泊江海子選煤廠壓濾煤泥降水研究與實踐

趙海峰，張文東，孫 亮

(1.泊江海子煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000；2.淮礦芬雷公司 泊江海子選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯017000)

泊江海子選煤廠位于內(nèi)蒙古西部地區(qū)，2011年4月18日開工建設(shè)，2016年12月1日聯(lián)合試運轉(zhuǎn)。該選煤廠設(shè)計能力為10 Mt/a，選煤工藝為：200～13 mm粒級塊煤采用淺槽重介分選機分選，13～1.5 mm粒級末煤采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1.5～0 mm粒級煤泥采用濃縮分級旋流器回收，煤泥水采用兩段濃縮兩段回收工藝處理。入選原煤為低中灰、低硫、中高揮發(fā)分、高發(fā)熱量的不粘煤，還含有少量長焰煤，洗選加工后可作為優(yōu)質(zhì)動力煤，也可作為氣化用煤。該選煤廠壓濾煤泥水分在35%以上，當(dāng)原煤發(fā)熱量在18.84 MJ/kg以上時，壓濾煤泥被摻入洗選產(chǎn)品銷售；當(dāng)原煤發(fā)熱量在18.84 MJ/kg以下時，壓濾煤泥被單獨銷售。由于壓濾煤泥水分過高，嚴(yán)重影響摻配產(chǎn)品的質(zhì)量，進而影響洗選產(chǎn)品的銷售。此外，由于當(dāng)?shù)囟緶囟群艿?，煤泥易被凍結(jié)成塊，不利于后續(xù)裝卸和運輸?shù)忍幚?。因此，必須采取合理的技術(shù)措施，降低壓濾煤泥水分。

1 煤泥水處理原則流程

該選煤廠煤泥水采用一段濃縮+二段濃縮+凈化濃縮方式(圖1)處理，一段濃縮機底流采用振動弧形篩截粗，振動弧形篩的篩上物采用4臺LWZ1400×2000型沉降過濾離心脫水機回收；二段濃縮機和凈化濃縮機的底流采用4臺KZG600/2000-U型高效快開式隔膜壓濾機(以下簡稱KZG600/2000-U型快開壓濾機)回收，其濾液作為循環(huán)水[1-3]。沉降過濾離心脫水機回收的煤泥和粗煤泥一起作為普通動力煤的配煤，快開壓濾機回收的煤泥直接落地，也可以通過刮板輸送機摻入精煤。

圖1 泊江海子選煤廠煤泥水處理原則流程Fig.1 Basic flowsheet of the plant′s coal slurry treatment system

2 KZG600/2000-U型快開壓濾機

2.1 工作過程

在壓濾機工作時，液壓站將所有的濾板壓緊(在活動頭板與固定尾板之間)，相鄰濾板之間形成濾室。當(dāng)物料從尾板、頭板或中間等入料端孔以一定壓力給入后，不斷填充所有濾室直至填滿；在壓濾過程開始后，煤泥水借助入料壓力進行固液分離，大于篩網(wǎng)尺寸的固體顆粒留在濾室，其中的水和小于篩網(wǎng)尺寸的固體顆粒透過篩網(wǎng)，并沿濾板上的泄水溝排出成為濾液[4-6]；緊貼篩網(wǎng)的物料形成物料層，剩余水分只有透過致密的物料層和篩網(wǎng)才能成為濾液，此時絕大部分煤泥留在濾室內(nèi)；經(jīng)過一段時間的帶壓入料后，濾室內(nèi)煤泥的水分大部分被排出，不再有濾液流出，此時脫水過程完成。一般來說，脫水開始時濾液濃度較大，后期濾液濃度極低，甚至接近于清水[7-8]。

2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)與優(yōu)化

根據(jù)KZG600/2000-U型快開壓濾機工作過程和生產(chǎn)現(xiàn)場煤泥脫水需要，結(jié)合煤泥脫水效果影響因素分析，對快開壓濾機的濾板厚度和濾室深度[9-10]進行優(yōu)化。設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 快開壓濾機結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的技術(shù)參數(shù)

注：增長量是指優(yōu)化后的量減去優(yōu)化前的量。

3 優(yōu)化效果

3.1 生產(chǎn)效果

2017年6月4—11日，泊江海子選煤廠對快開壓濾機結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后的壓濾煤泥主要指標(biāo)進行了對比分析。在正常生產(chǎn)條件下，當(dāng)入料濃度在500 g/L左右，入料時間為15 min時，壓濾煤泥的主要指標(biāo)檢測結(jié)果見表2。

表2 2017年6月4—11日壓濾煤泥主要指標(biāo)檢測結(jié)果Table 2 The major indices of the cake products recorded in June 4-11 2017 %

在煤泥處理系統(tǒng)運行正常的條件下，泊江海子選煤廠分別于2017年11月14日、11月24日再次對壓濾煤泥的主要指標(biāo)進行檢測，兩次檢測結(jié)果見表3。

表3 壓濾煤泥主要指標(biāo)檢測結(jié)果Table 3 Main indices of cake products before and after structural optimization of filter press %

由表2、表3可知：快開壓濾機結(jié)構(gòu)優(yōu)化后所產(chǎn)煤泥水分更低，其水分下降1.60個百分點，發(fā)熱量上升0.51 MJ/kg，說明優(yōu)化效果較好。在入料濃度較低時，壓濾機脫水效果較差；當(dāng)入料濃度在600 g/L以上時，在壓榨時間相同時，設(shè)備優(yōu)化前后煤泥水分相差不大。綜合考慮，入料濃度在400～500 g/L之間時，壓濾煤泥指標(biāo)較好。

在對KZG600/2000-U快開壓濾機的有關(guān)參數(shù)優(yōu)化后，濾布損壞幾率降低，過濾時間減少，設(shè)備處理能力增加，生產(chǎn)效果明顯好轉(zhuǎn)。

3.2 經(jīng)濟效益

當(dāng)原煤發(fā)熱量在18.84 MJ/kg以上，生產(chǎn)發(fā)熱量在20.51 MJ/kg以上的商品煤時，綜合產(chǎn)率在85%以上；煤泥產(chǎn)率在3%左右，發(fā)熱量為12.56 MJ/kg；將煤泥摻入洗選煤后，商品煤發(fā)熱量為20.26 MJ/kg，完全滿足客戶要求。當(dāng)原煤發(fā)熱量在16.74 MJ/kg左右，生產(chǎn)發(fā)熱量為18.84 MJ/kg的商品煤時，綜合產(chǎn)率僅在60%左右；煤泥產(chǎn)率為4%，發(fā)熱量為10.05 MJ/kg；將煤泥摻入洗選煤，商品煤發(fā)熱量為18.28 MJ/kg，比要求的發(fā)熱量至少低0.42 MJ/kg。因此可知，當(dāng)原煤發(fā)熱量在18.84 MJ/kg以上，將煤泥摻入洗選煤銷售可行。

泊江海子選煤廠原煤處理能力為10 Mt/a，按照煤泥產(chǎn)率4%計算，每年的煤泥產(chǎn)量為40萬t。按照煤泥發(fā)熱量每提高4.185 kJ/kg，銷售價格增加0.04元計算，在煤泥水分降低1.60個百分點時，其發(fā)熱量提高約0.50 MJ/kg，則噸商品煤銷售價格提高約4.80元，每年創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為192萬元。

4 結(jié)語

由于洗選煤泥的外在水分高、粒度細、發(fā)熱量較低，綜合質(zhì)量較差，在內(nèi)蒙古西部地區(qū)單獨銷售幾乎沒有銷路。如果將煤泥堆放在場地內(nèi)，則會占用大量場地；如果不能及時將其轉(zhuǎn)運出去，則直接影響礦井生產(chǎn)。通過對KZG600/2000-U快開壓濾機的有關(guān)參數(shù)優(yōu)化，將煤泥水分降到一定程度，其發(fā)熱量得到提高，不但有利于煤泥單獨銷售，而且可將煤泥直接摻入其他產(chǎn)品銷售，從而減少煤泥落地、轉(zhuǎn)運等環(huán)節(jié)，避免了其對環(huán)境造成的污染，并節(jié)約了大量人力和物力，為企業(yè)創(chuàng)造了一定經(jīng)濟效益。參考文獻：

[1] 謝廣元. 選礦學(xué)[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社, 2001.

[2] 謝廣元. 選煤廠產(chǎn)品脫水[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[3] 李佰云.煤泥壓濾脫水的現(xiàn)狀及動態(tài)[J].選煤技術(shù),2006(5):69-72.

[4] 吳 陽,彭 驤.壓濾機的發(fā)展趨勢[J].中國煤炭,2000,26(5):22-24.

[5] 辛培樂，張永利. 選煤廠壓濾機的發(fā)展方向[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2001(B08):19-21.

[6] 衛(wèi)中寬,李海龍.我國煤用壓濾機的生產(chǎn)和使用現(xiàn)狀[J].煤炭加工與綜合利用,2007(1):12-14.[7] 張明旭.選煤廠煤泥水處理[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[8] 鄧曉陽. 選煤廠機械設(shè)備安裝使用與維護[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2004.

[9] 涂亞楠,王輝鋒,徐志強,等.壓濾機脫水效果的理論分析與實踐研究[J].煤炭工程,2013,45(5): 114-117.

[10] 朱 謙,徐志強.煤用壓濾機及濾板和濾布的選擇[J].中國煤炭，2014，40(10):99-103.