周正科

(重慶能投集團(tuán) 渝新能源公司南桐洗選廠，重慶 400800)

渝新能源公司選煤廠南桐廠區(qū)是原南桐礦業(yè)有限責(zé)任公司南桐選煤廠，是一座設(shè)計(jì)能力為1.5 Mt/a的煉焦煤選煤廠。選煤工藝為：塊煤采用跳汰預(yù)排矸，末煤采用無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥采用煤泥重介質(zhì)旋流器分選，煤泥浮選的聯(lián)合流程。浮選精煤通過(guò)壓濾機(jī)回收，摻入總精煤供應(yīng)重慶千信國(guó)際貿(mào)易有限公司(重慶鋼鐵廠)等鋼鐵廠。長(zhǎng)期以來(lái)，由于使用老式隔膜壓濾機(jī)，導(dǎo)致浮選精煤系統(tǒng)存在設(shè)備多、回收能力不足、故障率高等問(wèn)題，為此，洗選廠決定對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化論證和改造。

1 存在問(wèn)題

1.1 入浮煤泥細(xì)粒含量高

煤泥經(jīng)粗煤泥重介質(zhì)旋流器分選，溢流物料脫介后，通過(guò)φ300 mm的分級(jí)旋流器進(jìn)行分級(jí)，φ300 mm分級(jí)旋流器的底流進(jìn)入煤泥直線振動(dòng)篩脫水，篩上物作為粗精煤泥產(chǎn)品，而φ300 mm分級(jí)旋流器的溢流和煤泥直線振動(dòng)脫水篩篩下水進(jìn)入φ250 mm旋流器進(jìn)行分級(jí)、濃縮，底流物料進(jìn)入煤泥直線振動(dòng)篩，篩上物作為精煤泥產(chǎn)品，而φ250 mm旋流器溢流和篩下物料進(jìn)入浮選，進(jìn)入浮選系統(tǒng)的煤泥明顯變細(xì)，浮選入料和浮選精煤中<0.045 mm的含量達(dá)到80%以上。煤泥水中過(guò)多的細(xì)粒煤泥，使得煤泥脫水環(huán)節(jié)負(fù)荷過(guò)重。浮選入料、精煤、尾煤的粒度組成見(jiàn)表1。

表1 浮選入料、精煤、尾煤粒度組成表

1.2 原浮選精煤回收系統(tǒng)設(shè)備老化

浮選機(jī)分選出來(lái)的精礦進(jìn)入精礦池，精礦池的物料分別流向各個(gè)儲(chǔ)料罐，再由高壓風(fēng)把精礦壓入各臺(tái)壓濾機(jī)(編號(hào)為：551、552、553、554、555)，壓濾機(jī)卸料后，由刮板運(yùn)輸機(jī)(編號(hào)為：561、562、563、564、565)輸送到566膠帶運(yùn)輸機(jī)，由566膠帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)入567刮板運(yùn)輸機(jī)，再輸送到381精煤產(chǎn)品的刮板運(yùn)輸機(jī)混合，最后進(jìn)倉(cāng)，濾液水返回系統(tǒng)進(jìn)行使用。原浮選精煤回收系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖如圖1所示，設(shè)備配置見(jiàn)表2。

圖1 原浮選精煤回收系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖

表2 原浮選精煤回收系統(tǒng)設(shè)備配置情況表

注：空氣壓縮機(jī)OGD-210/7B和渣漿泵650V-SP各有一臺(tái)備用設(shè)備，生產(chǎn)時(shí)不計(jì)算備用設(shè)備功率，總消耗功率為443 kW。

因系統(tǒng)設(shè)備老化，設(shè)備數(shù)量多，造成運(yùn)行成本高。精煤壓濾機(jī)已使用18年，主機(jī)結(jié)構(gòu)已有所變形，導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)程中濾布易破損，造成精煤產(chǎn)品水分高。

根據(jù)2016年下半年統(tǒng)計(jì)，壓濾機(jī)每月平均壓濾次數(shù)可達(dá)3 300次，每天每班需人工卸料達(dá)110次。每月平均更換濾布100張，再加上機(jī)械故障每月高達(dá)15起，導(dǎo)致維修人員工作量特別大。由于設(shè)備故障多，浮選精煤回收系統(tǒng)無(wú)法與其它選煤系統(tǒng)同步生產(chǎn)，浮選精煤處理不及時(shí)，導(dǎo)致運(yùn)行司機(jī)加班多，嚴(yán)重影響了選煤系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。經(jīng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)每月生產(chǎn)延時(shí)達(dá)120 h，平均每天延時(shí)4 h左右。每年僅更換濾布的費(fèi)用達(dá)66萬(wàn)元(按濾布單價(jià)為550元/張，每月更換100張計(jì)算)，每年電費(fèi)達(dá)181.81萬(wàn)元(按0.57元/kW·h，每天運(yùn)轉(zhuǎn)20 h，年生產(chǎn)360天計(jì)算)，噸煤泥加工成本達(dá)25.63元。

2 設(shè)備選型及工藝方案

2.1 浮選精煤回收設(shè)備的選擇

在選煤廠中，細(xì)顆粒物料采用的脫水設(shè)備主要有沉降式離心脫水機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)、壓濾機(jī)等[1]，其各自特點(diǎn)分別如下：

沉降式離心脫水機(jī)在選煤廠主要用于含泥較多的原生煤泥、浮選尾煤和浮選精煤的脫水[2]，以及洗水的澄清，其入料粒度上限1～3 mm，有時(shí)可達(dá)13 mm[3-4]，其優(yōu)點(diǎn)為：產(chǎn)品水分低，松散度高，當(dāng)<0.045 mm粒級(jí)含量不超過(guò)20%時(shí)，所需離心強(qiáng)度在250～500就可實(shí)現(xiàn)固液分離，缺點(diǎn)為：當(dāng)煤泥水中<0.045 mm含量大于50%時(shí)，固液分離困難[5-6]。

真空過(guò)濾機(jī)分為圓盤真空過(guò)濾機(jī)和圓筒型真空過(guò)濾機(jī)兩大類，圓盤真空過(guò)濾機(jī)濾布孔徑約為0.15～0.25 mm，設(shè)備體積大，操作過(guò)程復(fù)雜，檢修困難；而圓筒型真空過(guò)濾機(jī)體積大，過(guò)濾面積較小，單位處理能力低[7]。真空過(guò)濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)為：當(dāng)煤漿濃度為25%～50%，粒度在1 mm以下時(shí)，濾餅水分在24%～28%之間，缺點(diǎn)是濾液濃度高，濾液的固體含量在5～50 g/L，不能實(shí)現(xiàn)清水洗煤[8]。

壓濾機(jī)分為帶式壓濾機(jī)、加壓過(guò)濾機(jī)和箱式壓濾機(jī)其各自的特點(diǎn)分別如下：帶式壓濾機(jī)在國(guó)內(nèi)西南地區(qū)選煤廠的應(yīng)用主要集中在貴州六盤水地區(qū)，適用于動(dòng)力煤選煤廠，主要優(yōu)點(diǎn)是能耗低，主要缺點(diǎn)是運(yùn)行成本高，需要添加絮凝劑、清水用量大，操作維護(hù)相對(duì)復(fù)雜[9]。加壓過(guò)濾機(jī)在國(guó)內(nèi)西南地區(qū)主要應(yīng)用于南桐礦業(yè)公司干壩子洗選廠，其自動(dòng)化程度高，密封性好，產(chǎn)品水分低，但加壓過(guò)濾機(jī)對(duì)細(xì)粒級(jí)煤泥回收效果不理想，尤其是對(duì)<0.045 mm占絕對(duì)多數(shù)的煤泥組成來(lái)說(shuō)[10-11]。箱式壓濾機(jī)在國(guó)內(nèi)選煤廠中應(yīng)用廣泛占80%以上，主要優(yōu)點(diǎn)是回收粒度細(xì)，能耗低，運(yùn)行成本低、操作維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品水分稍高[12-13]。

結(jié)合南桐廠區(qū)浮選精煤粒度細(xì)的特點(diǎn)，確定使用箱式隔膜壓濾機(jī)[14]。

2.2 壓濾機(jī)選型及工藝方案

結(jié)合選煤廠實(shí)際，通過(guò)測(cè)試，進(jìn)入浮選干煤泥量為19.74 t/h,浮選精煤產(chǎn)率按85%計(jì)算，干精煤泥為16.78 t/h,廂式壓濾機(jī)單位面積處理能力為0.02 t/(h·m2)，不均衡系數(shù)取1.15，則需要面積為[15]16.78 t/h×1.15÷0.02 t/(h·m2)=965 m2。因此選擇兩臺(tái)500 m2箱式隔膜壓濾機(jī)，型號(hào)：XAZG500/2000-U。精煤泥回收系統(tǒng)設(shè)備選型如表3所示。

表3 浮選精煤回收系統(tǒng)設(shè)備選型表

注：精煤壓濾機(jī)給料泵150ZJG-I-B45有一臺(tái)備用設(shè)備，生產(chǎn)時(shí)不計(jì)算備用設(shè)備功率，總消耗功率為297 kW。

浮選機(jī)分選出來(lái)的精礦流入精礦池，精礦池的物料用泵(541或542)給入壓濾機(jī)(551和552)進(jìn)行壓濾，濾液水不成線狀流淌時(shí)，用壓榨泵(551-1或552-1)進(jìn)行壓榨2～3分鐘后卸餅，由刮板運(yùn)輸機(jī)(561和562)輸送到382刮板輸送機(jī)，最后進(jìn)入381刮板輸送機(jī)與精煤產(chǎn)品進(jìn)行混合后進(jìn)倉(cāng)。而濾液水返回系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用。改造后精煤泥回收系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖如圖2所示。

3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果

2017年新系統(tǒng)改造并投入使用，生產(chǎn)運(yùn)行效果顯著。

(1)產(chǎn)品水分由原來(lái)的28%下降到22%，比原系統(tǒng)水分降低6%，更好的滿足了用戶要求，減少了運(yùn)輸成本。

(2)運(yùn)行高效，噸浮選精煤加工成本明顯下降。由于材料、電力等成本的大幅下降，噸煤加工成本大幅下降到 11.58 元/t，比原系統(tǒng)下降了近55%。

(3)工藝更簡(jiǎn)潔，設(shè)備大幅減少，機(jī)械故障大幅降低，崗位人員更加精簡(jiǎn)。

(4) 此系統(tǒng)總投資435.1萬(wàn)元，按表4可知，噸干煤加工成本每噸節(jié)約14.1元，每年干浮選精煤為16.78 t/h×16 h×360 d=9.67萬(wàn)t。濾布費(fèi)用每年節(jié)約51.60萬(wàn)元，電耗成本每年節(jié)約84.30萬(wàn)元。每年節(jié)約加工成本為135.90萬(wàn)元(不包括減人提效)。預(yù)期1.6年收回成本。改造前后浮選精煤回收系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表4。

圖2 改造后浮選精煤回收系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖

表4 改造前后浮選精煤回收系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

注：1.壓濾次數(shù)指每天每臺(tái)壓濾一個(gè)循環(huán)的數(shù)量； 2.新壓濾機(jī)濾布2 000元/張；3.改造后，一年按360 d、一天16 h計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

從南桐廠區(qū)實(shí)施效果看，改造后設(shè)備大幅減少，管理和運(yùn)行成本明顯下降，同時(shí)降低了浮選精煤產(chǎn)品水分，實(shí)現(xiàn)了浮選精煤回收系統(tǒng)和其它分選系統(tǒng)的同步運(yùn)行。從改造經(jīng)驗(yàn)看，對(duì)使用老式壓濾機(jī)的選煤廠具有較高的參考價(jià)值。