肖家洼煤礦選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)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(chǎn)品有壓重介質(zhì)旋流器主再選、粗細煤泥分別回收的聯(lián)合工藝。自2014年10月末煤洗選系統(tǒng)投產(chǎn)以來，選煤廠根據(jù)產(chǎn)品市場需求的變化，及時調(diào)整分選工藝，此做法對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定起了關(guān)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(chǎn)能均增加，致使煤泥水系統(tǒng)處理能力不足等問題顯現(xiàn)，制約了選煤廠生產(chǎn)[1-2]。為解決煤泥水系統(tǒng)對生產(chǎn)的影響，肖家洼煤礦選煤廠從原煤質(zhì)量、煤泥分選工藝、設備處理能力等方面入手，對煤泥水系統(tǒng)進行了研究及改造[3-4]。

1 煤泥水處理系統(tǒng)存在問題

1.1 煤質(zhì)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(chǎn)煤樣煤質(zhì)明顯差于勘探煤樣，然而選煤廠設計是依據(jù)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(shù)，但是2015年4月礦井8#煤投產(chǎn)，8#煤與13#煤采用1∶3配采后，原煤產(chǎn)量明顯增加，原煤質(zhì)量卻下降，且煤泥存在一定的泥化現(xiàn)象，導致選煤廠煤泥水系統(tǒng)處理能力不足。肖家洼煤礦8#煤、13#煤篩分試驗結(jié)果見表1、表2[5-6]。

表1 8#煤篩分試驗結(jié)果

表2 13#煤篩分試驗結(jié)果

由表1和表2可知，8#煤的質(zhì)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(chǎn)方式，產(chǎn)品煤收到基低位發(fā)熱量達不到20.93 MJ/kg，末煤必須采用重介質(zhì)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?shù)V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(zhì)旋流器分選采用選前1.0 mm脫泥，生產(chǎn)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(chǎn)中，末煤分級后直接進入末煤洗選系統(tǒng)入選，沒有緩沖設施，煤泥量隨著原煤質(zhì)量的波動而波動，煤泥量局部積聚，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)煤泥離心機超負荷跳閘的現(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)沉降離心機為連續(xù)性供料，實際生產(chǎn)過程切換繁瑣，操作困難，經(jīng)常出現(xiàn)煤泥流量調(diào)節(jié)不當造成跑冒事故，而且濃縮后煤泥水濃度較高，經(jīng)常出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象。

2 煤泥水系統(tǒng)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(jié)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(chǎn)品質(zhì)量都至關(guān)重要。

表3 小篩分試驗結(jié)果

針對粗煤泥系統(tǒng)處理能力偏小，篩網(wǎng)沉降離心機利用效果偏差等現(xiàn)狀，對選煤廠煤泥水系統(tǒng)進行了如下改造：粗煤泥回收環(huán)節(jié)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(wǎng)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(wǎng)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(fā)揮了三種不同設備的優(yōu)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(tǒng)的處理能力，減少了生產(chǎn)故障，使循環(huán)水濃度明顯降低，幾乎實現(xiàn)了清水選煤，減少了噴嘴的堵塞現(xiàn)象。通過篩網(wǎng)沉降離心機回收0.25～0.075 mm粒級細煤泥，使壓濾煤泥產(chǎn)率大幅度減少[12]，混煤產(chǎn)品全水分基本控制在10.0 %以內(nèi)[13]。改造前后煤泥水系統(tǒng)的指標對比見表4[14]。

表4 改造前后煤泥水系統(tǒng)指標對比

3 經(jīng)濟效益分析

煤泥水系統(tǒng)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(chǎn)率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟效益分析如下[15]：

(1)節(jié)約生產(chǎn)成本。增加煤泥水系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)約電費117萬元。

(2)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。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(jīng)濟效益2 000余萬元。

4 結(jié)語

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