選煤廠煤泥水系統(tǒng)濃縮工藝的優(yōu)化改造實(shí)踐

郭 濤

（山西省高平市科興云泉煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

1 工程概況

科興云泉煤業(yè)有限公司礦井選煤廠年入洗120萬t 原煤，采用“重介”洗選工藝，煤泥水采用“濃縮+壓濾”處理后返回生產(chǎn)利用。廠區(qū)內(nèi)建一個(gè)1320 m3的事故水池；洗煤車間內(nèi)設(shè)50 m3的廢水集中水池，用于收集地板沖洗、設(shè)備沖洗水以及煤泥臨時(shí)堆場產(chǎn)生的淋控水等。云泉煤業(yè)選煤廠為礦井型選煤廠，洗選原煤均來自云泉煤業(yè)，主要產(chǎn)品有：＜50 mm 粒級特低灰精煤、混煤、矸石。

原洗選工藝：按200 mm 預(yù)先篩分，篩上＞200 mm 塊煤經(jīng)手選揀矸成為特大塊產(chǎn)品；篩下200～0 mm 原煤再進(jìn)行13 mm 干式分級；200～13 mm 塊煤經(jīng)3 mm 脫泥篩后，進(jìn)入快煤淺槽重介質(zhì)分選機(jī)分選（入料段寬度3.0 m，刮板寬度1.2 mm）；＜13 mm 的末煤經(jīng)1.5 mm 脫泥篩后，入有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選；＜1.5 mm 煤泥采用水力分級旋流器分級后（粒度為0.2 mm），1.5～0.2 mm 粗煤泥由煤泥離心機(jī)脫水回收，＜0.2 mm 細(xì)煤泥由加壓過濾機(jī)脫水回收。

2 煤泥水處理系統(tǒng)存在問題及原因分析

隨著云泉煤業(yè)井下開采條件的變化，原煤中的＜0.5 mm 粉煤比例在不斷增大，導(dǎo)致了選煤工藝中煤泥水處理系統(tǒng)的負(fù)荷大幅度增大，降低了選煤廠的處理能力。云泉煤業(yè)選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)采用兩段濃縮工藝，流程圖如圖1。

圖1 煤泥水處理系統(tǒng)兩段濃縮工藝流程示意圖

煤泥水一段濃縮設(shè)置1 臺Φ30 m 中心傳動濃縮機(jī)進(jìn)行處理，煤泥水溢流二段濃縮設(shè)置2 臺Φ30 m 中心傳動濃縮機(jī)并聯(lián)進(jìn)行處理。兩段濃縮工藝可增大煤泥水濃縮沉降有效面積，但是當(dāng)原煤中粉煤比例增大后，兩段濃縮工藝出現(xiàn)了較多問題。

2.1 工藝設(shè)計(jì)問題

兩段濃縮工藝中一段濃縮底流粗粒級含量較大，而二段濃縮底流細(xì)粒級含量較大，一般對于一段濃縮底流和二段濃縮底流應(yīng)分開采用不同的過濾機(jī)設(shè)備進(jìn)行處理。但是該選煤廠將一段濃縮底流和二段濃縮底流全部統(tǒng)一采用4 臺HBF-S120/10 型加壓過濾機(jī)進(jìn)行處理。從實(shí)踐應(yīng)用效果來看，該設(shè)備處理一段濃縮底流效果較為理想，但處理二段濃縮底流效果不佳，主要表現(xiàn)為處理能力低、濾餅水分高、濾液濃度高等問題。

2.2 現(xiàn)場操作問題

2.2.1 加壓過濾機(jī)的入料配比不均勻

在煤泥水處理系統(tǒng)工作時(shí)， 3 臺中心傳動濃縮機(jī)同時(shí)運(yùn)行，產(chǎn)生3 處底流，但處理底流的4 臺加壓過濾機(jī)一共只設(shè)置了2 座入料桶。如果將一段濃縮底流均勻分配至2 座入料桶內(nèi)，保障4 臺加壓過濾機(jī)入料配比的均勻性，是非常難以控制的，如果現(xiàn)場操作控制不好，就會降低加壓過濾機(jī)對濃縮底流的處理效果和處理效率。1 號、2 號濃縮池底流小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表1 和表2。

表1 1 號濃縮池底流小篩分試驗(yàn)結(jié)果表

從表1 和表2 數(shù)據(jù)可知，1 號濃縮池一段濃縮底流中粗顆粒含量較高（＞0.25 mm 累計(jì)45.7%），而2 號濃縮池二段濃縮底流中粗顆粒含量較低（＞0.25 mm 累計(jì)16.8%）。由此可見一段濃縮底流和二段濃縮底流粒度組成相差較大。因此，僅僅以二段濃縮底流作為加壓過濾機(jī)入料，處理效果不佳。

表2 2 號濃縮池底流小篩分試驗(yàn)結(jié)果表

2.2.2 藥劑消耗量不穩(wěn)定

考慮到一段濃縮機(jī)入料中粗顆粒含量較高，藥劑添加量較小，二段濃縮機(jī)的入料中極細(xì)顆粒含量較高，必須增加藥劑添加量。但是藥劑添加量的增加會導(dǎo)致濃縮底流粘度升高，影響加壓過濾機(jī)后的脫水問題，造成濾餅水分高、濾液濃度高等問題。

3 煤泥水系統(tǒng)濃縮工藝的優(yōu)化改造研究

針對兩段濃縮工藝存在的問題，將原兩段濃縮工藝優(yōu)化改造調(diào)整為單段濃縮工藝[1-6]。

3.1 現(xiàn)場改造方案分析

要實(shí)現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)的單段濃縮工藝，必須對濃縮池進(jìn)行并聯(lián)優(yōu)化改造設(shè)計(jì)，如圖2。以往采用的兩段濃縮工藝主要依靠濃縮池之間的標(biāo)高差來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)3 座濃縮池的入料閥門打開狀態(tài)下，煤泥水進(jìn)入濃縮機(jī)入料緩沖池后基于標(biāo)高差會直接進(jìn)入2號和3 號濃縮池。當(dāng)2 號和3 號濃縮池出現(xiàn)溢流時(shí)，1 號濃縮池液位距離溢流堰仍相差1.7 m。優(yōu)化改造調(diào)整方案為：在1 號濃縮池入料管道上安裝1 座液位槽，并增設(shè)1 個(gè)入料擋板，與1 號濃縮池溢流堰高度保持一致；調(diào)小2 號和3 號濃縮池入料閥門的開度。調(diào)整后，可以實(shí)現(xiàn)3 座濃縮池并聯(lián)使用。

圖2 濃縮池并聯(lián)優(yōu)化改造結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 現(xiàn)場操作方案優(yōu)化調(diào)整

3.2.1 濃縮池入料閥門控制

在濃縮池現(xiàn)場，崗位工作人員通過調(diào)整2 號和3 號濃縮池入料閥門的開度，來提升緩沖池內(nèi)的煤泥水液位，經(jīng)過液位槽擋板的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)1 號濃縮池的順利入料，并保持其入料的相對均勻性。

3.2.2 濃縮池底流控制

煤泥水經(jīng)單段濃縮工藝處理后，因3 座濃縮池并聯(lián)使用，3 座濃縮池的底流粒度組成基本一致，可以根據(jù)濃縮機(jī)的具體工作情況進(jìn)行底流處理。

3.2.3 藥劑添加量的控制

因1 號、2 號、3 號3 座濃縮池并聯(lián)使用，且實(shí)現(xiàn)單段濃縮工藝，入料的粒度基本一致。崗位工作人員在調(diào)整加藥量時(shí)，不需要基于入料性質(zhì)的不同進(jìn)行分段考慮調(diào)整，只需要根據(jù)3 座濃縮池的實(shí)際入料量進(jìn)行調(diào)整即可。

4 改造效果分析

4.1 加壓過濾機(jī)的效率及效果提升

選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造為單段濃縮工藝后，HBF-S120/10 型加壓過濾機(jī)的處理效果有了明顯改善，處理能力大幅度提高。改造前后HBF-S120/10 型加壓過濾機(jī)處理情況對比見表3。

表3 改造前后HBF-S120/10 型加壓過濾機(jī)處理情況對比

4.2 藥劑消耗降低

選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)改造為單段濃縮工藝后，濃縮機(jī)入料中藥劑的添加量及比例可以保持相對穩(wěn)定。單段濃縮工藝的應(yīng)用，使得濃縮機(jī)入料的粒度組成發(fā)生了變化，部分粗顆?？梢杂行У靥岣叱两邓俣?，降低藥劑消耗量。按120 萬t/a 的處理能力來計(jì)算，每年可以節(jié)約藥劑成本約1 萬元。

5 結(jié)語

云泉煤業(yè)選煤廠將兩段濃縮工藝優(yōu)化改造調(diào)整為單段濃縮工藝，有效改善了加壓過濾機(jī)的處理效果和處理能力，藥劑的添加量及比例可以保持相對穩(wěn)定，創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟(jì)效益。