浮選精煤加壓過濾機濾液系統優化探討

許志鵬

（華陽集團二礦選煤廠， 山西 陽泉 045000）

引言

近年來加壓過濾機是選煤廠較為廣泛應用的浮選精煤脫水設備，其濾餅水分低于快開壓濾機和真空過濾機。在煤礦生產過程中，加壓過濾機濾液無法直接作為循環水利用，再加上濾布、濾扇等部件的磨損，導致部分煤泥進入濾液內，引發濾液跑粗，不利于生產過程的順利進行。如果直接將濾液返回浮選入料，并形成閉環循環系統，則浮選入料粒度組成將變細，會增大過濾難度，濾液內的細粒精煤也會損失掉，不利于浮選效果、精煤產率等的提升。

綜上，必須進行浮選精煤加壓過濾機濾液系統的改進優化，提升濾液處理效率，避免濾液對煤礦生產系統造成不利影響。

1 某選煤廠生產現狀

某選煤廠浮選精煤主要應用加壓過濾機過濾，濾液返回礦漿預處理器內后二次進入浮選機，導致加壓過濾機濾液濃度較高，濾液灰分也比浮選精煤灰分高，煤泥粒度過細，其中粒度在0.045 mm 以下的煤粒占比最高，如表1 所示。濾液二次進入浮選后成為加壓過濾機濾液的可能性相當大，部分低灰分細煤泥必將進入浮選尾礦而損失，未損失的細煤泥循環于浮選系統內也會惡化分選效果和加壓過濾機過濾效果，增高浮選精煤水分。

表1 選煤廠加壓過濾機濾液中煤泥粒度

該選煤廠以細粒度且含有大量黏滯性泡沫的浮選精礦作為加壓過濾機入料，為保證運行效率，在其中摻加脫泥處理的粗精煤。通過分析其入料粒度可以看出，該加壓過濾機入料粒度較細，并包含粒度在0.5 mm 以上的粒料。如果遇加壓過濾布破碎，則濾液內粒度在0.5 mm 以上粒料的含量便會增加。這種濾液進入循環水系統內便會導致水池積煤，降低循環水質量。若直接以其為浮選入料則粒度0.5 mm 以上的粒料無法充分回收，煤泥灰分無法保證。為此必須從設備和工藝兩個角度進行優化。

2 濾液處理工藝優化

根據浮選工藝特征及對該選煤廠浮選精煤加壓過濾濾液的分析，提出開路處理和閉路循環兩種工藝優化方案：前者主要利用加壓過濾機濾液水清的優勢，增設一套精煤壓濾機系統，進行濾液二次處理；后者則根據現有工藝，將濾液粒度控制后使其二次進入浮選系統，達到閉路循環的目的[1]。

開路處理方案必須增設一套精煤壓濾機處理系統，并且要與現有運輸系統良好銜接，投資成本高，占地空間大。而改造現有工藝流程使其閉路循環的方案雖然會使系統內細粒煤泥含量增加，但經濟性和占地空間方面均優于前一方案。綜上，該選煤廠主要采用閉路循環方案進行濾液處理工藝優化。

3 濾液處理系統優化

3.1 工藝系統優化

該選煤廠細粒脫水工藝主要包括粗煤泥脫水系統和加壓過濾機脫水系統兩個部分，此次改造主要針對以上兩個系統進行。從改造前的工藝流程圖中可以看出，加壓過濾機濾液走向主要有兩個：一是進入浮選入料桶，二是進入循環水池。過濾機濾液進入浮選入料桶后將引發浮選跑粗現象，而進入循環水池則會導致循環水污染。若將濾液直接打入粗精煤集料桶，經粗精煤水力旋流器處理，則其入選入料粒度將很容易控制，也不會造成循環水污染。為此，應遵循以上改進思路調整濾液走向，優化粗煤泥脫水及加壓過濾機脫水工藝系統。

經過以上措施改進后，雖然解決了加壓過濾機濾液所引發的跑煤、跑粗等問題，但也引發了粗精煤集料桶液位不穩[2]、分級設備水力旋流器運行不穩定等問題。為此，還必須增設液位自動控制裝置，達到粗精煤集料桶液位穩定、水力旋流器運行效果改善等目的。

3.2 控制設備優化

三臺加壓過濾機濾液與TBS 溢流共同構成粗精煤集料桶入料，在加壓過濾機開啟臺數不確定情況下，濾液流量也極不穩定。分選物料性質對TBS 溢流量有較大影響，分選物料質量較好時溢流量較大，反之則溢流量小。為保證旋流器入料過程的穩定性，集料桶內液位必須符合條件。但是在諸多不穩定因素的綜合作用下，提高泵流量會導致抽空及旋流器性能失穩，降低泵流量又會引發冒桶。為此，必須在粗精煤集料桶上增設液位控制系統，該系統主要由補水閥門、限位開關和液位計等部件組成。精煤磁尾桶內所增設的液位計上、下限位分別為70%和30%[3]，一旦液位低至總液位的30%時液位計便會發出補水信號，閥門接收到該信號后自動開啟補水。而當液位超出總液位的70%時，液位計便發出關閉信號，閥門自動關閉。通過以上操作達到液位自動調整和穩定的目的，集料桶液位自動控制系統簡圖，如圖1 所示。

圖1 集料桶液位控制系統設計圖

在此設計下，集料桶液位高低主要依靠入料泵開閉控制，當集料桶液位較低時，液位計會接觸到煤泥桶下部開關，信號會同時傳輸至遠程控制箱，在其控制下閥門開啟。相反，當集料桶液位升高時，液位計將隨之上升并接觸到煤泥桶上部開關，遠程控制箱接收到信號后將通過電動機控制以關閉閥門。通過以上自動操作，能有效避免集料桶液位抽空，并確保集料桶內煤料入料量能與水力旋流器運行相匹配。

4 運行效果

按照本文所提出的設計思路進行該選煤廠加壓過濾機濾液系統優化改進后，加壓過濾機因濾布破損引發濾液跑粗以及因浮選跑粗所造成煤泥灰分較低等問題得到了有效解決，煤泥灰分從改進前的55%提升至目前的62%。濾液中高灰細泥充分拋除，分選效果顯著改善。

按照該選煤廠2020 年煤泥產量64 000 t 計，若回收的精煤灰分按10%確定，則可從原煤泥中回收精煤6 400 t。按照煤泥180 元/t、精煤660 元/t 的市場價格統計，則當年可為該選煤廠多創造直接經濟效益340 萬元。

5 結語

選煤廠結合自身工藝特點所進行的浮選精煤加壓過濾機濾液系統工藝及設備的改進優化，保證了濾液閉路循環的實現，并有效消除了加壓過濾機濾液跑粗而對浮選效果的不利影響。通過引入入料液位自動控制系統，可達到液位自動調整和穩定的目的，有效避免集料桶液位抽空。

本文所提出的優化設計思路既適用于浮選精煤加壓過濾機濾液系統改進，對于礦用其他不平衡入料系統自動化改進也具有普遍適用性。