柳湾选煤厂浮选精煤脱水系统改造方案探讨

杨刚军

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

汾西矿业集团公司柳湾矿井设计生产能力为5.0 Mt/a，采煤方法以综采和高档普采为主，井下分别设有10号、11号煤仓，实现分采分运，毛煤由主斜井带式输送机提升至地面。柳湾煤矿建矿较早，并且在2000年后进行了多次地面生产系统改扩建工程，与矿井配套建设的柳湾选煤厂现下辖两套选煤生产系统，分别是选煤一车间和选煤二车间。其中：选煤一车间于2003年建成投产，设计能力为1.80 Mt/a,经改扩建后生产能力达到3.80 Mt/a；选煤二车间于2007年新建，于2009年建成投产，设计规模为2.0 Mt/a。

选煤一车间采用脱泥有压三产品重介旋流器分选，粗煤泥由浓缩旋流器组回收，细煤泥采用φ5 m的微泡浮选柱处理，但在实际生产中，因浮选作业处理能力不足，后加设了一台两室16 m3的机械搅拌浮选机来共同处理细煤泥。浮选精煤采用1台96 m2的加压过滤机、2台350 m2快开式隔膜压滤机脱水处理。选煤二车间选煤工艺为：50～1 mm粒级原煤采用三产品重介旋流器分选，0.25～1 mm粒级煤泥采用TBS粗煤泥分选机分选，<0.25 mm粒级煤泥进入浮选。浮选精煤采用4台400 m2快开式隔膜压滤机脱水回收。

1 存在问题及分析

在生产中，柳湾选煤厂存在的主要问题是精煤水分高。该厂精煤产品质量指标要求为：精煤灰分≤10.50%、水分≤11.50%，主要用作炼焦煤，其销售精煤产品由50～1.0 mm粒级重介精煤、1～0.25 mm粒级粗煤泥、<0.25 mm粒级浮选精煤三部分组成。受矿井原煤质量影响，现综合精煤产率仅为48%，其中：50～1.0 mm粒级占30%，水分约为7.0%；1～0.25 mm粒级占3%左右，水分约为12.0%；<0.25 mm粒级浮选精煤约占15%左右，水分约为27.0%，综合精煤产品水分约为13.56%，超过质量要求2.05个百分点，使产品价格大受影响。

分析认为，造成精煤水分超标的原因主要是浮选精煤水分高。现有的选煤一、二车间主要依靠加压过滤机和快开压滤机对浮选精煤进行脱水处理，浮精水分的高低直接影响最终精煤产品水分。随着浮选精煤量的增加，现有压滤机脱水面积略显不足，而且还有煤泥跑粗、设备老化、滤布破损等多方面原因，最终导致压滤机的脱水效果很不理想，滤饼水分高达26.00%以上，最高时甚至可以达到30%左右。虽已对部分压滤机进行了局部调整或整体更换，但均未能有效解决浮选精煤水分偏高问题，因此对浮选精煤脱水设备的改造已经迫在眉睫。

2 改造方案

通过市场调研，目前应用较多的浮精脱水设备主要有三种：一是加压过滤机；二是压滤机；三是沉降离心脱水机。

加压过滤机是将一台特殊设计的真空过滤机置于一个密闭的压力容器中，由压缩空气作为过滤介质进行工作的固液分离设备。该机采用全自动化、智能化控制，操作简便，可实现连续排料，工作可靠，具有低能耗、低水分、低噪声、高产率、滤液浓度低等特点，但是设备体积大，设备投资和土建投资均高。

沉降过滤式离心脱水机是目前国内较为先进的细煤泥脱水设备，它主要是借助离心加速度来实现固液分离，并用螺旋刮刀进行卸料的一种脱水机械，是综合利用离心沉降和离心过滤两种原理的脱水设备。该设备无辅助设备，占地面积小，单机处理能力大，产品水分低，但滤液浓度较高，所以必须与压滤机联合使用才能保证细粒煤泥的回收效果。

鉴于选煤厂已有压滤机正常使用，因此本次改造优先选择增加沉降过滤式离心脱水机来处理浮选精煤，与原有浮精压滤机串联使用，通过增设脱水环节来进一步降低浮选精煤水分，达到最终降低精煤水分的目的。

2.1 工艺流程及布置方案

改造后的煤泥水处理工艺流程为：浮选机浮选后的浮选精矿经收集后统一进入浮选精矿桶(池)，然后通过泵给入沉降过滤式离心机进行脱水处理；脱水后的干煤泥直接掺入精煤产品胶带，滤液经收集后进入滤液桶(池)，再通过泵给入压滤机进一步脱水；压滤机滤液直接进入浓缩车间循环水池作为循环水复用，压滤产品掺入精煤产品胶带。

根据确定的改造方案，结合选煤一车间和选煤二车间的现有工艺布置情况，分别采取了相应的改造布置方案。本次改造本着降低投资的原则，全部在原有车间内进行，不再新建厂房。

(1)选煤一车间工艺布置方案。拆除原浮选车间内的403b#压滤机给料泵及404b#压滤机，在其空位新增两台离心机给料泵及两台沉降过滤式离心脱水机。将原浮选精矿池分隔为两个：一个仍作为浮选精矿池，由新增的两台离心机给料泵将浮选精矿分别给入两台沉降过滤式离心机脱水，脱水后的煤泥进入原406b#刮板输送机，转载掺入最终精煤产品中；另一个作为滤液池，将沉降过滤式离心机的滤液收集后，给入原404a#压滤机进一步脱水处理。

(2)选煤二车间工艺布置方案。拆除二车间主厂房内的2410#压滤机给料泵及2612#压滤机，在其空位新增两台离心机给料泵及两台沉降过滤式离心脱水机。浮选精矿全部进入原2408#浮选精矿桶，由新增的两台离心机给料泵将浮选精矿分别给入两台沉降过滤式离心机脱水，脱水后的煤泥进入原2618#刮板输送机，然后转载掺入最终精煤产品中。原2405#浮精桶作为滤液桶，将沉降过滤式离心机的滤液收集后给入厂房内原2610#、2611#精煤压滤机进一步脱水处理。

浮选精矿桶(池)与滤液桶(池)之间设有联通管及溢流堰，在浮选精矿桶(池)位较高时可将浮选精矿溢流至滤液桶(池)内，由压滤机直接进行脱水处理。

2.2 改造后的精煤产品水分预测

本次改造设计根据确定的改造工艺进行水分计算，各主要指标依据GB 50359—2005《煤炭洗选工程设计规范》与设备厂家保证值选取。

各脱水环节计算选取指标如下：离心机产品水分18%；压滤机产品水分24%，压滤机滤液中细煤泥量按占浮精总煤泥量的25%选取，则浮选精煤脱水后最终的水分为： 75%×18%+25%×24%=19.5%。

通过现场收集的数据，在选煤厂现有的洗选工艺条件下，选煤厂精煤中>0.25 mm粒级约占3%，水分约为12.0%；<0.25 mm粒级浮选精煤部分约占15%左右，通过改造脱水环节，浮精水分可降至19.5%。与改造之前采用压滤机直接脱水的情况相比，浮精水分降低约6～7个百分点，可使最终精煤产品水分降至11.22%，能满足精煤

产品水分≤11.50%的质量要求。

2.3 设备选型

本次改造设备选型完全按照工艺指标先进、系统可靠和高效低耗、设备配套合理、管理方便、运行成本低等原则，合理确定不均衡系数，保证浮精脱水环节的设备富裕能力。主要新增设备为沉降过滤式离心脱水机，型号为1420型，单机处理能力可达到40～50 t/h。压滤机全部利用原有设备，从而大大降低了改造投资。

3 结语

随着矿井开采深度的延伸，原煤煤质逐渐变差，原煤中煤泥含量逐渐升高，从而使煤泥总量不断增加，也使选煤厂浮选精煤水分高的问题越来越突出，浮选精煤水分日益成为制约选煤厂经济效益提高的重要因素。制定经济合理的煤泥分选和回收方案，选择合适的煤泥分选和回收设备，不仅可以保证煤泥水系统的高效运转，而且可提高精煤产品的质量及产率，从而为选煤厂创造出好的经济效益。