矸石泥化對煤泥水處理系統的影響與優化

摘 要：近年來隨著榆家梁礦井開采程度的不斷加深，原煤煤質逐漸變差，細粒級含量逐漸增多，特別是顆粒細、矸石量大且一泥化的4-3煤量的增加，將直接影響選煤廠煤泥水處理系統的效率，在有限的處理系統內，需要增加煤泥水誰的處理時間，間接影響到選煤全系統的生產效率、入洗率。因此對煤泥水處理系統的優化就成為選煤廠研究的主要課題，通過對煤泥系統優化改造、對矸石泥處理工藝環節的優化、對濃縮池給藥系統的優化以及管理方面的優化，提升了煤泥水處理系統的效率，保證了選煤廠的正常入選生產。

關鍵詞：矸石泥化;煤泥水;優化改造;效率

引言

榆家梁選煤廠隸屬于神東煤炭集團洗選中心，是一座現代化礦井型選煤廠，系統年設計能力1800萬噸，榆家梁選煤廠現有的生產工藝為塊煤淺槽重介分選系統，使用磁鐵礦粉作為分選介質。原煤由5-2煤和4-3煤組成，生產工藝為5-2煤和4-3煤混合入選的生產模式。當前主要分選工藝流程為，原煤13mm分級，13---200mm篩上物入選，入選塊煤經脫泥篩脫泥后進入重介質淺槽分選，精煤經雙層脫介篩脫介脫水，上層塊煤經破碎機破碎后進入精煤倉，下層經精煤離心機脫水后進入精煤倉或者混煤倉，煤泥經分級旋流器分級，溢流進入濃縮池，底流經弧形篩、煤泥離心機脫水后摻入混煤，篩下水和離心液回流煤泥桶，濃縮池底流經加壓過濾機脫水后摻入混煤，小于13mm末原煤不入選，與水洗粗、細煤泥混合后作為混煤產品，分選矸石經脫介脫水后直接外排。

1 煤泥處理存在問題

近年來隨著礦井開采程度的不斷加深，原煤煤質逐漸變差，細粒級含量逐漸增多，2022年榆家梁礦井年計劃產量下降為700萬噸，其中5-2煤萬噸，4-3煤萬噸，其中優質5-2煤產量逐漸減少，4-3煤逐年增產。4-3煤具有黏土礦物含量高，粒度細，矸石量大且易泥化，灰分高等特點，原煤水分高不利于篩分，篩分效率變差，導致細煤泥灰分逐漸升高且產率增加，造成選煤廠煤泥水處理系統壓力增大，這些細粒與極細粒含量的增加，直接導致濃縮池煤泥沉降效果變差，濃縮池爬架扭矩升高，溢流水變黑;壓濾上料困難，成餅反吹變差，水分增加排出困難。嚴重制約煤泥水處理效率，且黏土類礦物含量越高，煤泥水處理效率越低。

2 對影響煤泥系統優化改造

2.1 對原煤分級篩的優化改造

榆家梁選煤廠原煤分級由5臺香蕉篩，分別為2#篩分2臺，1#篩分3臺，其中1#篩分兩臺篩機設計為單溜槽給料，受篩面寬度的影響，不能實現全寬給料，致使篩機出現偏載，加之溜槽安裝的不合理，篩后篩面未能全部利用，從而大大影響篩分效率，2021年通過對兩臺篩機的給料溜槽改造，由單溜槽給料，該造為雙溜槽給料，通過配篩插板的合理調整，實現了全寬給料，且在安裝溜槽角度的調整，實現了篩面的全部利用，消除了偏載帶來篩分效率低的情況。同時對其中一臺篩機安裝預篩分插板溜槽，通過預篩分一部分煤泥直接成為篩下物，降低篩機給料的煤泥量。另外原煤水分高，直接影響篩分效率，原煤分級篩給料膠帶機的副溜槽大量煤泥是通過清掃水沖洗進入分級篩，這樣就增加了原煤水分，造成篩孔堵塞，降低篩分效率，通過改造副溜槽煤泥的清理方式直接經煤泥管道進入煤泥水系統進行處理，通過原煤分級篩給料的改造，篩分效率在原來的基礎上提高了2%，大大降低了進入分選系統矸石細泥含量，效果顯著。

2.2對矸石泥處理工藝優化

（1）矸石泥化是影響煤泥水處理系統的直接因素，通過對矸石脫水脫介篩及矸石膠帶機回煤矸石泥處理過程的優化，主要通過新型脫水型篩板，將矸石篩二層條縫篩板由原來的0.5mm更換為0.35mm，矸石泥的大量及時排出，降低了系統內矸石泥的循環量。同時改造了脫介噴水噴頭，安裝新型水量小，壓力大的噴頭，在保證脫介的情況下，降低了噴水量，減少了矸石細泥進入煤泥系統，效果顯著。

（2）將兩條轉載的矸石膠帶機矸石泥回收路徑進行了優化，將原來直接進入稀介質泵坑，稀介質泵坑磁選后進行回收，現通過對管道的優化，將矸石泥回收到矸石泥泵坑泵，同時也將煤泥離心機的濾液水優化到回收泵坑，由泵坑在轉載至矸石篩出料端脫水后直接排放。通過改造有效緩解了煤泥水泥化現象，提升了煤泥水處理效率。

2.3對濃縮池給藥系統優化

（1）凝聚劑聚合氯化鋁（陽離子）與絮凝劑聚丙烯酰胺（陰離子）藥劑添加點的改造，陽離子的制藥系統原來在二樓，添加點通過管道加入濃縮池入料的煤泥管中，且距濃縮池穩流桶距離較短，不能與煤泥水充分混合，現通過在主廠房的三樓新安裝一套陽離子制藥系統，添加點通過管道直接進入煤泥系統的篦料箱，較之前能與煤泥充分的融合，同時加粗給藥管，不受加藥量的影響;陰離子的添加點也由原煤管道內的添加，改造到距離濃縮池15米遠的煤泥管道內，且實現了添加藥劑量的可視化，可以直觀的觀察給藥頻率實際藥劑的藥量，同時實現了陽離子與煤泥水的先混合，陰離子與煤泥水的后混合，通過添加點的優化改造，保證了藥劑與煤泥水的徹底融合，延長藥效作用時間，充分發揮了藥效作用，實現了煤泥水的有效沉降，壓濾系統的高效處理。

（2）藥劑添加的比例控制，通過大量煤泥沉降實驗，得出經驗陽離子給藥量是陰離子給藥量的2倍較為合適，濃縮池煤泥的沉降速度快，溢流的澄清濃度小，濃度為5g/m3，。陰離子原來使用純國產聚丙烯酰胺，此藥劑絮凝的分子量小，僅有1200萬，不能滿足濃縮池煤泥水的正常沉降，現采購一部分進口聚丙烯酰胺，此藥劑絮凝的分子量為2000萬以上遠大于國產藥劑，對于濃縮池煤泥水的沉降效果顯著，也通過大量煤泥沉降實驗，使用國產與進口藥劑1：2的比例制藥添加，既減少使用純進口藥劑成本的增加，也能保證濃縮池煤泥水的正常沉降。同時濃縮池安裝新技術設備濃縮池澄清層厚度檢測儀，通過澄清層厚度的變化，及時合理調整給藥量，保證澄清水層厚度不少于2米，扭矩盤爬架地位不大于25%，溢流濃度不得超過20g/m3。比例調整后濃縮池底流濃度也由300g/L增加至500g/L，增加了壓濾機濾餅的成餅厚度，壓濾機處理效率明顯提高。

2.4管理優化

鑒于榆家梁選煤廠4-3煤的特性，以及礦井周期性出現搬家倒面，過構造淋水大，割頂割低厚的現象，可通過及時與礦井溝通，優化采煤工藝，降低割頂割低厚度，降低原煤的矸石量從而減少煤泥系統的矸石泥量，淋水較大，采取有效措施，減少淋水進入原煤，從而降低水分大造成篩分效率低煤泥處理系統的影響。同時可通過給煤機靈活控制4-3煤與5-2煤的入選比例，減少進入入選系統的矸石量。還有，通過對壓濾機濾布的更換，由原300目濾布更換為200目濾布，比例為200目與300目1：1，提高了壓濾濾布的疏水性，也提高了壓濾機的處理效率。

結語

榆家梁選煤廠通過對煤泥水處理系統存在問題的分析，通過對原煤分級篩的優化改造，提高篩分效率，減少矸石細泥含量進入煤泥系統。對矸石泥處理工藝優化，通過矸石篩使用新型篩板，矸石泥回收途徑的優化，有效緩解了煤泥水泥化現象，提升了煤泥水處理效率。對濃縮池給藥系統，給藥點給藥比例的優化，保證濃縮池煤泥水的正常沉降，也使壓濾機處理效率明顯提高。也通過管理方面與礦井的溝通，調整比例，也提高了煤泥水系統處理效率，改造優化后，提升了煤泥水的處理能力，保證了選煤廠的正常入選生產。

參考文獻：

[1]謝光元. 選礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001，547-582 .

[2]李小鵬. 煤泥系統提質增效優化實踐[J].潔凈煤技術，2021，（27），32-34.

作者簡介：劉明亮（1982-），男，陜西榆林人，工程師，研究方向為煤炭洗選加工、智能選煤廠建設。