煤泥水处理系统改造的实践

李 辉，赵 旭

（巴里坤银鑫矿业投资有限公司黑眼泉煤矿选煤厂，新疆哈密 839200）

1 概 况

黑眼泉煤矿选煤厂于2013年8月16日投产，是年处理能力为1.80 Mt／a的矿井型选煤厂，采用无压给料三产品重介质旋流器主选、煤泥直接浮选的生产工艺。粗煤泥采用水力分级旋流器分级，高频筛和卧式离心机脱水回收工艺；细煤泥采用浓缩机浓缩，压滤机脱水回收工艺。

原设计选煤厂原煤台时量为340.91 t／h，尾煤产量为14.42 t／h，尾煤产率4.23%。压滤机选型：干煤泥系统不平衡系数K取 1.15，XMZ750箱式自动压滤机单台处理能力为16 t／h，F=K·Q／q=1.15×14.42／16=1.04（台）， 选用 2台。

原设计做筛分浮沉试验所用的原煤大样平均灰分为13.69%，综合考虑黑眼泉煤矿原钻孔资料所提供煤层煤样的平均灰分为21.15%，用此灰分调整后的原煤筛分浮沉资料做为设计用煤质资料，设计黑眼泉煤矿选煤厂生产工艺、选煤方法及设备选型等。由于煤质资料与实际出入较大，致使设备能力及部分洗选工艺无法满足现实需求。

2 问题分析

2.1 设备方面存在问题

（1）2台尾煤压滤机处理浓缩底流能力严重不足。主要表现在：①2台压滤机每天24 h连续作业，处理能力仍不足，导致浓缩机效果差、循环水浓度高，煤泥水需要外排；② 由于煤泥水外排，导致煤泥损失、生产清水补充量加大，生产成本高，且不符合环保要求；③ 开车时间得不到保证，开车前须先外排煤泥水，每天排放3～6 h不等，待浓缩压力达到开车要求，方能正常启车生产；④原煤台时量低，由于煤泥量大，压滤机处理能力低，需要将入洗量降到260～270 t／h， 最低时仅为 180～200 t／h， 正常情况也就在240～250 t／h；⑤ 厂区非生产占地不断加大，临时煤泥池越砌越高，由最初的1个200 m3到4个200 m3，最后扩成1个48万m3的煤泥池，而煤泥风干层只有1 m左右，1 m以下不沉淀，造成外排煤泥存储空间不断扩大。

（2）粗煤泥脱水设备为2台高频筛，由于高频筛筛面采用的是复合筛网（1030 mm×530 mm），每台高频筛12块筛面。在生产过程中，复合筛网随着设备的振动，极易脱位或损坏，造成系统 “跑粗”严重，不仅给煤泥水系统处理造成困扰，而且经常需要停车更换或处理筛面，既影响生产又加大复合筛网的损耗。

2.2 工艺方面存在问题

（1）原设计中煤分级旋流器组溢流、中煤高频筛筛下水进入601或602耙式浓缩机，浓缩机溢流作循环水；底流去尾煤压滤机脱水。此设计弊端：一是损失中煤；二是加大尾煤压滤处理压力。

（2）原设计尾煤回收系统为单系统，仅有2台压滤机回收煤泥，回收能力严重不足。

2.3 解决方案

针对以上问题，找出煤泥水处理系统最佳解决方案，分三步实施：首先改造粗煤泥回收系统，然后对尾煤回收系统进行完善和增容改造，最后对粗煤泥回收系统作进一步完善。

3 技改方案

据以往生产实践经验：黑眼泉煤矿入浮煤泥属极难浮煤，原煤灰分在35%～45%，浮选抽出率约25%。煤质好时，入浮煤泥产率在12%～15%，浮选精煤产率在3%～3.75%（因灰分在14%以上，没有G值只能掺入中煤），加上矸石旋流器溢流（煤泥含量在1%～2%），即还有9%～12%的浮选尾煤待处理；若井下煤层波动，出现断层、薄煤带、泥岩等情况，入浮煤泥产率会急剧增加到17%～20%，甚至以上，抽出3%的精煤之后，需要压滤回收的浮选尾煤达到14%～17%以上。

如原煤台时量按400 t／h计算，尾煤产量最高为： 400 t／h×17%=68 t／h， 压滤机选取台数F=K·Q／q=1.15×68／16=4.89（台）， 故至少需要5台，现已有 2台在工作，还需要配置 3台XMZ750箱式自动压滤机。

改造前后煤泥水处理系统工艺流程，如图1和图2所示。

图1 改造前煤泥水处理系统工艺流程

4 技术改造的实施

4.1 尾煤回收系统改造

（1）新建一座压滤厂房，其中布置一套尾煤回收系统，包括1个搅拌桶、3台XMZ750型箱式自动压滤机、3台压滤机入料泵、3台刮板输送机等辅助设备。

（2）浓缩机底流泵603号为新压滤厂房尾煤搅拌桶供料，底流泵604号为主厂房尾煤搅拌桶供料，实现双系统回收细煤泥。

（3）主厂房尾煤压滤机入料泵更换为2台100LYB-I-A50C45渣浆泵，配套电机功率110 kW，替换原2台尾煤入料泵100ZJG-I-B4.2，配套电机功率75 kW。

（4）在主厂房压滤机下料刮板机机尾的闲置空间，增加 1个 24 m3清水箱，配备 1台YX3200Z-ZWS清水泵，用于存储主厂房2台尾煤压滤机滤液，解决不生产时厂房内用水。

4.2 粗煤泥回收系统改造

（1）在主厂房三楼新增一套粗煤泥回收系统，由2台振动弧型筛（筛缝ϕ0.5／ϕ0.35）和1台立式煤泥离心机组成，作为粗煤泥脱水设备；原粗煤泥回收系统（高频筛和2台中煤卧式离心机）保留。

图2 改造后煤泥水处理系统工艺流程

（2）管路设计：精煤、中煤分级旋流器组底流管道先汇合，再分别给2台振动弧形筛供料，弧形筛筛下水与立式振动离心机离心液合并，由管道自流到浮选原矿池。

（3）溜槽设计：振动弧形筛筛上物料给入立式振动离心机，立式振动离心机出料进入426浮选精煤刮板机，由刮板机将粗煤泥送入中煤胶带。

4.3 技改投入

总投入741.7228万元，其中：设备投入378.80万元，土建工程投入262.80万元，设计费15万元，非标及安装等85.1228万元。其中：

（1）尾煤回收系统改造：总投入673.2889万元，其中设备投入326.50万元，土建工程投入260万元，设计费15万元，非标及安装等71.7889万元。尾煤压滤系统改造投入明细详见表1。

（2）粗煤泥回收系统改造：总投入68.4339万元，其中设备投入52.30万元，土建工程投入2.80万元，非标及安装等13.3339万元。粗煤泥回收系统改造投入明细详见表2。

表1 尾煤压滤系统改造投入明细

表2 粗煤泥回收系统改造投入明细

5 应用效果

（1）实现煤泥厂内回收，洗水达到一级闭路循环；

（2）尾煤处理能力比原来提高60%；

（3）入洗能力提高，台时量由原来的230～270 t／h 提到 400 t／h；

（4）实现正常启车，解决了由于浓缩压力高，使开车延后2.5～3 h的问题；

（5）实现正常生产，解决了生产过程中为控制 “跑粗”频繁更换高频筛复合筛网，每天耽误至少1 h的问题；

（6）改造后控制了粗煤泥 “跑粗”，使粗煤泥回收率提高1.5%（回收后掺入中煤）；

（7）中煤分级旋流器溢流和中煤振动筛筛下水去浮选，浮选精煤产率提高0.5%以上；

（8）采用整块弧形筛板2980 mm×2200 mm替代复合筛网（1030 mm×530 mm），更换周期由1～2 d提高到3个月，降低了配件的损耗；

（9）洗水浓度达标，磁铁矿粉消耗比改造前降低了0.28 kg／t原煤；聚丙烯酰胺消耗比改造前降低了 0.003 kg／t原煤， 详见表 3。

表3 改造前后选煤厂介耗及浓缩机药耗对比

（10）工人劳动强度降低，节约了人工成本。

6 效益分析

6.1 经济效益

6.1.1 增收计算

（1）改造后，由于没有了因浓缩浓度高延时启车、生产过程中更换高频筛板（复合筛网）的影响时间，加上原煤台时量提高了130 t／h，生产时间按每年330 d，每天16 h计算，全年多入洗原煤： 130t／h×16h／d×330d=68.64 万 t， 全年创收：68.64 万 t×22.64 元／t（见注）=1554.01 万元。

（注：精煤产率按47%，售价353.98元／t（税后）计算；中煤产率按25%，售价116.38元／t（税后）计算，吨煤售价为195.46元／t，吨煤成本按153.76元／t、吨煤加工费按19.05元／t计算，则吨煤利润为195.46-153.76-19.05=22.64元／t。）

（2）粗煤泥（掺入中煤）回收率提高1.5%，年创收： 180万 t×1.5%×116.38元／t=314.23万元。

（3）浮选精煤（掺入中煤）回收率提高0.5%，年创收： 180万t×0.5%×116.38元／t=104.74万元。

（4）弧形筛面替代复合筛面，年材料消耗节支： 2台×8块／台×350次／年×210元／块-2台×1块／台×4 次／年×9806 元／块=109.76 万元

（5）煤泥水不外排，减少人工3～6人，年节约人工费用 3人×5000元／30人工×330 d=16.50万元。

（6）原煤台时量可达400 t／h，比原来最低提高130 t／h，选煤厂总装机容量按4000 kW计算，每天按生产16 h，吨煤计划电费为2.35元计算，年可节约电费 130 t／h ×16 h／d ×330d×2.35 元／t=161.30万元。

（7）磁铁矿粉消耗比改造前降低了0.28 kg／t原煤， 年节支 180 万 t×0.28kg／t×10-3×1500 元／t=75.60万元。

（8）聚丙烯酰胺消耗比改前降低了0.003 kg／t原煤， 年节支180 万 t×0.003 kg／t×10-3×8460 元／t=4.57万元。

八项合计年增收：1554.01+314.23+107.74+109.76+16.50+161.30+75.60+4.57=2343.71（万元）。

6.1.2 增支计算

改造后尾煤回收系统总装机容量增加：15 kW+3×90 kW+3×（18.5+2.2）kW+3×11+2×（110-75）kW=450.10 kW；粗煤泥回收系统装机容量增加55.55 kW，合计增容450.10+55.55=505.65 kW，年电费增支505.65 kW·h×24×2／3×330 d×0.439 元／kW·h=117.21（万元）。

6.1.3 总收益

合计年增收：2343.71-117.21=2226.50（万元）。

6.1.4 投资回报

总投入741.7228万元，总收益2226.50万元，投资回报期=741.7228÷2226.50=0.33（年），仅4个月即可收回全部投入成本。

6.2 社会效益

煤泥水系统洗水达到一级闭路循环，煤泥实现厂内回收，选煤生产可以有序进行，员工劳动强度大幅度降低。

7 结 语

经过一年多的生产运行表明，煤泥水处理系统改造是成功的，不仅为公司带来可观的经济效益，而且为黑眼泉煤矿晋级一级质量标准化矿井达标提供了保证。