洗煤厂煤泥水平衡研究与分析

洗煤厂煤泥水平衡研究与分析

前言及工艺简介：

东庞矿选煤厂为矿井型炼焦煤选煤厂，于1985年5月与投产，现有员工375人。原设计年处理原煤能力1.80Mt/a，系统原采用了TS77180型通用设计。后经2000年和2006年两次大规模工艺改造，设计达到能力4.50Mt/a以上。

入选原煤可选性属难选至极难选煤，现有50～0mm两套原煤不脱泥无压三产品重介工艺系统及一套脱泥有压三产品重介工艺系统,煤泥水系统采用浮选和尾煤两段浓缩两段回收的联合工艺流程。重介选煤工艺分选精度高、对煤质适应性强，具有系统简单、处理量大的优点，数量效率达96%以上；并实现生产自动化，该工艺对原煤煤质的适应性强，严格按密度分选，减少了因煤质变化影响产品指标的现象。

利用旋流器分选下限达到0.25mm的优势，创造性建成了击打式弧形筛＋高频筛的粗精煤回收系统，回收＋0.25mm以上的精煤。与脱介筛筛上物一同进入离心机，经过脱水后直接掺入精煤产品。不仅降低了入浮煤泥水的浓度，减轻浮选环节的压力，而且减少了浮选药剂的用量；更重要的是减少了细泥对粗精煤的污染，降低了粗精煤灰分，保证了最终精煤产品质量稳定。

2001年投资5000多万元进行改扩建，增加了外来煤系统和入洗能力为120万吨的有压重介生产线，同时对原系统进行改造，对水煤浆生产系统进一步完善，形成了重介、跳汰、浮选、水煤浆同时生产的联合工艺，全厂入洗能力提高到330万吨。

2005年将原来的有压两产品重介系统改造为有压三产品重介系统，并增加一台加压过滤机。2006年7月跳汰改重介技术升级改造一期工程开工，2007年2月A系统投产。2007年12月跳汰改重介技术升级改造二期工程完成，重介B系统投入运行，选煤厂对所有原来的设备进行了彻底改造，形成了三套相互独立的重介生产系统。2008年3月浮选机更换为20m3的大型设备，浮选精煤脱水全部采用高效的加压过滤机，尾煤处理采用快开压滤机，洗煤生产能力提高到年入洗原煤4.50Mt/a，均煤效益在全国洗煤厂名列第二位。

2009年10月份在有压脱泥重介系统应用Φ3000CSS粗煤泥分选机，将原煤脱泥筛筛孔改为1mm，其筛下煤泥水采用分级旋流器分级后，其溢流进入浮选环节，底流进入CSS分选机进行分选。CSS分选机精矿进入粗精煤回收系统，尾矿进入粗中煤回收系统。形成了脱泥重介系统入洗原煤经过1mm等厚筛脱除原生细泥，筛上产品进入重介系统进行分选，筛下产品进入分级旋流器+CSS粗煤泥分选机+分级旋流器+弧形筛+煤泥离心机进行回收粗精煤的洗选加工工艺。CSS分选机无需重介质、动力消耗和化学药剂运营成本低；分选密度可控、可调，有效分选密度范围达1.4-1.9kg/L；应用后效果良好，大限度地减少了重介系统和浮选系统的入料量，提升了全厂生产能力，使得洗煤厂年入洗能力提高到450万吨的水平。

随着选煤厂生产能力的不断提高，所需处理的煤泥水量也大幅攀升，原来三台φ30m的耙式浓缩机已不能满足煤泥水的处理要求，经常出现循环水浓度超标的现象（个别情况浓度可达8g/L），严重影响选煤厂的正常生产和任务目标的完成。为此，选煤厂将煤泥水整合改造工程提上日程。

2009年11月选煤厂完成了煤泥水两段浓缩两段回收工艺的改造：⑴

在2台φ8m的深锥浓缩机浓缩池内增加倾斜板，增大煤泥水沉淀面积；⑵增加1台LWZ1200X1800A型沉降过滤离心机和1台VBS182060A型振动弧形筛；⑶深锥车间底层平面增加2台絮凝剂自动添加装置。改造后，煤泥水不再直接进入耙式浓缩机，首先进入深锥浓缩机内，经深锥浓缩机分级浓缩后，底流由振动弧形筛+沉降过滤离心机处理回收后得中煤产品；溢流进入耙式浓缩机内，浓缩机底流由快开压滤机处理得煤泥产品，溢流作为循环水。这样，沉降过滤离心机处理回收得到产品作为洗混产品，增加了洗混产率，经济效益显著；有效减轻了耙式浓缩机的生产压力，避免了压滤车间处理能力不足时，造成煤泥水外排污染环境的现象，社会效益明显；新增的絮凝剂自动添加装置实现了同时监测煤泥水沉降速度和澄清水浊度，据此控制絮凝剂及净水剂的投加量，使煤泥水处理系统既可以得到合适的沉降速度，又可以得到合格的澄清水，保证了洗煤厂清水洗煤。

2010年6月，选煤厂高硫粗精煤分流工程改造完成。新增分级旋流器组+翻转振动击打弧形筛+煤泥离心机的粗精煤分选系统，将原本需要在低硫煤系统处理的粗精煤改由有压重介车间独立的粗精煤系统来处理。这样，有压重介车间的精煤磁尾以及CSS粗煤泥分选机的精煤都由此系统来处理，将高硫粗精煤与低硫粗精煤彻底分开，有效解决了高硫粗精煤影响低硫精煤的硫份造成低硫精煤硫份超标的问题。

至此，选煤厂形成了50～0mm原煤不脱泥无压三产品重介工艺系统两套及一套脱泥有压三产品重介工艺系统；煤泥水系统采用直接浮选+尾煤二段浓缩二段回收的联合工艺流程。主要技术工艺为：

1、无压不脱泥生产线：配有Φ1200/850三产品重介旋流器（天地科

技）作为主选设备，块精采用固定筛+香蕉筛（卢德维奇）进行脱介，离心机（中机伟林）进行脱水，磁选机（艺利）进行介质回收。末精采用击打式翻转弧形筛+高频筛回收，所得末精产品同样使用离心机脱水。小于0.25mm的直接入浮。

⒉有压脱泥生产线：采用1mm筛缝原煤筛进行脱泥，原生煤泥采用分级旋流器+CSS粗煤泥分选机处理；块煤采用Φ1000/700三产品重介旋流器进行分选，块精产品由固定筛+香蕉筛（卢德维奇）进行脱介，离心机进行脱水，磁选机进行介质回收。末精采用分级旋流器组+振动击打弧形筛+煤泥离心机处理回收，小于0.25mm的直接入浮。

⒊利用旋流器分选下限达到0.25mm的优势，创造性建成了击打式弧形筛＋高频筛的粗精煤回收系统，回收＋0.25mm以上的精煤。与脱介筛上物一同进入离心机，经过脱水后直接掺入精煤产品。不仅降低了入浮煤泥水的浓度，减轻浮选环节的压力，而且减少了浮选药剂的用量；更重要的是减少了细泥对粗精煤的污染，降低了粗精煤灰分，保证了最终精煤产品质量稳定。

⒋浮选环节：配有4台20m3机械搅拌式浮选机，浮精采用加压过滤机进行脱水（三台GPJ120和一台GPJ96）。在浮选系统应用新型矿化器，简化了浮选工艺。浮选入料以0.05-1kg/cm2的压力给入矿化器压力室，通过圆锥型喷射组喷射给入混合室内，产生压力差，在内部加药点附近形成负压，使浮选剂与空气一起吸入到矿化器内，煤浆与药剂高速进入矿化器下体并充分混合，充分矿化气泡，气泡数量多、小而均匀，随着在表面上精煤颗粒迅速上升，使浮速度加快，物料矿化效果好，能充分发挥煤油效能，快速回收浮选精煤，可降低油耗在20%左右。

⒌尾矿：采取两段浓缩两段回收工艺，一段采用深锥浓缩机浓缩，其底流采用卧式沉降离心机回收进入中煤，一段溢流进入三台耙式浓缩机进行二次浓缩，二段底流经4台快开式压滤机回收形成煤泥，二段溢流成为循环水。

选煤厂集控系统也在屡次改造中多次升级，具有较高的自动控制水平。在选煤厂集控系统设计中引入集成化设计理念及层次化控制网络。以现场设备的高性能PLC为基础，以各种高速网络为传输媒介，以高性能计算机为窗口，建起一个系统平台。将选煤生产作为一个整体进行规划，按不同工艺进行划分，每套工艺系统都有自己的控制系统，最终在系统平台上进行整合，形成具备不同功能、信息实时共享的的自动化系统。

东庞选煤厂建厂以来，积极推行6S精细化管理和清洁生产，把科技创新做为管理创新的基础紧抓不放，通过科技创新实现了扩能优化升级，使得各项工艺指标更加合理优化；安全质量标准化水平大幅度提升，为职工营造了干净、整洁、明亮、本质安全的工作环境，一座花园式选煤厂展现在东庞矿区。 一、课题立项的背景

1、重介、跳汰联合工艺对浮选系统的影响：

有压重介系统投运后，经过3个月的生产实践，洗煤厂煤泥水系统暴露出比较突出矛盾，严重影响了跳汰机的正常生产和精煤的产品质量。具体表现为：重介系统的煤泥水粒度超标＞0.5mm的量占5～8%，沉降速度快，使得循环水池煤泥聚积过多，造成洗水浓度高，高浓度的循环水进入跳汰机后，这部分煤泥不能有效的穿过床层进入煤泥水系统，而是随着中煤和矸石斗子提入中煤、矸石系统，造成中煤、矸石产率增加了3.53%。不但精

煤损失严重，而且使得部分细煤泥在跳汰机各室内聚积，形成介质，还严重阻碍了高灰细颗粒的物料透筛和床层分层，经常发现总水管和喷水管堵塞而影响生产。

2、全重介系统形成后煤泥水系统分析：

2007年12月洗煤厂全重介技术改造完成后，三条重介生产线的煤泥水处理系统是相互关联的混合处理。有压重介的精煤磁尾和中矸磁尾分别混入重介A、B系统磁尾后集中处理。运行中发现经常出现系统相互制约、相互影响的问题，有时一个系统有问题全厂均不能开车生产。尤其时2008年9月份开发高硫精煤以后，各种产品的硫份相互交叉污染，使得产品硫份很不稳定，用户意见很大，不能满足市场需求。

3、全重介系统形成后尾煤灰份偏低原因分析：

随着东庞洗煤厂全重介系统的形成，分选精度越来越高，中煤带矸一直保持0.5%之内，中煤-1.45含量保持在8%以下。使得中煤纯度很高，灰份保持30～3４%之间。而且粗中矸分级旋流器的溢流直接进入浓缩机，造成总尾矿灰份偏低。

4、从矿井型洗煤厂过渡到群矿型洗煤厂后因素分析：

随着东庞矿一矿四井格局的形成，东庞洗煤厂入洗外来煤的量越来越大，由于外来煤品种复杂，煤质变化较大，而且煤的泥化程度越来越高，同时随着井下开采机械化程度的不断提高和开采深度的不断增加，煤泥量越来越大，煤炭洗选和煤泥水处理越来越困难。

以下是东庞矿选煤厂浮选尾矿小筛分试验数据：

粒度（mm） +0.5 0.5-0.25 0.25-0.125 0.125-0.075 0.075-0.045 -0.045 合计 重量（kg） 22.7 32.5 39.7 46.4 21.1 352.9 515.2 产率（%） 4.40 6.31 7.70 9.01 4.09 68.49 100.00 灰分（%） 19.49 21.64 21.51 28.35 42.82 67.50 54.42 从对表上数据进行分析得出浮选尾矿的特点：①灰分高，尾矿灰分为53.75%，物料粘性较大。②细煤泥量大，-0.045mm级物料占全样68.49%左右，且灰分高，为67.50%，说明煤泥有泥化现象。③粗煤泥灰分较低，远低于细煤泥灰分，说明回收的粗煤泥可以掺入电煤，而不影响电煤的质量。

5、市场对煤炭质量的要求不断提高，也对煤泥的处理提出了新的要求。东庞矿主要产品是1/3焦煤，随着钢铁市场价格的波动，煤炭消耗部门对煤炭产品质量的要求不断提高。给煤炭市场带来了很大的压力。为了适应市场的变化，煤炭洗选行业对落后工艺的改造已经成为了一项迫在眉睫的课题。

6、2010年东庞矿选煤厂生产能力由年入洗3.30Mt/a提高到4.50Mt/a，原有的煤泥水处理环节3台φ30m周边传动耙式浓缩机淀面积明显不足，浓缩机工作压力增大，沉降效果变差，循环水浓度升高，无法保证清水洗煤。不但影响分选效果和产品质量，而且使各种消耗明显增加，严重影响洗煤生产的正常进行。

二、创新思路

１、对重介细煤泥和精煤磁选尾矿的走向进行改造：寻找一条即解除

对跳汰选煤地影响，又能最大量的回收粗精煤，同时浮选、过滤环节又能承受的方法是解决这一问题的关键。经过论证，将精煤磁尾引进精煤捞坑，＞0.5mm的粗精煤通过粗精煤系统回收。高灰细煤泥通过浮选回收，达到降低精煤损失的目的。

改造后，系统增加水量400m3/h，煤泥水入浮浓度由原来55g/l左右降到33g/l；入浮粒度＞0.5mm的量增加90%；浮选入料灰份提高了1%。

1.1 改造后系统水量的增加对浮选过滤环节的影响以及保持水平衡采取的措施：

1.1.1系统改造后生产系统水量的增加，必将造成浮选通过量大和分选效果差，原有浮选机容量无法满足系统水量。

采取措施：多开斗子提升机增加沉淀面积，减少溢流跑粗。 1.1.2粒度超限，浮选无法分选，尾矿受到影响，由改造前的＞55%降到了45%左右。

采取措施：① 增加开浮选机台数，进一步提高分选效率和分选精度，将＞0.5mm的粗精煤最大限度选上来，减少损失和减轻对尾矿的影响。

② 加强离心机、弧形筛的检查维护，降低洗水中＞0.5mm

的含量。

1.1.3浮精量增加，脱水过滤环节能力有限，造成精矿槽紧张而处理洗水。

采取措施：调整生产组织原则，在缓冲池紧张时，采取停跳汰保重介的组织原则，保持系统洗水平衡。

2、对三条重介生产线的磁尾进行整合改造，形成即关联又独立系统处理工艺，增加系统的灵活性。改造方案：① 将有压重介的精煤磁尾和中矸

磁尾分别接入重介AB系统的相关桶内；②将重介AB系统的精煤、中矸磁尾走向相互接通，实现A系统的磁尾即能自己处理，又能通过B系统设备转载处理；B系统的磁尾即能自己处理，又能通过A系统设备转载处理；③将AB系统的分级旋流器入料管相互接通，增加煤泥水处理的灵活性。

3、改造中煤分级旋流器溢流走向使其进入浮选，进一步提取溢流中低灰的煤泥，解决压滤产品灰份偏低的问题。

4、由一段浓缩一段回收改为两段浓缩两段回收

随着东庞矿入洗量的不断增大，东庞选煤厂原有的3台Φ30m耙式浓缩机的处理能力已经达不到要求。而且东庞矿一矿四井格局已经形成，东庞洗煤厂已经完成了从矿井型洗煤厂向群矿型洗煤厂过渡。入洗外来煤量越来越大，由于外来煤品种复杂，煤质变化较大，而且煤的泥化程度越来越高，煤泥量越来越大，给煤泥水处理带来很大困难。为了解决这一难题，东庞矿选煤厂创新性的提出了粗、细颗粒煤泥分别回收的工艺流程。利用东庞矿现有2台闲置的φ8m深锥浓缩机作为一段浓缩机，深锥浓缩机底流由沉降过滤离心机回收煤泥水中的+0.045mm的粗颗粒作为洗混煤；耙式浓缩机作为二段浓缩机，耙式浓缩机底流由压滤机回收较细的颗粒成为煤泥。深锥浓缩机+沉降过滤离心机回收的颗粒，掺入洗混煤用作电煤。这样不仅可以减轻耙式浓缩机的压力，增强煤泥水系统的处理能力，而且由于沉降过滤离心机回收的粗粒煤泥由煤泥转变到中煤，使其经济效益得到了提高。

2、深锥高效化改造

深锥浓缩机改造是利用东庞选煤厂制浆车间闲置的设备，为了提高改造以后一段浓缩机的处理能力，东庞矿创新性的对其进行了高效化改造：首先，入料方式的改造。吸收高效浓缩机的技术特点，改造入料方式。采

取中心入料直接给入浓缩机的下部。制作特殊的给料装置，使物料在深部稳流装置的作用下，以辐射状向水平方向扩散。水平方向扩散的物料流速度缓，进入预先形成的高浓度絮团层，入料经絮团层过滤，增大了絮团层的厚度，清水通过絮团层从上部溢流堰排出。这种深部入料的方式有助于煤泥颗粒的沉降，增加煤泥进入溢流的阻力，使的大部分煤泥进入底部，提高沉降效果；其次，增加倾斜板提高沉降面积从而提高沉降效果。由于东庞洗煤厂煤泥水量较大，2台φ8m的深锥浓缩机不能满足分级粒度的要求，需要分级效率高、处理能力大、分级粒度细的分级设备。通过研究东庞矿选煤厂将倾斜板浓缩与深锥浓缩有机的结合到了一起，在深锥浓缩机内增加倾斜板以增加有效分级面积，满足分级粒度的要求。

3、采用新型高效的煤泥水处理设备 3．1粗煤泥分选机（干扰床分选机）的应用

采煤机械化程度的不断提高，带来了原煤的粒度组成的变化，块煤量减少，末煤量增加。选前脱泥目前已经是国内选煤厂普遍采用的一项工艺。但是预先脱泥筛下水的处理却是困扰选煤行业的一个难题，东庞矿选煤厂结合本身的工艺和市场情况，独特的采用了粗煤泥分选机处理脱泥筛筛下水的工艺。工艺流程简单、不需要添加药剂和特殊介质，只需要用循环水作为干扰床的顶水。粗煤泥分选机的入料粒度3-0.25mm，可能偏差Ep 介于0.10～0.13之间，数量效率达到94%以上，分选效果明显、工作稳定可靠，实现了大处理量和高效率。

3．2卧式沉降过滤离心机的应用

卧式沉降过滤离心机是一种连续处理物料的固液分离设备，处理粒度较粗的煤泥。沉降过滤离心机回收的煤泥水分进一步降低，预计产品水分

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