潘集选煤厂实现一级洗水闭路循环的主要经验

王恩生，李 勇，苑金朝，程翔锐，吴大为，殷志杰

（1.淮南矿业集团选煤分公司潘集选煤厂，安徽淮南 232082；2.北京国华科技集团有限公司，北京 101300）

1 概 述

2018年正式颁布实施的 GB／T35051-2018《选煤厂洗水闭路循环等级》是在煤炭行业MT／T810-1999《选煤厂洗水闭路循环等级》基础上重新修订并升级的国家标准。按照当前国内外选煤厂煤泥水处理工艺和设备水平以及我国具有代表性的选煤厂状况，该国家标准对等级的划分指标重新进行了界定。选煤厂洗水闭路循环等级划分的主要技术指标有 “单位补充水量”、“洗水浓度”、“煤泥回收”、 “缓冲水设施”、 “入选原料煤量达到设计能力的百分比”。

淮南矿业集团选煤分公司潘集选煤厂及配套铁路项目于2014年被安徽省列为861重点工程，该厂于2015年正式开工建设，2018年11月28日全面竣工投产。北京国华科技集团公司承担了潘集选煤厂的主厂房和浓缩车间的工程设计。该厂设计年入选原煤12.0 Mt，采用直径为1500 mm大型无压给料三产品重介质旋流器、煤泥重介、煤泥浮选的联合分选工艺，实现洗水闭路循环。设备全部自动化操作，工艺和设备国内一流，国际领先。该厂是目前亚洲单体建筑最大的炼焦煤选煤厂之一。

潘集选煤厂的煤泥水处理流程见图1。粗选浮选机尾矿和中煤磁选机尾矿进入一段浓缩机，该浓缩机实质上起到水力分级设备的功能，以含有大于0.045 mm粒级为主的底流，先经除杂弧形筛分级，以减缓粗颗粒对沉降过滤式离心机螺旋体的过度磨损，其筛上物至中煤脱介筛，筛下物进入离心机，脱水产物掺入末中煤（洗选混煤）。矸石磁选机的尾矿先经水力分级旋流器分级，其底流再由高频筛脱水回收，筛上物掺入粉矸石之中。进入二段浓缩机的尾矿水有以下几部分：①一段浓缩机溢流；② 精选浮选机尾矿；③沉降过滤式离心脱水机的滤液和离心液；④水力旋流器溢流和高频筛筛下水。

二段浓缩机的溢流一部分作为循环用水，另一部分进入净化浓缩机深度澄清，其溢流也作为循环用水，主要用于精选浮选机稀释水、全厂各类煤泥泵和介质泵的轴封水及清扫用水。二段浓缩机底流和净化浓缩机底流由压滤机回收脱水，压滤机滤液亦进入循环水。煤泥水处理各工艺设备的规格型号见表1。

由于煤泥水处理工艺的完善，加上良好的设备性能和操作工人的良好素质，选煤厂自投产之 日开始，就实现了一级洗水闭路循环。

图1 潘集选煤厂煤泥水流程示意

表1 煤泥水处理系统的工艺设备及规格型号

2 不向厂区外排放煤泥水及单位补水量

GB／T35051-2018《选煤厂洗水闭路循环等级》规定，各等级均不向厂区外排放煤泥水，单位补充水量的指标如表2所示。

表2 单位补水量指标

按照国家与环境保护相关的法规和标准，强制性要求任何选煤厂不得在任何时间以任何形式向厂区外排放煤泥水。要做到这点的关键之一，选煤厂洗水循环必须实现动态平衡。洗水平衡的含义可用下式表达：

生产补充加水量＝所有产品带走的水量-原料煤带进的水量-损失水量

损失水量是指滴、漏、渗或蒸发水量，由于这部分水量甚少，一般可忽略不计。

补加水量的多少与原料煤数量有极大关系。为了可以精确比较，GB／T35051-2018《选煤厂洗水闭路循环等级》中设立了单位补水量这项指标，其含义是湿法分选1 t原料煤，需向生产系统中补加的水量。也可理解为每1 t原料煤所分选出的产品水量之和，与这1 t原料煤所带进的水量差值。单位补充水量与入选下限和原料煤水分有关，这在洗水闭路循环等级中也相应做了限定。

潘集选煤厂2019年1—7月入洗原料煤和各选煤产品的水分（逐月加权平均值）见表3。

表3 原料煤和选煤产品水分

根据表3中数据及各选煤产品产量，可以计算出产品带走的水量和原料煤带进的水量，即可得到2019年1—7月潘集选煤厂单位补充水量为0.068 m3／t，此值小于一级洗水闭路循环界定值0.085 m3／t。此项指标也反映出潘集选煤厂的脱水工艺与设备的优越性，产品水分低、脱水率高。所以选煤厂产品带走的水量较少，单位补充水量也就随之减少。

3 煤泥回收和缓冲水设施

洗水闭路循环等级中对煤泥回收和缓冲水设施做了具体要求（见表4）。

表4 煤泥回收和缓冲水设施的具体要求

一级、二级的限定是根据选煤技术的进步及国家对环保工作的严格要求而制定的。21世纪以来，大部分新建选煤厂的工程设计中，的确是按照 “煤泥全部在厂房内机械回收”， “设有缓冲水池或浓缩机，并有完备的回水系统”这两项要求进行的，关键是这些设施投入使用后是否能够满足选煤厂实际生产的需要。至于三级的限定是考虑到一些在上世纪建成的选煤厂，使用机械化挖取装置的钢筋混凝土构筑的厂外煤泥沉淀池具体情况。

潘集选煤厂位于淮河北岸，为保护母亲河不受污染，在工程设计中就对煤泥回收和缓冲水设施做了周密的考虑。

（1）针对淮南矿区原料煤煤泥含量较多、矸石易泥化的特性，在压滤车间设有18台快开式隔膜压滤机，总压滤面积为16400 m2。来自二段浓缩机底流的尾煤泥经搅拌桶均质搅拌后，用泵送入压滤机，滤饼卸到带式输送机，由刮板输送机收集后转载到集料带式输送机上送入封闭的煤泥棚。该输送机可以实现煤泥多点卸料，以增加堆放场储量。所堆放的煤泥可以送至干燥机，烘干后的煤泥掺入中煤（混煤）。

（2）选煤厂设有1台半地下式布置的事故浓缩机，直径50 m，容积5800 m3，可容纳选煤厂最大设备的放水，并有完备的回水设施。

4 洗水浓度

众所周知，要实现洗水闭路循环，煤泥必须得到及时处理，而洗水浓度的高低就是最直接的反映。洗水浓度是影响选煤厂的主要矛盾方面，只有解决了洗水浓度的问题，其他问题才能迎刃而解。国际上煤泥水处理的最高水平是在清水选煤的状态下，实现洗水动态平衡、闭路循环。

GB／T35051-2018《选煤厂洗水闭路循环等级》中规定的洗水浓度指标见表5。因为不同的选煤方法对洗水浓度的敏感性不同，所以该表中重介质选煤和跳汰选煤的指标各不相同。

表5 洗水浓度

根据潘集选煤厂的全厂系统大检查资料，二段浓缩机和净化浓缩机的工艺效果见表6所示。

表6 二段浓缩机和净化浓缩机的工艺效果

由于潘集选煤厂采用了科学、合理的絮凝和凝聚技术，又有足够的煤泥水澄清浓缩面积，所以二段浓缩机溢流浓度仅为0.4 g／L。

淮南矿业集团所属炼焦煤选煤厂均设置了净化浓缩机，将部分二段浓缩机溢流引入，进行深度澄清，得到极为清净的澄清水，作为煤泥精选作业的稀释水、各类泵的轴封水及厂房车间扫地水。本次测定净化浓缩机溢流浓度为零，所以经综合计算全厂循环水浓度为0.36 g／L，名符其实地达到了清水选煤的最高水平。

从MT／T851-2011《选煤厂浓缩设备工艺效果评定方法》来看，评定潘集选煤厂的浓缩机工艺效果的三项指标如下：

（1）澄清系数。澄清系数的表达式为：

此指标直观地定量表征尾矿水澄清程度。二段浓缩机的澄清系数高达0.97，而净化浓缩机澄清系数更高达1.00。

（2）浓缩效率。选煤厂的澄清浓缩设备实质上属于固液分离设备范畴。从固液分离的角度出发，浓缩效率应是底流中固体产率越多越好，流体混杂率越少越好。

对于二段浓缩机，浓缩效率η＝92.13%；对于净化浓缩机，浓缩效率η＝99.92%。两者指标都很好。

（3）底流浓度。要为压滤机提供合适的入料浓度，所以浓缩机底流浓度亦是一项工艺指标。从试验测定来看，二段浓缩机的底流浓度偏低一些。

5 入选原料煤量达到设计（或核定）能力的比例

入选原料煤的数量也是一项是否可持续性实现洗水闭路循环的影响因素。选煤厂达到或超过设计（核定）能力，与未满负荷生产比较，工作难度显然不同，所以在GB／T35051-2018《选煤厂洗水闭路循环等级》中将此作为考核指标（见表7）。

表7 入选原料煤量达到设计（或核定）能力的比例

潘集选煤厂2019年1—7月入选原料煤量见表8，共计5654286 t。若按设计能力每月入选1.0 Mt原料煤计，入选量已达到设计能力的80.78%。

表8 潘集选煤厂2019年1—7月入洗原料煤量

6 结 语

选煤厂实现洗水闭路循环并非易事。作为一项系统工程，并要出色完成这一工程，首先，人是第一因素。潘集选煤厂虽是一座刚刚投产的特大型炼焦煤选煤厂，但所有员工都是从望峰岗等老选煤厂成建制的选拔而来，具有丰厚的技术管理水平和岗位操作技能，经过短暂的试生产，很快就掌握了煤泥水闭路循环的规律。

凭借淮南矿区多年来入选泥化程度较大的难选煤经验，以及矿业集团所属其他炼焦煤选煤厂的实践，在潘集选煤厂工程设计中做出了周密又慎重的决策，制定了完善的煤泥水处理工艺流程，选用了性能良好的设备，尤其是在关键环节，做到了留有余地，以适应不同条件的变化。

淮南潘集选煤厂洗水闭路循环等级达到了国标中的一级标准，这不但标志着我国选煤技术水平的提高，也标志着我国由选煤大国向选煤强国的目标迈进了一大步，这也是建国70年来几代选煤工作者辛勤工作的结果。