三交河煤矿选煤厂浮选精煤脱水工艺及方案优化

吴国平

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

霍州煤电集团有限公司三交河煤矿选煤厂属矿井型炼焦煤选煤厂，原设计规模为3.0 Mt/a，生产采用预先脱泥有压三产品重介旋流器+煤泥浮选+尾煤浓缩压滤联合工艺流程。近年来，随着矿井开采深度的延伸，原煤中煤泥含量明显增加，为此选煤厂对煤泥水系统进行了改造：将原有浮选机更换成浮选效果更好的XJM-S浮选机；将原有5台尾煤压滤机更换成5台500 mm2高效节能快开压滤机，用以处理二段浓缩机底流；同时，还增加2台LWZ1200X1800A沉降过滤离心机处理一段浓缩机底流。其中5台高效节能快开压滤机中的2台与2台沉降过滤离心机中的1台既可处理尾煤，也可配合原有2台96 m2加压过滤机处理浮选精煤。

1 浮选精煤脱水现存问题

三交河煤矿选煤厂现行浮选精煤脱水工艺见图1。为了实现浮选精煤脱水过程的自动控制以及脱水后产品均匀掺入精煤产品[1-2]，选煤厂原计划主要用2台加压过滤机处理浮选精煤，当加压过滤机检修时，用1台沉降过滤离心机或2台高效节能快开压滤机作为辅助设备处理浮选精煤。在实际生产中存在以下问题：

(1)2台加压过滤机是最初选煤厂建设时配置的，使用年限较长，设备老化严重，故障率较高，在实际生产中经常因为故障而影响浮选精煤脱水，导致浮选精矿池溢流，影响选煤厂生产。同时由于故障率较高、附属设备较多，除操作室的操作员外，现场还需指派专人对2台设备进行巡查与维护，生产管理较为不便。

图1 现行浮选精煤脱水工艺流程

(2)加压过滤机生产成本较高，根据现场生产人员反映，生产1 t浮选精煤，包括检修费用在内的生产成本约为4元，非常影响选煤厂的经济效益。

(3)由于设备自身的特点，用加压过滤机或沉降过滤离心机处理浮选精煤时，滤液浓度一般较高[1-3]，若滤液直接返回尾煤浓缩机，会造成浮选精煤损失；如直接返回浮选入料池，则会造成细粒煤泥在浮选系统内部作无效循环，导致浮选系统煤泥水的恶化[4]，对浮选乃至整个煤泥水系统都会产生不利的影响。

(4)用压滤机处理浮选精煤时，由于其产品成饼状，卸料不连续[1,5]，并且水分较高，容易造成精煤仓堵塞，还可能使最终精煤产品因采样误差，导致灰分、水分等质量指标发生较大偏差。

2 浮选精煤脱水设备对比

为客观全面比较以上3种浮选精煤脱水设备的优缺点，对选煤厂一段时间内的实时生产数据进行了统计，对比结果如表1、表2所示。

表1 压滤机、加压过滤机和沉降过滤离心机使用情况综合对比表

表2 浮选精矿与滤液粒度组成表

由表1、表2的对比结果可看出，三种脱水设备各有优缺点：

(1)选煤厂的浮选精煤干煤泥量约为65 t/h，从处理量上看，单独使用2台加压过滤机或压滤机、加压过滤机与沉降过滤离心机组合使用，均能满足生产需要，单独使用两台压滤机不能满足要求。但是，由于加压过滤机或沉降过滤离心机细煤泥回收率低，导致滤液浓度较高，尤其是沉降过滤离心机滤液浓度，最高能达到100 g/L左右，与浮选入料浓度相近，滤液直接排入尾煤浓缩池将造成巨大的精煤损失。因此，加压过滤机与沉降过滤离心机不适合作为浮选精煤脱水的把关设备，而压滤机滤液浓度仅为5 g/L左右，可作为浮选精煤的最终固液分离设备。

(2)压滤机处理的浮选精煤水分相对较高，同时其产品成饼状，且卸料不连续，容易造成精煤仓堵塞，需要加设煤泥破碎机将其破碎,以使其均匀掺入精煤产品。

(3)由于附属设备较多(主要是空压机)，加压过滤机吨煤泥电耗达16～20 kW·h,加上故障率高，维修量大，导致其生产成本远高于压滤机与沉降过滤离心机。在相同处理量情况下,压滤机生产成本最低。

(4)在选煤厂生产管理上，沉降过滤离心机维修较为困难，尤其是其筛网，一般需要返厂维修，如果选煤厂设有备用筛网，可方便更换，一般不影响生产。压滤机与加压过滤机主要维修是对滤布的清洗与更换，相对压滤机，加压过滤机维修量较大。

综合以上对比分析可知，压滤机的优点是：生产成本、维修量较低，并可作为浮选精煤脱水最终的把关设备，其主要缺点是产品成饼状，卸料不连续，且产品水分较高；加压过滤机与沉降过滤离心机的优点是单机处理大、产品松散，水分较低，其主要缺点是滤液浓度较高，不能作为浮选精煤脱水最终的把关设备，并且加压过滤机还具有维修量大、生产成本高等缺点。

3 浮选精煤脱水优化方案

基于实际生产数据与浮选精煤脱水设备优缺点分析，对三交河煤矿选煤厂浮选精煤脱水工艺提出了优化方案。优化后的浮选精煤脱水工艺流程如图2所示。

图2 优化后的浮选精煤脱水工艺流程

(1)首先采用沉降过滤离心机代替原有的加压过滤机处理浮选精煤，新增滤液桶，用于收集沉降过滤离心机产生的滤液，用2台高效节能快开压滤机处理滤液[4]。

(2)把原有的2台加压过滤机改成备用设备，仅当沉降过滤离心机出现故障、无法工作时，才临时利用2台加压过滤机处理浮选精煤。

(3)在2台压滤机的转载刮板运输机机头排料处增加2台煤泥破碎机对其产品进行破碎，以使浮选精煤均匀地掺入精煤产品中。

4 生产效果

浮选精煤脱水工艺优化后，按浮选精煤65 t/h的干煤泥量计算，选煤厂每年可节省约100万元的生产成本，同时还能大大降低排入浓缩机的滤液浓度，减轻后续煤泥水处理作业的工作压力。随着目前选煤技术发展趋势及环保要求的日益严格，煤泥水处理已经成为选煤厂的一个难题[7]，而浮选精煤脱水作为选煤厂煤泥水处理的重要环节，选择合适的脱水设备是决定其脱水效果的关键因素。三交河煤矿选煤厂浮选精煤脱水优化方案为存在类似问题的选煤厂提供了有益借鉴。

[1] 建瑞革，戴 华，叶楚峰，等.选煤厂煤泥脱水回收系统设备和工艺现状分析[J].煤炭加工与综合利用，2010(2)：14-18.

[2] 魏树海，郭 德.沉降过滤式离心机的优缺点及改进方向[J].煤矿机械，2012(7)：189-191.

[3] 蒋红美.加压过滤机对几种煤泥水及浮选精煤的适应性探讨[J].煤炭加工与综合利用，2008(2)：24-26.

[4] 许建中，穆高建，史英祥.吕梁山煤电公司洗煤厂浮选精煤脱水实践[J].选煤技术，2010(1)：48-50.

[5] 李香梅.KM500压滤机在王台选煤厂改造中的应用[J].科技情报开发与经济，2009(25)：209-211.

[6] 刘丽娜，杨新涛，李 峰.煤泥破碎机在浮选系统中的应用[J].山东煤炭科技， 2012(5)：55-56.

[7] 冉进才，陶东平，李延锋.选煤厂煤泥水处理问题及对策[J].选煤技术， 2003(1)：29-30.