柳灣選煤廠浮選精煤脫水系統(tǒng)改造方案探討

楊剛軍

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

汾西礦業(yè)集團公司柳灣礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為5.0 Mt/a，采煤方法以綜采和高檔普采為主，井下分別設(shè)有10號、11號煤倉，實現(xiàn)分采分運，毛煤由主斜井帶式輸送機提升至地面。柳灣煤礦建礦較早，并且在2000年后進行了多次地面生產(chǎn)系統(tǒng)改擴建工程，與礦井配套建設(shè)的柳灣選煤廠現(xiàn)下轄兩套選煤生產(chǎn)系統(tǒng)，分別是選煤一車間和選煤二車間。其中：選煤一車間于2003年建成投產(chǎn)，設(shè)計能力為1.80 Mt/a,經(jīng)改擴建后生產(chǎn)能力達到3.80 Mt/a；選煤二車間于2007年新建，于2009年建成投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模為2.0 Mt/a。

選煤一車間采用脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥由濃縮旋流器組回收，細煤泥采用φ5 m的微泡浮選柱處理，但在實際生產(chǎn)中，因浮選作業(yè)處理能力不足，后加設(shè)了一臺兩室16 m3的機械攪拌浮選機來共同處理細煤泥。浮選精煤采用1臺96 m2的加壓過濾機、2臺350 m2快開式隔膜壓濾機脫水處理。選煤二車間選煤工藝為：50～1 mm粒級原煤采用三產(chǎn)品重介旋流器分選，0.25～1 mm粒級煤泥采用TBS粗煤泥分選機分選，<0.25 mm粒級煤泥進入浮選。浮選精煤采用4臺400 m2快開式隔膜壓濾機脫水回收。

1 存在問題及分析

在生產(chǎn)中，柳灣選煤廠存在的主要問題是精煤水分高。該廠精煤產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求為：精煤灰分≤10.50%、水分≤11.50%，主要用作煉焦煤，其銷售精煤產(chǎn)品由50～1.0 mm粒級重介精煤、1～0.25 mm粒級粗煤泥、<0.25 mm粒級浮選精煤三部分組成。受礦井原煤質(zhì)量影響，現(xiàn)綜合精煤產(chǎn)率僅為48%，其中：50～1.0 mm粒級占30%，水分約為7.0%；1～0.25 mm粒級占3%左右，水分約為12.0%；<0.25 mm粒級浮選精煤約占15%左右，水分約為27.0%，綜合精煤產(chǎn)品水分約為13.56%，超過質(zhì)量要求2.05個百分點，使產(chǎn)品價格大受影響。

分析認為，造成精煤水分超標(biāo)的原因主要是浮選精煤水分高。現(xiàn)有的選煤一、二車間主要依靠加壓過濾機和快開壓濾機對浮選精煤進行脫水處理，浮精水分的高低直接影響最終精煤產(chǎn)品水分。隨著浮選精煤量的增加，現(xiàn)有壓濾機脫水面積略顯不足，而且還有煤泥跑粗、設(shè)備老化、濾布破損等多方面原因，最終導(dǎo)致壓濾機的脫水效果很不理想，濾餅水分高達26.00%以上，最高時甚至可以達到30%左右。雖已對部分壓濾機進行了局部調(diào)整或整體更換，但均未能有效解決浮選精煤水分偏高問題，因此對浮選精煤脫水設(shè)備的改造已經(jīng)迫在眉睫。

2 改造方案

通過市場調(diào)研，目前應(yīng)用較多的浮精脫水設(shè)備主要有三種：一是加壓過濾機；二是壓濾機；三是沉降離心脫水機。

加壓過濾機是將一臺特殊設(shè)計的真空過濾機置于一個密閉的壓力容器中，由壓縮空氣作為過濾介質(zhì)進行工作的固液分離設(shè)備。該機采用全自動化、智能化控制，操作簡便，可實現(xiàn)連續(xù)排料，工作可靠，具有低能耗、低水分、低噪聲、高產(chǎn)率、濾液濃度低等特點，但是設(shè)備體積大，設(shè)備投資和土建投資均高。

沉降過濾式離心脫水機是目前國內(nèi)較為先進的細煤泥脫水設(shè)備，它主要是借助離心加速度來實現(xiàn)固液分離，并用螺旋刮刀進行卸料的一種脫水機械，是綜合利用離心沉降和離心過濾兩種原理的脫水設(shè)備。該設(shè)備無輔助設(shè)備，占地面積小，單機處理能力大，產(chǎn)品水分低，但濾液濃度較高，所以必須與壓濾機聯(lián)合使用才能保證細粒煤泥的回收效果。

鑒于選煤廠已有壓濾機正常使用，因此本次改造優(yōu)先選擇增加沉降過濾式離心脫水機來處理浮選精煤，與原有浮精壓濾機串聯(lián)使用，通過增設(shè)脫水環(huán)節(jié)來進一步降低浮選精煤水分，達到最終降低精煤水分的目的。

2.1 工藝流程及布置方案

改造后的煤泥水處理工藝流程為：浮選機浮選后的浮選精礦經(jīng)收集后統(tǒng)一進入浮選精礦桶(池)，然后通過泵給入沉降過濾式離心機進行脫水處理；脫水后的干煤泥直接摻入精煤產(chǎn)品膠帶，濾液經(jīng)收集后進入濾液桶(池)，再通過泵給入壓濾機進一步脫水；壓濾機濾液直接進入濃縮車間循環(huán)水池作為循環(huán)水復(fù)用，壓濾產(chǎn)品摻入精煤產(chǎn)品膠帶。

根據(jù)確定的改造方案，結(jié)合選煤一車間和選煤二車間的現(xiàn)有工藝布置情況，分別采取了相應(yīng)的改造布置方案。本次改造本著降低投資的原則，全部在原有車間內(nèi)進行，不再新建廠房。

(1)選煤一車間工藝布置方案。拆除原浮選車間內(nèi)的403b#壓濾機給料泵及404b#壓濾機，在其空位新增兩臺離心機給料泵及兩臺沉降過濾式離心脫水機。將原浮選精礦池分隔為兩個：一個仍作為浮選精礦池，由新增的兩臺離心機給料泵將浮選精礦分別給入兩臺沉降過濾式離心機脫水，脫水后的煤泥進入原406b#刮板輸送機，轉(zhuǎn)載摻入最終精煤產(chǎn)品中；另一個作為濾液池，將沉降過濾式離心機的濾液收集后，給入原404a#壓濾機進一步脫水處理。

(2)選煤二車間工藝布置方案。拆除二車間主廠房內(nèi)的2410#壓濾機給料泵及2612#壓濾機，在其空位新增兩臺離心機給料泵及兩臺沉降過濾式離心脫水機。浮選精礦全部進入原2408#浮選精礦桶，由新增的兩臺離心機給料泵將浮選精礦分別給入兩臺沉降過濾式離心機脫水，脫水后的煤泥進入原2618#刮板輸送機，然后轉(zhuǎn)載摻入最終精煤產(chǎn)品中。原2405#浮精桶作為濾液桶，將沉降過濾式離心機的濾液收集后給入廠房內(nèi)原2610#、2611#精煤壓濾機進一步脫水處理。

浮選精礦桶(池)與濾液桶(池)之間設(shè)有聯(lián)通管及溢流堰，在浮選精礦桶(池)位較高時可將浮選精礦溢流至濾液桶(池)內(nèi)，由壓濾機直接進行脫水處理。

2.2 改造后的精煤產(chǎn)品水分預(yù)測

本次改造設(shè)計根據(jù)確定的改造工藝進行水分計算，各主要指標(biāo)依據(jù)GB 50359—2005《煤炭洗選工程設(shè)計規(guī)范》與設(shè)備廠家保證值選取。

各脫水環(huán)節(jié)計算選取指標(biāo)如下：離心機產(chǎn)品水分18%；壓濾機產(chǎn)品水分24%，壓濾機濾液中細煤泥量按占浮精總煤泥量的25%選取，則浮選精煤脫水后最終的水分為： 75%×18%+25%×24%=19.5%。

通過現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)，在選煤廠現(xiàn)有的洗選工藝條件下，選煤廠精煤中>0.25 mm粒級約占3%，水分約為12.0%；<0.25 mm粒級浮選精煤部分約占15%左右，通過改造脫水環(huán)節(jié)，浮精水分可降至19.5%。與改造之前采用壓濾機直接脫水的情況相比，浮精水分降低約6～7個百分點，可使最終精煤產(chǎn)品水分降至11.22%，能滿足精煤

產(chǎn)品水分≤11.50%的質(zhì)量要求。

2.3 設(shè)備選型

本次改造設(shè)備選型完全按照工藝指標(biāo)先進、系統(tǒng)可靠和高效低耗、設(shè)備配套合理、管理方便、運行成本低等原則，合理確定不均衡系數(shù)，保證浮精脫水環(huán)節(jié)的設(shè)備富裕能力。主要新增設(shè)備為沉降過濾式離心脫水機，型號為1420型，單機處理能力可達到40～50 t/h。壓濾機全部利用原有設(shè)備，從而大大降低了改造投資。

3 結(jié)語

隨著礦井開采深度的延伸，原煤煤質(zhì)逐漸變差，原煤中煤泥含量逐漸升高，從而使煤泥總量不斷增加，也使選煤廠浮選精煤水分高的問題越來越突出，浮選精煤水分日益成為制約選煤廠經(jīng)濟效益提高的重要因素。制定經(jīng)濟合理的煤泥分選和回收方案，選擇合適的煤泥分選和回收設(shè)備，不僅可以保證煤泥水系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)，而且可提高精煤產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)率，從而為選煤廠創(chuàng)造出好的經(jīng)濟效益。