选煤厂细煤泥回收处理工艺

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引言

机械化、智能化发展使得煤炭开采愈加高效。在高强度开采下,原煤中的细颗粒占比显著升高,给后续煤炭洗选带来诸多问题,在细煤泥回收中尤为凸显。煤炭生产企业高质量发展、环境规制趋于严格的背景下,合理处置细粒煤泥成为煤炭企业面临着重要挑战。经过多年的技术开发和应用实践,已形成了较为成熟的煤泥分选技术体系,常用的煤泥回收工艺设备包括:压滤机、加压过滤机和沉降离心机。压滤机入料适应性强、滤液澄清度高、运行成本低,但产品水分偏高、占地较大;加压过滤机和沉降离心机产品水分低、单机处理能力大、占地较小、自动化程度高,但加压过滤机系统复杂、投资及运行成本较高,沉降离心机回收下限偏高,转子需要定期维修。三种设备各具特点,在国内外均得到了广泛应用,除了单设备回收工艺外,还衍生出“加压过滤+沉降离心”“加压过滤+压滤”“沉降离心+压滤”等联合工艺。只有结合煤泥性质、煤泥量和厂房空间等条件选择合适的煤泥回收设备、工艺才能经济、高效地回收煤泥。另外,工艺布置形式也是煤泥处置的一大难题,尤其对于空间受限的项目,合理利用现有空间布置工艺可为企业节省可观的成本。布尔洞选煤厂是在现有的矿井工业场地新增布置,针对其细煤泥水分高、灰分高、燃点低等特性,以及现有工业场地狭小、无法新增用地的特点,探讨了细煤泥回收工艺选择与布置方法。

1原煤煤质特点及细煤泥特性布尔洞煤矿选煤厂为动力煤选煤厂,是布尔洞煤矿的配套选煤厂,主要入选该矿原煤。布尔洞煤矿位于神东矿区东胜煤田内,生产能力为240万t/a,开采煤层有4层,分别为4-1、4-2上、4-2及6-2号煤层,其中4-1、4-2上和4-2号煤层为大部可采的较稳定煤层,6-2号煤层为全区可采的稳定煤层。此4层煤赋存深度较浅,煤层结构简单,不含或仅含一层夹矸。顶板岩性主要是粉砂岩和砂质泥岩;底板岩性主要是砂质泥岩,局部为细砂岩。该煤矿各煤层有害成分含量低,灰分、硫分含量低,且发热量较高,是良好的民用和动力用煤。布尔洞煤矿的煤质化验资料显示:原煤灰分为35.24%,内水平均为8%,外水约为14%。为了研究原煤的泥化特性和次生煤泥的含量,分别进行了100~13mm原煤的转筒泥化试验和次生煤泥的筛分试验。随着翻转时间的延长,高粒级原煤产率逐渐降低,次生煤泥产率逐渐增高,-0.045mm粒级细泥比重较高且灰分逐渐升高,说明煤质较硬,且易碎,原煤泥化现象较严重。次生煤泥中各粒级灰分随着粒级的减小而逐渐升高,-0.25mm煤泥含量达96.52%,-0.045mm细泥产率84.41%,灰分高达89.56%,严重影响煤泥水沉降,增加煤泥水处理难度。因此在设计中必须充分考虑原煤泥化严重、细泥多的特性,合理选择细煤泥回收工艺和工艺布置。

2细煤泥回收处理工艺选择目前应用较多的动力煤选煤厂细煤泥回收工艺主要有:压滤机单独回收工艺、加压过滤机单独回收工艺、“加压过滤机+压滤机”两段回收工艺[2]、“筛网沉降离心机+压滤机”两段回收工艺。

1)压滤机单独回收工艺。压滤机能够实现一次压滤出清水,是选煤厂洗水闭路循环的理想把关设备。该工艺适用于所有的动力煤选煤厂,尤其是煤泥含量小,且煤泥中细粒泥含量较多的选煤厂,是泥化现象较为严重的选煤厂细煤泥脱水回收系统的理想工艺。

2)加压过滤机单独回收工艺。加压过滤机具有脱水效果好,处理能力大,且压滤产品松散易掺混等优点。该工艺适用于煤泥含量较大,细泥含量较少的选煤厂,同时要求洗选工艺的自动化程度较高,且采用加压过滤机做工业试验时效果较好,或在同一矿区中处理同一煤种时效果较明显的选煤厂。加压过滤机入料中一般-0.045mm粒级含量小于40%,煤泥回收效果较好,对于泥化严重、细粒物料含量较高的选煤厂,因其细粒级物料的含量高,会导致加压过滤机的处理能力大大降低,甚至是设备不能正常运转。

3)“加压过滤机+压滤机”两段回收工艺。该工艺采用一段加压过滤机回收+0.045mm粒级的一段底流粗煤泥,二段隔膜压滤机回收-0.045mm粒级的二段底流细煤泥,适用于煤泥一次沉淀较为困难,+0.045mm粒级粗煤泥含量较高,且加压过滤机处理效果良好同时要求水分含量低的选煤厂。4)“筛网沉降离心机+压滤机”单独回收工艺。该工艺采用一段筛网沉降离心机回收+0.045mm粒级的一段底流粗煤泥,二段隔膜压滤机回收-0.045mm粒级的二段底流细煤泥,适用于煤泥一次沉淀较为困难,+0.045mm粒级粗煤泥含量较高,-0.045mm细煤泥含量低于20%,原煤不泥化或泥化现象不严重的选煤厂。由于布尔洞煤矿选煤厂煤质泥化较为严重,煤泥中+0.045mm粒级含量不高,仅为15.59%;且-0.045mm含量很高,达到了84.41%,因此不宜采用加压过滤机和筛网沉降离心机回收,不适合采用两段回收。通过以上分析最终确定本厂细煤泥回收采用压滤机单独回收工艺。

3工艺布置选择压滤机回收系统的工艺布置主要与煤泥产品走向、总平面位置、浓缩车间位置及煤泥晾干场位置等因素有关。主要有以下几种布置形式:

1)压滤回收系统、煤泥晾干场集中一体布置。压滤回收系统单独呈压滤车间布置,并与煤泥晾干场集中一体布置。压滤车间两层布置,二层布置入料搅拌桶和压滤机,一层部分布置入料泵等设备,部分做煤泥落地场地;煤泥晾干场布置在一层。该工艺流程为压滤机拉板卸料的煤泥直接落至一层地面缓冲堆放,通过铲车铲入煤泥晾干场内进行自然晾干后外运。该布置形式适用于工业场地位置受限,主厂房周围场地不足,且没有压滤车间、煤泥晾干场分开布置场地;原煤煤质较差,压滤脱水效果较差,煤泥水分、灰分均偏高,发热量较低,不适宜直接掺入末煤产品中;煤泥含水量太高,不适合胶带转载;煤泥燃点低,不适用进行干燥降水[6];煤泥干燥成本太高,没有经济效益的选煤厂。

2)压滤回收系统、煤泥晾干场分开单独布置。压滤回收系统单独呈压滤车间布置,煤泥晾干场单独布置。压滤车间两层布置,二层布置入料搅拌桶和压滤机,一层部分布置入料泵、滤液泵,煤泥收集刮板和转载带式输送机等。煤泥晾干场按照封闭煤棚设置。该工艺流程为压滤机拉板卸料的煤泥直接落至一层收集刮板,给料至转载带式输送机,然后运至煤泥晾干场卸料堆放,进行自然晾干或干燥后外运。该布置形式适用于工业场地位置受限,主厂房周围场地不足,压滤车间、煤泥晾干场等无法集中布置;原煤煤质较差,压滤脱水效果较差,煤泥水分、灰分均偏高,发热量较低,不适宜直接掺入末煤产品中;煤泥晾干场需要布置干燥设施的选煤厂。

3)压滤回收系统、主厂房、煤泥晾干场集中一体布置。压滤回收系统和煤泥晾干场一体布置在主厂房内一侧,两层布置,二层布置入料搅拌桶和压滤机,一层部分布置入料泵等设备,部分做煤泥落地场地;煤泥晾干场一层布置。该工艺流程为压滤机拉板卸料的煤泥直接落至一层地面缓冲堆放,通过铲车铲入煤泥晾干场内进行自然晾干后外运。该布置形式适用于工业场地平坦宽敞,便于集中布置;原煤煤质较差,压滤脱水效果较差,煤泥水分、灰分均偏高,发热量较低,不适宜直接掺入末煤产品中;一体布置满足消防分区要求;煤泥含水量太高,不适合胶带转载;煤泥燃点低,不适用进行干燥降水;煤泥干燥成本太高,没有经济效益的选煤厂。

4)压滤回收系统、主厂房集中一体布置,煤泥晾干场单独布置。压滤回收系统布置在主厂房内一侧,两层布置,二层布置入料搅拌桶和压滤机,一层部分布置入料泵、滤液泵,煤泥收集刮板和转载带式输送机等。煤泥晾干场按照封闭煤棚设置。该工艺流程为压滤机拉板卸料的煤泥直接落至一层收集刮板,然后给料至转载带式输送机,运至煤泥晾干场卸料堆放,在煤泥晾干场内进行自然晾干或干燥后外运。该布置形式是动力煤选煤厂最常用的布置形式之一。该布置形式适用于工业场地平坦宽敞,空间位置富裕;原煤煤质较差,压滤脱水效果较差,煤泥水分、灰分均偏高,发热量较低,不适宜直接掺入末煤产品中;煤泥晾干场需布置干燥设施的选煤厂。

5)压滤回收系统单独布置,煤泥回掺末煤产品。压滤回收系统单独呈压滤车间布置,压滤车间两层布置,二层布置入料搅拌桶和压滤机,一层部分布置入料泵、滤液泵,煤泥收集刮板和转载带式输送机等。工艺流程为压滤机拉板卸料的煤泥直接落至一层收集刮板,然后给料至转载带式输送机,运至末煤产品带式输送机上掺混入仓。该布置形式适用于工业场地位置受限,主厂房主厂房周围场地不足,压滤车间无法与主厂房集中布置;原煤煤质较好,压滤机脱水效果较好,煤泥发热量较高,适宜掺入末煤产品中;与主厂房一体化布置无法满足消防分区的要求,只有单独布置才能满足消防要求的选煤厂。

6)压滤回收系统与主厂房集中一体布置,煤泥回掺末煤产品。压滤回收系统布置在主厂房内一侧,两层布置,二层布置入料搅拌桶和压滤机,一层部分布置入料泵、滤液泵,煤泥收集刮板和转载带式输送机等。该工艺流程为压滤机拉板卸料的煤泥直接落至一层收集刮板,然后给料至转载带式输送机,运至主厂房内末煤产品带式输送机上掺混入仓。该布置形式也是动力煤选煤厂最常用的布置形式之一。该布置形式适用于工业场地平坦宽敞,空间位置富裕;原煤煤质较好,压滤机脱水效果较好,煤泥发热量较高,适宜掺入末煤产品中;与主厂房一体化布置满足消防分区的要求的选煤厂。通过比较压滤机回收系统的六种工艺布置形式,结合布尔洞煤矿选煤厂工业场地总平面布置,如图1所示。

选煤厂细煤泥回收处理工艺-板框厢式隔膜压滤机

可以看出,布尔洞选煤厂是在现有的矿井工业场地新增布置,现有工业场地狭小,剩余空间较小且分散,无法新增购地,主厂房周围场地不足,因而没有压滤车间、煤泥晾干场分开布置场地,煤泥燃点偏低不适宜干燥降水,细煤泥中高密度物高岭土含量较多,水分较高,结合周边选煤厂实际生产经验,采用带式输送机运输易打滑,且灰分高,不适用于煤泥直接回掺末煤产品布置形式,因此该选煤厂细煤泥回收系统工艺布置形式为压滤回收系统、煤泥晾干场集中一体布置。

4结论

1)布尔洞煤矿选煤厂细煤泥含量高,原煤易泥化,宜采用压滤机回收工艺对细煤泥进行回收。

2)布尔洞煤矿选煤厂细煤泥具有水分高、灰分高、燃点低等特性,现有工业场地狭小,剩余空间较小且分散,无法新增用地,因此该厂细煤泥回收系统工艺布置形式为压滤回收系统、煤泥晾干场集中一体布置形式,既能充分利用现有场地空间,提高末煤产品的竞争力,又能为选煤厂创造良好的经济效益。


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