馬宇鵬

（山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)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(jīng)濟(jì)的技術(shù)，是未來增強(qiáng)選煤效果的主要發(fā)展趨勢。其中，煤泥浮選是煤炭洗選的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，備受選煤廠的關(guān)注。隨著煤炭開采深度和自動(dòng)化水平的增加，高灰細(xì)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(jìn)行改造，并對改造后的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)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(chǎn)品具有硫分低、磷分低、熱量高和質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)勢。該選煤廠的主要分選工藝流程為，原煤三產(chǎn)品重介—煤泥浮選—尾煤壓濾3個(gè)環(huán)節(jié)。

原煤經(jīng)吊篩進(jìn)行分級篩選后進(jìn)入破碎機(jī)，經(jīng)破碎處理后皮，帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入無壓三產(chǎn)品重介旋流器的主洗選設(shè)備中，得到精煤、中煤以及煤矸石3種產(chǎn)物。煤矸石經(jīng)脫介篩脫介后進(jìn)入磁選機(jī)中，經(jīng)磁選后得到煤泥進(jìn)入濃縮機(jī)中；中煤經(jīng)弧形篩、中煤脫介篩和磁選機(jī)后進(jìn)入煤泥濃縮機(jī)，并經(jīng)濃縮過濾后得到煤泥，夾雜的水進(jìn)行回收再利用；精煤經(jīng)弧形篩、脫介篩、磁選機(jī)后得到的煤泥進(jìn)行處理。原煤經(jīng)三產(chǎn)品重介旋流器洗選所得的煤泥進(jìn)行浮選，隨著磁窯溝選煤廠機(jī)械化水平的不斷提升，在洗選期間產(chǎn)生的原生煤泥量不斷增加，加上所產(chǎn)生的次生煤泥，導(dǎo)致浮選工藝中精煤的灰分無法采取有效手段降低，進(jìn)而影響選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益[2]。此外，磁窯溝洗煤廠浮選工藝相關(guān)的加壓過濾設(shè)備耗能較大，過濾效果較差，導(dǎo)致精煤混入尾煤中造成能源的浪費(fèi)。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(jìn)行改造并優(yōu)化。

2 煤泥水處理工藝現(xiàn)狀分析

磁窯溝洗煤廠當(dāng)前煤泥水處理工藝流程為，精煤磁選機(jī)產(chǎn)物和精煤脫水產(chǎn)物經(jīng)弧形篩處理后，通過煤泥濃縮機(jī)進(jìn)入浮選系統(tǒng)中，當(dāng)前浮選系統(tǒng)所選用的主要設(shè)備為XJX-T12型攪拌浮選機(jī)。

經(jīng)浮選工藝后煤泥的產(chǎn)率僅為8.42%，灰分比例僅為33.61%。煤泥水在實(shí)際處理過程中由于受到二次破碎、泥化等原因，導(dǎo)致煤泥的粒度發(fā)生變化。因此，需通過對浮選工藝的洗選效果進(jìn)行分析，進(jìn)而了解當(dāng)前煤泥水處理工藝與煤質(zhì)的匹配程度，即判斷當(dāng)前煤泥水處理工藝是否適用于選煤廠當(dāng)前的煤質(zhì)特征。

磁窯溝洗煤廠浮選工藝洗選現(xiàn)狀為：①浮選工藝環(huán)節(jié)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(jīng)濟(jì)效益；②由于當(dāng)前煤泥水處理工藝中的真空過濾機(jī)的脫水效果較差，導(dǎo)致浮選的精煤再次返回至原流程中，從而增加了設(shè)備運(yùn)行的能耗和浮選成本，最終影響精煤的產(chǎn)出率；③當(dāng)前煤泥水處理工藝中涉及到設(shè)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(dāng)前磁窯溝洗煤廠煤泥水處理工藝出現(xiàn)的問題，采用兩段預(yù)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(jìn)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(jī)尾礦經(jīng)弧形篩、振動(dòng)篩后進(jìn)入脫泥流程，經(jīng)浮選、沉降、二次浮選后經(jīng)壓濾機(jī)得到精煤泥和相應(yīng)的濾液。此外，中煤、煤矸石磁選機(jī)尾礦和煤泥重介旋流器尾礦經(jīng)濃縮機(jī)、離心機(jī)、二段濃縮機(jī)和壓濾機(jī)處理后得到煤泥和相關(guān)濾液。

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

表1 “2+2”煤泥水處理工藝設(shè)備統(tǒng)計(jì)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(yàn)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(biāo)進(jìn)行了對比，并對具體效益進(jìn)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(chǎn)物的指標(biāo)進(jìn)行對比，對比結(jié)果見表2。

由表2可知，經(jīng)對煤泥水處理工藝進(jìn)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(yùn)輸成本，從而達(dá)到增加選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的目的。

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

4.2 經(jīng)濟(jì)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(chǎn)率[5]。經(jīng)實(shí)踐表明，煤泥水處理工藝改造后，精煤產(chǎn)率增加10%左右。水電為選煤廠生產(chǎn)的主要能耗，經(jīng)對煤泥水處理工藝中涉及到的設(shè)備進(jìn)行改造，沉降式壓濾機(jī)的洗選每噸煤的耗電量為7 kwh，而原真空過濾機(jī)的耗電量為22 kwh，估算每年可節(jié)約電費(fèi)約為270萬元。改造后的煤泥水處理工藝可對過濾水進(jìn)行循環(huán)利用，從而達(dá)到節(jié)水的目的，經(jīng)估算每年可節(jié)約水費(fèi)約2萬元。

5 結(jié) 論

（1）將傳統(tǒng)煤泥水處理工藝采用“2+2”模式進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)兩段預(yù)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(shè)備進(jìn)行改造，在原攪拌式浮選機(jī)的基礎(chǔ)上增加了噴射式浮選機(jī)，將原真空過濾機(jī)替換為沉降過濾式離心機(jī)和快開壓濾機(jī)。

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