煤泥水處理工藝的改造與效益分析

馬宇鵬

（山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司，山西 忻州 034000）

0 引 言

煤炭洗選是提高煤炭清潔度、利用率較為成熟、經濟的技術，是未來增強選煤效果的主要發展趨勢。其中，煤泥浮選是煤炭洗選的關鍵環節，備受選煤廠的關注。隨著煤炭開采深度和自動化水平的增加，高灰細泥煤泥的分選成為選煤廠的洗選難題[1]。本文著重對磁窯溝選煤廠煤泥水處理工藝能耗低、脫水率低的問題進行改造，并對改造后的經濟效益進行分析。

1 洗煤廠概況

磁窯溝洗煤廠的洗選能力為300萬t，所分選的產品具有硫分低、磷分低、熱量高和質量穩定的優勢。該選煤廠的主要分選工藝流程為，原煤三產品重介—煤泥浮選—尾煤壓濾3個環節。

原煤經吊篩進行分級篩選后進入破碎機，經破碎處理后皮，帶運輸機進入無壓三產品重介旋流器的主洗選設備中，得到精煤、中煤以及煤矸石3種產物。煤矸石經脫介篩脫介后進入磁選機中，經磁選后得到煤泥進入濃縮機中；中煤經弧形篩、中煤脫介篩和磁選機后進入煤泥濃縮機，并經濃縮過濾后得到煤泥，夾雜的水進行回收再利用；精煤經弧形篩、脫介篩、磁選機后得到的煤泥進行處理。原煤經三產品重介旋流器洗選所得的煤泥進行浮選，隨著磁窯溝選煤廠機械化水平的不斷提升，在洗選期間產生的原生煤泥量不斷增加，加上所產生的次生煤泥，導致浮選工藝中精煤的灰分無法采取有效手段降低，進而影響選煤廠的經濟效益[2]。此外，磁窯溝洗煤廠浮選工藝相關的加壓過濾設備耗能較大，過濾效果較差，導致精煤混入尾煤中造成能源的浪費。為解決上述問題，本文對煤泥浮選工藝中的煤泥水處理工藝進行改造并優化。

2 煤泥水處理工藝現狀分析

磁窯溝洗煤廠當前煤泥水處理工藝流程為，精煤磁選機產物和精煤脫水產物經弧形篩處理后，通過煤泥濃縮機進入浮選系統中，當前浮選系統所選用的主要設備為XJX-T12型攪拌浮選機。

經浮選工藝后煤泥的產率僅為8.42%，灰分比例僅為33.61%。煤泥水在實際處理過程中由于受到二次破碎、泥化等原因，導致煤泥的粒度發生變化。因此，需通過對浮選工藝的洗選效果進行分析，進而了解當前煤泥水處理工藝與煤質的匹配程度，即判斷當前煤泥水處理工藝是否適用于選煤廠當前的煤質特征。

磁窯溝洗煤廠浮選工藝洗選現狀為：①浮選工藝環節中精煤的灰分比例較高，且浮選效果較差，浮選尾煤泥中灰分的比例較低，無法將其有效摻雜于中煤中，從而影響選煤廠的經濟效益；②由于當前煤泥水處理工藝中的真空過濾機的脫水效果較差，導致浮選的精煤再次返回至原流程中，從而增加了設備運行的能耗和浮選成本，最終影響精煤的產出率；③當前煤泥水處理工藝中涉及到設備相對陳舊，不僅處理效果差且其能耗較大[3]。

3 煤泥水處理工藝改造

為解決當前磁窯溝洗煤廠煤泥水處理工藝出現的問題，采用兩段預先脫泥、兩段浮選、精煤兩段脫水以及尾煤泥兩段濃縮和脫水的總體改造思路，對原煤泥水處理工藝進行改造。改造后的煤泥水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 煤泥水處理工藝改造工藝流程Fig.1 Transformation process of coal slurry treatment process

由圖1可知，磁選機尾礦經弧形篩、振動篩后進入脫泥流程，經浮選、沉降、二次浮選后經壓濾機得到精煤泥和相應的濾液。此外，中煤、煤矸石磁選機尾礦和煤泥重介旋流器尾礦經濃縮機、離心機、二段濃縮機和壓濾機處理后得到煤泥和相關濾液。

此次改造除了對原煤泥水處理工藝改進為“2+2模式”外，鑒于煤泥水處理工藝中涉及到設備老化、耗能大且效率低的問題，在原攪拌式浮選機的基礎上增加了噴射式浮選機，將原真空過濾機替換為沉降過濾式離心機和快開壓濾機[4]。煤泥水處理工藝改造后涉及的關鍵設備見表1。

表1 “2+2”煤泥水處理工藝設備統計Table 1′2+2′coal slime water treatment process equipment statistical table

4 煤泥水處理工藝改造效益分析

為驗證“2+2”模式下煤泥水處理工藝的改造效果，本文對改造前后的指標進行了對比，并對具體效益進行了分析。

4.1 煤泥水處理工藝改造前后效益對比

煤泥水處理工藝改造后，磁窯溝洗煤廠對浮選后產物的指標進行對比，對比結果見表2。

由表2可知，經對煤泥水處理工藝進行改造后所得尾煤泥的含量大幅度下降，且尾煤泥中灰分提高；改造后精煤、中煤泥以及尾煤泥的濃度增大，即精煤泥、中煤泥以及尾煤泥中水分含量降低，降低其運輸成本，從而達到增加選煤廠經濟效益的目的。

表2 煤泥水處理工藝改造前后指標對比Table 2 Comparison of indexes before and after modification of coal slime water treatment process

4.2 經濟效益

采用兩段脫泥操作極大程度上降低了浮選精煤中的灰分，從而提升了精煤的產率[5]。經實踐表明，煤泥水處理工藝改造后，精煤產率增加10%左右。水電為選煤廠生產的主要能耗，經對煤泥水處理工藝中涉及到的設備進行改造，沉降式壓濾機的洗選每噸煤的耗電量為7 kwh，而原真空過濾機的耗電量為22 kwh，估算每年可節約電費約為270萬元。改造后的煤泥水處理工藝可對過濾水進行循環利用，從而達到節水的目的，經估算每年可節約水費約2萬元。

5 結 論

（1）將傳統煤泥水處理工藝采用“2+2”模式進行改造，實現兩段預先脫泥、兩段浮選、精煤兩段脫水以及尾煤泥兩段濃縮和脫水等操作。

（2）對原煤泥水處理設備進行改造，在原攪拌式浮選機的基礎上增加了噴射式浮選機，將原真空過濾機替換為沉降過濾式離心機和快開壓濾機。

（3）煤泥水處理工藝改造后不僅可降低選煤廠的生產成本，還提升了精煤產率，每年可節約水電費約272萬元。