浮選工藝流程的采用，使跳汰系統、重介系統與浮選系統同步生產。

4)集中水倉煤泥水的處理。改壓濾系統濾液和沖洗濾布及清掃用水進入沉淀池后再返回生產系統。把進入中煤篩回收改為進入圓錐沉淀池，沉淀后進入粗煤泥系統處理。

5)采用了3臺GXN-20型高效濃縮機替換了原3臺濃縮機。

6)過濾系統的改造。在原2臺GPY-200過濾機的基礎上，又安裝了一臺GP-200過濾機，增加了浮選的通過量，保證了直接浮選工藝流程的實現，降低了精煤水分。

改造后的工藝流程見圖3。

2.2 改造效果

通過對煤泥水處理工藝的調整和改造，完善了煤泥水處理工藝系統，降低了精煤灰分和水分，實現了清水洗煤，洗水濃度由原來的350 g/L降到10 g/L以下，清水消耗為0.1 m3/t原煤，取得了很好的經濟效益和社會效益。

圖3 改造后的工藝流程圖

3 無煙煤選煤廠煤泥水系統技術改造

近年來，隨著冶金高爐噴吹優質無煙煤技術的快速發展，無煙煤洗精煤需求量大幅度增長。隨著入選粒度下限降低，致使煤泥水系統能力不足，嚴重制約洗精煤的增產，為了解決煤泥水存在的問題，對煤泥水系統進行了改造。主要有：

1)細煤泥回收系統改造，在原真空過濾機的位置增設加壓過濾機。

2)增加了浮選工藝。無煙煤選煤廠煤泥水處理系統在不斷的完善，趨向于使用煉焦煤選煤廠的煤泥水處理系統工藝。使用加壓過濾機，增設浮選作業。從而得出無煙煤選煤廠煤泥水處理系統的模式(圖4)。

圖4 煤泥水處理系統

通過上述模式處理，實現煤泥水綜合回收，實現洗水閉路循環。既保證循環水滿足洗選要求，又可達到煤泥水不外排，實現經濟效益和環境效益雙贏。

4 煤泥水處理系統工藝流程分析

在選煤廠煤泥水處理系統改造實踐經驗的基礎上，結合理論技術對原煤中煤泥含量增加、煤泥水原則流程和浮選流程的適應條件進行討論與分析。

4.1 原煤中煤泥含量增加的原因

原煤中煤泥含量增加的原因，主要有以下兩個方面：

1)原煤煤質的變化。許多選煤廠由于現在處理的原煤煤質與原設計生產的原煤煤質有所不同，尤其是礦區型(中央)選煤廠這種現象更加明顯。

2)采煤方法的變化。隨著機械化采煤程度的不斷提高，原煤中煤泥含量逐漸提高，如田莊選煤廠入選原煤中，煤泥含量比原設計增加10個百分點以上。

4.2 循環水濃度升高的原因

選煤過程是一個復雜的系統工程，引起選煤廠循環水濃度升高的原因，既有原煤煤質方面的原因，也有選煤工藝流程本身的原因。總結起來，主要有以下幾個方面：

1)煤質的變化，粒度組成的變化：原煤中煤泥含量增加，尤其是細泥含量的增加，另外還有泥化現象。

2)分選工藝系統：一是帶有預先篩分作業的選煤工藝，篩分效果不好，致使塊煤分選系統的循環水濃度偏高；二是分級效果差，沉降作業面積不足，導致循環水濃度偏高；三是浮選效果不佳；四是脫水作業的配置；還有就是煤泥水處理工藝流程的完善程度。

3)分級、濃縮、脫水及浮選設備的選擇：尤其是浮選產品脫水設備，它是影響循環水濃度的重要因素之一。

4)生產管理：尤其是煤泥水處理作業的生產管理，如過濾機操作不善、濃縮機跑粗等，都會增加循環水濃度。

5)絮凝劑的合理應用。

4.3 煤泥水處理工藝流程分析

國內外常用的煤泥水處理系統，概括起來有三種原則流程：濃縮浮選、直接浮選、半直接浮選流程。三種工藝流程各有所長，如上所述。我國使用直接浮選工藝流程的選煤廠越來越多，許多老選煤廠在煤泥水系統改造中，采用直接浮選來代替濃縮浮選。通過實踐證明，濃縮浮選適應于煤質變化大而頻繁、細泥含量少、煤泥不易泥化的選煤廠。

直接浮選流程，是指全部煤泥水，不經濃縮機濃縮，通過緩沖池后，直接進行浮選。浮選尾煤進濃縮機，在濃縮機中添加絮凝劑或有足夠的沉淀面積，所得清凈的溢流作循環水使用。底流用壓濾機脫水，實現廠內煤泥水閉路循環。該流程克服了濃縮浮選的缺點。近年來，在國內外得到了廣泛地應用。我國新設計的煉焦煤選煤廠多采用直接浮選流程。一些老選煤廠如田莊選煤廠、邢臺選煤廠的煤泥水處理系統工藝流程，也由濃縮浮選流程改為直接浮選流程，實現了洗水閉路。該流程的應用，關鍵在于綜合掌握該流程的適應條件。該流程適于煤泥含量大，尤其是細泥含量大的選煤廠，浮選尾煤脫水要使用壓濾設備。。

半直接浮選流程是介于上述兩者之間的流程，溢流水一部分進入濃縮機，一部分直接進入浮選作業。該流程比較靈活，適用于煤質變化大的選煤廠，一般在選煤工藝流程中有主再選作業的選煤廠中考慮。一般主洗撈坑的溢流有較高濃度，直接作為浮選入料，再洗撈坑溢流因煤泥含量少、濃度較低直接作為循環水使用。該流程目前主要用于濃縮浮選流程的老選煤廠改造，一方面減少了細泥的惡性集聚，另一方面可保證循環水正常循環，對主洗循環水不產生負面影響。

5 結語

在選煤廠的實際設計和技術改造過程中，采用何種煤泥水處理工藝流程，主要考慮煤質的特性、產品要求、設備狀況、投資和成本等因素。通過上述分析看到，每種流程各有其長，在實際應用中，一定要根據煤質變化對流程進行改造，揚長避短，使整個選煤工藝達到最佳化，環境污染最小化，實現選煤廠最佳經濟效益的目標。

目前，煤泥水處理系統已是各種類型選煤廠的重要工藝組成部分，煤泥水處理系統工藝流程的完善程度，直接影響選煤工藝流程分選效果的好壞，影響選煤廠的生產效果。它是降低選煤廠生產成本的一個重要環節。同時，它也是選煤廠實現清潔生產的重要作業環節。完善煤泥水處理系統，是選煤廠實現洗水平衡、煤泥水閉路循環的重要措施之一，減少環境污染的必要手段。隨著經濟的發展和環境保護要求的提高，今后選煤廠煤泥水處理系統的改造和工藝流程與設備的研究，將會越來越得到選煤行業的重視。

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