選煤廠煤泥水處理工藝改進研究

田 鵬

（晉能控股煤業集團山西王家嶺煤業有限公司，山西 保德 036600）

引言

現階段選煤廠常用的洗選方式包括有重介選、浮選以及跳汰選等，在洗選過程中使用的洗選介質均為水或者水混合物[1-2]。根據已有成果顯示，洗選1 t 原煤時需要使用4 m3左右水，隨著礦井采掘深度增加以及先進化綜采設備應用，洗選原煤中煤泥、煤粉含量呈增大趨勢，洗選用水量會明顯增多[3-5]。煤泥水處理是需要注重下述兩點[6-9]：采用固液分離技術分離煤泥水中固體、液體，并將分離的水作為循環水，實現洗水閉路循環；排放煤泥水時，必須確保水質滿足相關標準要求，不能對環境造成污染。

高頻篩具備有具備效率高、處理能力大、設備穩定性強等優點，通過振動篩可破壞礦漿表明張力，從而為固液分離創造良好條件。將高頻篩應用到選煤廠煤泥水處理中，可實現煤泥水閉路循環并提高煤泥回收率。

1 選煤廠煤泥回收系統分析

某選煤廠具備洗選2.4 Mt/a 的洗選能力，主要洗選設備包括有：淺槽重介分選機（分選塊煤）、旋流器（分選末煤）、壓濾機（分選煤泥）。隨著選煤廠洗選煤質出現變化，煤泥水系統煤泥水處理量大、長期高負荷（超負荷）運行，如何有效提高煤泥水系統系統處理能力，是選煤廠生產過程中面臨的現實問題之一，因此需要對煤泥水處理系統進行針對性改造。

1.1 煤泥水處理系統現狀分析

選煤廠洗選過程中將粒徑1.0 mm 以內的煤泥均通過煤泥水處理系統進行處理，具體處理流程為：煤泥水先用分級旋流器處理，并用篩網1.0 mm 弧形篩過了，弧形篩篩篩上物則經離心機脫水后外運；底流則通過濃縮池、壓濾機處理，生產流程如圖1 所示。

圖1 煤泥水處理系統流程

1.2 系統存在問題分析

選煤廠生產系統中末煤全部進行分選時，粒徑1.0 mm 煤泥通過濃縮池、壓濾機進行處理，處理系統中設備均按照原設計采購、安裝。受到入選原煤煤泥以及粒徑變化影響，煤泥產量由設計之初的14.82%增加至17.07%。選煤廠壓濾機在超負荷狀態運行，導致部分煤泥在濃縮池底部沉積。為維持選煤廠煤泥水處理系統高效運行，現階段采取的措施主要為限制原煤洗選量，此種方式會給選煤廠洗選量帶來制約，影響經濟效益。

2 煤泥回收系統改造

2.1 改造策略

根據選煤廠生產情況，煤炭洗選過程中煤泥來源途徑為：塊煤脫泥（占比3.02%）、末煤脫泥（占比12.01%）以及次生煤泥（占比2.04%）等，煤泥產量占比達到17.07%左右。減少濃縮池內煤泥量可有效減輕后續壓濾機處理負載，提高煤泥系統運行可靠性及效率。掌握煤泥內粒徑分布情況，可指導后續工藝改進方案制定，下頁表1 為煤泥篩分結果。

從表1 看出，粒徑0.5～1.0 mm、0.25～1.0 mm 煤泥含量占比分別為26.14%、58.18%。根據其他選煤廠類似情況下處理經驗，提出用高頻篩對粗煤泥進行回收，細煤泥則進入到壓濾機進行處理。僅回收粗煤泥主要考慮粒徑0.25 mm 以內的細煤泥回收難度高。用高頻篩對粗煤泥進行回收后，一方面增加粗煤泥回收率，減少進入到濃縮池內煤泥量；同時回收的粗煤泥可依據煤質情況及市場需求。

表1 煤泥篩分結果

2.2 改造方案

高頻篩結構組成按照功能劃分可細分為:預脫水區、濾層形成區以及過濾脫水區，具體結構組成如圖2 所示。

圖2 高頻篩結構組成圖

1）預脫水區。該區域主要對礦漿預脫水，通過預脫水區后礦漿內約有35%水分排出，并可為后續濾層形成區形成創造較好條件。

2）濾層形成區。在濾層形成區內，在設定合理的振動影響下，粗顆粒在篩網上形成一層濾層，該濾層可起到過濾、脫水作用。

3）過濾脫水區。在礦漿連續給入以及振動篩振動作用下，濾層形成區上部濾層及礦漿會進入到過濾脫水區，在篩網傾角以及濾料沉淀脫水等因素共同作用下，過濾脫水區越靠近排料端方向，篩網上物料運行速度越小；在過濾脫水區產生一定擠壓力，提高脫水效果。

在原有的煤泥水處理環節中增加布置2 臺GPS2425 高頻篩，具體安裝位置位于3 樓的弧形篩以及5 樓的水力旋流器間。水力旋流器底流大，導致高頻篩僅可占用少量空間，因此高頻篩處理部分低流，剩余的低流則用弧形篩處理。為提高弧形篩處理效果，將篩板由0.75 mm 更換為0.5 mm。改進后處理流程如圖3 所示。

圖3 改進后煤泥水處理系統工藝流程

由于對煤泥水處理系統進行改進屬于后期改造項目，受到選煤廠原有廠房安排、設備及管線布局等限制，導致高頻篩安裝空間受限。因此，在對煤泥水處理系統改進中僅采用占用空間較小的2 臺高頻篩，并對安裝好的高頻篩進行調試、試運行。通過2 臺弧形篩、2 臺旋流器聯合對旋流器底流進行處理，分流效果線顯著；改進后的弧形篩、高頻篩可實現選煤廠洗選環節所有煤泥水處理，并實現粒徑0.5～1.0 mm 煤泥全部回收。

2.3 現場應用效果

選煤廠煤泥產生率按照17.07%計算，按照現階段的洗選能力則年可產生約40.8 萬t 煤泥，粒徑0.5～1.0 m 煤泥占比約為26.14%，則通過對煤泥水處理系統進行改進全年可回收約10.7 萬t 煤泥。根據產品品質需要，將煤泥與末煤混合銷售，可顯著提高選煤廠生產效益，同時煤泥水處理系統改進后可有效解決末煤全部入選時煤泥產生量大、選煤廠煤泥水處理能力不滿足要求問題。

3 結語

選煤廠生產過程中各個設備環環相扣，若某一環節生產效率受到制約則會影響生產效率。針對該選煤廠煤泥水處理環節中存在問題以及處理系統設備布置情況，提出將2 臺型號GPS2425 高頻篩應用到煤泥水處理中，通過GPS2425 高頻篩對水力旋流器中部分底流中粗煤泥進行回收，從而降低后續弧形篩處理工作量；文中所提改進技術方案具備投資小、成本低等優點，可有助于選煤廠實現洗水閉路循環并改善選煤廠生產環境。