肖家洼煤礦選煤廠煤泥水處理系統的改造實踐

張寶林

(山西錦興能源有限公司，山西 呂梁033600)

肖家洼煤礦選煤廠為礦井型選煤廠，設計能力為10.0 Mt/a，200～30 mm塊煤采用淺槽重介分選機分選、30～1.0 mm末煤采用兩產品有壓重介質旋流器主再選、粗細煤泥分別回收的聯合工藝。自2014年10月末煤洗選系統投產以來，選煤廠根據產品市場需求的變化，及時調整分選工藝，此做法對產品結構的調整和產品質量的穩定起了關鍵作用。但自從2015年礦井8#煤層110801工作面開采后，入選原煤的灰分、原生煤泥比例、原煤產能均增加，致使煤泥水系統處理能力不足等問題顯現，制約了選煤廠生產[1-2]。為解決煤泥水系統對生產的影響，肖家洼煤礦選煤廠從原煤質量、煤泥分選工藝、設備處理能力等方面入手，對煤泥水系統進行了研究及改造[3-4]。

1 煤泥水處理系統存在問題

1.1 煤質下降

勘探資料顯示8#煤灰分為24.5%，實際開采后8#煤灰分卻高達45.0%，生產煤樣煤質明顯差于勘探煤樣，然而選煤廠設計是依據勘探資料進行設計的，雖然考慮到設備處理能力的不均衡系數，但是2015年4月礦井8#煤投產，8#煤與13#煤采用1∶3配采后，原煤產量明顯增加，原煤質量卻下降，且煤泥存在一定的泥化現象，導致選煤廠煤泥水系統處理能力不足。肖家洼煤礦8#煤、13#煤篩分試驗結果見表1、表2[5-6]。

表1 8#煤篩分試驗結果

表2 13#煤篩分試驗結果

由表1和表2可知，8#煤的質量較差，<0.5 mm粒級煤泥比13#煤增加了2.01個百分點，8#煤和13#煤按照1∶3配采時，原煤灰分高達36.4%，按照原有塊煤淺槽重介排矸的生產方式，產品煤收到基低位發熱量達不到20.93 MJ/kg，末煤必須采用重介質旋流器分選，但在末煤洗選過程中，又造成壓濾煤泥量增加。

1.2 粗煤泥處理能力不足

當礦井8#煤與13#煤采用1∶3配采時，原生煤泥和次生煤泥量約占入選原煤的20.0%，末煤重介質旋流器分選采用選前1.0 mm脫泥，生產能力為2 500 t/h，粗煤泥離心機的處理能力達到設計上限，而且在實際生產中，末煤分級后直接進入末煤洗選系統入選，沒有緩沖設施，煤泥量隨著原煤質量的波動而波動，煤泥量局部積聚，生產過程中經常出現煤泥離心機超負荷跳閘的現象[7]。

1.3 細煤泥處理工藝不合理

肖家洼煤礦選煤廠設計時采用篩網沉降離心機回收細煤泥，設計濃縮池的底流泵同時給壓濾入料桶和篩網沉降離心機入料緩沖箱供料，但是壓濾機是間歇性供料，篩網沉降離心機為連續性供料，實際生產過程切換繁瑣，操作困難，經常出現煤泥流量調節不當造成跑冒事故，而且濃縮后煤泥水濃度較高，經常出現管道堵塞現象。

2 煤泥水系統改造

2.1 改造方案

8#煤與13#煤采用1∶3配選時，煤泥的小篩分試驗結果見表3。由表3可知，煤泥中0.25～0.075 mm粒級含量達到66.21%，因此提前回收此粒級煤泥，對降低濃縮池的入料濃度，減少壓濾煤泥量，改善產品質量都至關重要。

表3 小篩分試驗結果

針對粗煤泥系統處理能力偏小，篩網沉降離心機利用效果偏差等現狀，對選煤廠煤泥水系統進行了如下改造：粗煤泥回收環節增加了2臺煤泥離心機，以增加粗煤泥脫水回收能力[8]。將原有末煤濃縮分級旋流器溢流增加二次濃縮旋流分級，二次濃縮分級旋流器底流通過篩網沉降離心機脫水回收，溢流進入濃縮機。改造前后的原則流程如圖1、圖2所示[9-10]。

圖1 改造前的煤泥水處理原則流程

由圖1和圖2可知，通過將煤泥分為三個粒級分別回收，即煤泥離心機回收1.0～0.25 mm粒級粗煤泥，篩網沉降離心機回收0.25～0.075 mm粒級極細煤泥，壓濾機回收<0.075 mm粒級極細煤泥，發揮了三種不同設備的優勢[11]。

圖2 改造后的煤泥水處理原則流程

2.2 改造效果

選煤廠改造后，增加了煤泥水系統的處理能力，減少了生產故障，使循環水濃度明顯降低，幾乎實現了清水選煤，減少了噴嘴的堵塞現象。通過篩網沉降離心機回收0.25～0.075 mm粒級細煤泥，使壓濾煤泥產率大幅度減少[12]，混煤產品全水分基本控制在10.0 %以內[13]。改造前后煤泥水系統的指標對比見表4[14]。

表4 改造前后煤泥水系統指標對比

3 經濟效益分析

煤泥水系統改造完成后，通過煤泥分級旋流器組二次分級，減少了壓濾煤泥產率，保證了產品質量，經濟效益分析如下[15]：

(1)節約生產成本。增加煤泥水系統的處理能力，相應地提高了原煤的小時處理能力，縮短了主選系統的開機時間，小時帶煤量提高至100 t左右，每天可減少0.7 h的帶煤時間，故每年可節約電費117萬元。

(2)優化產品結構。壓濾煤泥占毛煤的比例由改造前的9.0%降至5.0%左右，全年可減少外排壓濾煤泥10萬t以上，增加經濟效益2 000余萬元。

4 結語

肖家洼煤礦選煤廠對煤泥水系統的工藝進行優化，提高了粗煤泥設備的處理能力，保證了生產系統穩定運行。該廠將煤泥分三個粒級分別回收，發揮了各種煤泥處理設備的自身優勢，提高了篩網沉降離心機的利用率，使煤泥盡可能多的處于松散狀態，減少進入濃縮機的細煤泥量，增加了煤泥摻配到產品煤中的量，使得產品質量更符合客戶需求，提高了經濟效益。通過完善煤泥水處理工藝，降低了循環水濃度和選煤廠的事故率，增加了處理能力，為選煤廠增產增效打下了基礎。