王恩生，李 勇，苑金朝，程翔銳，吳大為，殷志杰

（1.淮南礦業(yè)集團(tuán)選煤分公司潘集選煤廠，安徽淮南 232082；2.北京國(guó)華科技集團(tuán)有限公司，北京 101300）

1 概 述

2018年正式頒布實(shí)施的 GB／T35051-2018《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》是在煤炭行業(yè)MT／T810-1999《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》基礎(chǔ)上重新修訂并升級(jí)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。按照當(dāng)前國(guó)內(nèi)外選煤廠煤泥水處理工藝和設(shè)備水平以及我國(guó)具有代表性的選煤廠狀況，該國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)等級(jí)的劃分指標(biāo)重新進(jìn)行了界定。選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)劃分的主要技術(shù)指標(biāo)有 “單位補(bǔ)充水量”、“洗水濃度”、“煤泥回收”、 “緩沖水設(shè)施”、 “入選原料煤量達(dá)到設(shè)計(jì)能力的百分比”。

淮南礦業(yè)集團(tuán)選煤分公司潘集選煤廠及配套鐵路項(xiàng)目于2014年被安徽省列為861重點(diǎn)工程，該廠于2015年正式開(kāi)工建設(shè)，2018年11月28日全面竣工投產(chǎn)。北京國(guó)華科技集團(tuán)公司承擔(dān)了潘集選煤廠的主廠房和濃縮車間的工程設(shè)計(jì)。該廠設(shè)計(jì)年入選原煤12.0 Mt，采用直徑為1500 mm大型無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、煤泥重介、煤泥浮選的聯(lián)合分選工藝，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。設(shè)備全部自動(dòng)化操作，工藝和設(shè)備國(guó)內(nèi)一流，國(guó)際領(lǐng)先。該廠是目前亞洲單體建筑最大的煉焦煤選煤廠之一。

潘集選煤廠的煤泥水處理流程見(jiàn)圖1。粗選浮選機(jī)尾礦和中煤磁選機(jī)尾礦進(jìn)入一段濃縮機(jī)，該濃縮機(jī)實(shí)質(zhì)上起到水力分級(jí)設(shè)備的功能，以含有大于0.045 mm粒級(jí)為主的底流，先經(jīng)除雜弧形篩分級(jí)，以減緩粗顆粒對(duì)沉降過(guò)濾式離心機(jī)螺旋體的過(guò)度磨損，其篩上物至中煤脫介篩，篩下物進(jìn)入離心機(jī)，脫水產(chǎn)物摻入末中煤（洗選混煤）。矸石磁選機(jī)的尾礦先經(jīng)水力分級(jí)旋流器分級(jí)，其底流再由高頻篩脫水回收，篩上物摻入粉矸石之中。進(jìn)入二段濃縮機(jī)的尾礦水有以下幾部分：①一段濃縮機(jī)溢流；② 精選浮選機(jī)尾礦；③沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)的濾液和離心液；④水力旋流器溢流和高頻篩篩下水。

二段濃縮機(jī)的溢流一部分作為循環(huán)用水，另一部分進(jìn)入凈化濃縮機(jī)深度澄清，其溢流也作為循環(huán)用水，主要用于精選浮選機(jī)稀釋水、全廠各類煤泥泵和介質(zhì)泵的軸封水及清掃用水。二段濃縮機(jī)底流和凈化濃縮機(jī)底流由壓濾機(jī)回收脫水，壓濾機(jī)濾液亦進(jìn)入循環(huán)水。煤泥水處理各工藝設(shè)備的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表1。

由于煤泥水處理工藝的完善，加上良好的設(shè)備性能和操作工人的良好素質(zhì)，選煤廠自投產(chǎn)之 日開(kāi)始，就實(shí)現(xiàn)了一級(jí)洗水閉路循環(huán)。

圖1 潘集選煤廠煤泥水流程示意

表1 煤泥水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)備及規(guī)格型號(hào)

2 不向廠區(qū)外排放煤泥水及單位補(bǔ)水量

GB／T35051-2018《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》規(guī)定，各等級(jí)均不向廠區(qū)外排放煤泥水，單位補(bǔ)充水量的指標(biāo)如表2所示。

表2 單位補(bǔ)水量指標(biāo)

按照國(guó)家與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制性要求任何選煤廠不得在任何時(shí)間以任何形式向廠區(qū)外排放煤泥水。要做到這點(diǎn)的關(guān)鍵之一，選煤廠洗水循環(huán)必須實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。洗水平衡的含義可用下式表達(dá)：

生產(chǎn)補(bǔ)充加水量＝所有產(chǎn)品帶走的水量-原料煤帶進(jìn)的水量-損失水量

損失水量是指滴、漏、滲或蒸發(fā)水量，由于這部分水量甚少，一般可忽略不計(jì)。

補(bǔ)加水量的多少與原料煤數(shù)量有極大關(guān)系。為了可以精確比較，GB／T35051-2018《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》中設(shè)立了單位補(bǔ)水量這項(xiàng)指標(biāo)，其含義是濕法分選1 t原料煤，需向生產(chǎn)系統(tǒng)中補(bǔ)加的水量。也可理解為每1 t原料煤所分選出的產(chǎn)品水量之和，與這1 t原料煤所帶進(jìn)的水量差值。單位補(bǔ)充水量與入選下限和原料煤水分有關(guān)，這在洗水閉路循環(huán)等級(jí)中也相應(yīng)做了限定。

潘集選煤廠2019年1—7月入洗原料煤和各選煤產(chǎn)品的水分（逐月加權(quán)平均值）見(jiàn)表3。

表3 原料煤和選煤產(chǎn)品水分

根據(jù)表3中數(shù)據(jù)及各選煤產(chǎn)品產(chǎn)量，可以計(jì)算出產(chǎn)品帶走的水量和原料煤帶進(jìn)的水量，即可得到2019年1—7月潘集選煤廠單位補(bǔ)充水量為0.068 m3／t，此值小于一級(jí)洗水閉路循環(huán)界定值0.085 m3／t。此項(xiàng)指標(biāo)也反映出潘集選煤廠的脫水工藝與設(shè)備的優(yōu)越性，產(chǎn)品水分低、脫水率高。所以選煤廠產(chǎn)品帶走的水量較少，單位補(bǔ)充水量也就隨之減少。

3 煤泥回收和緩沖水設(shè)施

洗水閉路循環(huán)等級(jí)中對(duì)煤泥回收和緩沖水設(shè)施做了具體要求（見(jiàn)表4）。

表4 煤泥回收和緩沖水設(shè)施的具體要求

一級(jí)、二級(jí)的限定是根據(jù)選煤技術(shù)的進(jìn)步及國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的嚴(yán)格要求而制定的。21世紀(jì)以來(lái)，大部分新建選煤廠的工程設(shè)計(jì)中，的確是按照 “煤泥全部在廠房?jī)?nèi)機(jī)械回收”， “設(shè)有緩沖水池或濃縮機(jī)，并有完備的回水系統(tǒng)”這兩項(xiàng)要求進(jìn)行的，關(guān)鍵是這些設(shè)施投入使用后是否能夠滿足選煤廠實(shí)際生產(chǎn)的需要。至于三級(jí)的限定是考慮到一些在上世紀(jì)建成的選煤廠，使用機(jī)械化挖取裝置的鋼筋混凝土構(gòu)筑的廠外煤泥沉淀池具體情況。

潘集選煤廠位于淮河北岸，為保護(hù)母親河不受污染，在工程設(shè)計(jì)中就對(duì)煤泥回收和緩沖水設(shè)施做了周密的考慮。

（1）針對(duì)淮南礦區(qū)原料煤煤泥含量較多、矸石易泥化的特性，在壓濾車間設(shè)有18臺(tái)快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)，總壓濾面積為16400 m2。來(lái)自二段濃縮機(jī)底流的尾煤泥經(jīng)攪拌桶均質(zhì)攪拌后，用泵送入壓濾機(jī)，濾餅卸到帶式輸送機(jī)，由刮板輸送機(jī)收集后轉(zhuǎn)載到集料帶式輸送機(jī)上送入封閉的煤泥棚。該輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)煤泥多點(diǎn)卸料，以增加堆放場(chǎng)儲(chǔ)量。所堆放的煤泥可以送至干燥機(jī)，烘干后的煤泥摻入中煤（混煤）。

（2）選煤廠設(shè)有1臺(tái)半地下式布置的事故濃縮機(jī)，直徑50 m，容積5800 m3，可容納選煤廠最大設(shè)備的放水，并有完備的回水設(shè)施。

4 洗水濃度

眾所周知，要實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)，煤泥必須得到及時(shí)處理，而洗水濃度的高低就是最直接的反映。洗水濃度是影響選煤廠的主要矛盾方面，只有解決了洗水濃度的問(wèn)題，其他問(wèn)題才能迎刃而解。國(guó)際上煤泥水處理的最高水平是在清水選煤的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)洗水動(dòng)態(tài)平衡、閉路循環(huán)。

GB／T35051-2018《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》中規(guī)定的洗水濃度指標(biāo)見(jiàn)表5。因?yàn)椴煌倪x煤方法對(duì)洗水濃度的敏感性不同，所以該表中重介質(zhì)選煤和跳汰選煤的指標(biāo)各不相同。

表5 洗水濃度

根據(jù)潘集選煤廠的全廠系統(tǒng)大檢查資料，二段濃縮機(jī)和凈化濃縮機(jī)的工藝效果見(jiàn)表6所示。

表6 二段濃縮機(jī)和凈化濃縮機(jī)的工藝效果

由于潘集選煤廠采用了科學(xué)、合理的絮凝和凝聚技術(shù)，又有足夠的煤泥水澄清濃縮面積，所以二段濃縮機(jī)溢流濃度僅為0.4 g／L。

淮南礦業(yè)集團(tuán)所屬煉焦煤選煤廠均設(shè)置了凈化濃縮機(jī)，將部分二段濃縮機(jī)溢流引入，進(jìn)行深度澄清，得到極為清凈的澄清水，作為煤泥精選作業(yè)的稀釋水、各類泵的軸封水及廠房車間掃地水。本次測(cè)定凈化濃縮機(jī)溢流濃度為零，所以經(jīng)綜合計(jì)算全廠循環(huán)水濃度為0.36 g／L，名符其實(shí)地達(dá)到了清水選煤的最高水平。

從MT／T851-2011《選煤廠濃縮設(shè)備工藝效果評(píng)定方法》來(lái)看，評(píng)定潘集選煤廠的濃縮機(jī)工藝效果的三項(xiàng)指標(biāo)如下：

（1）澄清系數(shù)。澄清系數(shù)的表達(dá)式為：

此指標(biāo)直觀地定量表征尾礦水澄清程度。二段濃縮機(jī)的澄清系數(shù)高達(dá)0.97，而凈化濃縮機(jī)澄清系數(shù)更高達(dá)1.00。

（2）濃縮效率。選煤廠的澄清濃縮設(shè)備實(shí)質(zhì)上屬于固液分離設(shè)備范疇。從固液分離的角度出發(fā)，濃縮效率應(yīng)是底流中固體產(chǎn)率越多越好，流體混雜率越少越好。

對(duì)于二段濃縮機(jī)，濃縮效率η＝92.13%；對(duì)于凈化濃縮機(jī)，濃縮效率η＝99.92%。兩者指標(biāo)都很好。

（3）底流濃度。要為壓濾機(jī)提供合適的入料濃度，所以濃縮機(jī)底流濃度亦是一項(xiàng)工藝指標(biāo)。從試驗(yàn)測(cè)定來(lái)看，二段濃縮機(jī)的底流濃度偏低一些。

5 入選原料煤量達(dá)到設(shè)計(jì)（或核定）能力的比例

入選原料煤的數(shù)量也是一項(xiàng)是否可持續(xù)性實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)的影響因素。選煤廠達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)（核定）能力，與未滿負(fù)荷生產(chǎn)比較，工作難度顯然不同，所以在GB／T35051-2018《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》中將此作為考核指標(biāo)（見(jiàn)表7）。

表7 入選原料煤量達(dá)到設(shè)計(jì)（或核定）能力的比例

潘集選煤廠2019年1—7月入選原料煤量見(jiàn)表8，共計(jì)5654286 t。若按設(shè)計(jì)能力每月入選1.0 Mt原料煤計(jì)，入選量已達(dá)到設(shè)計(jì)能力的80.78%。

表8 潘集選煤廠2019年1—7月入洗原料煤量

6 結(jié) 語(yǔ)

選煤廠實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)并非易事。作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，并要出色完成這一工程，首先，人是第一因素。潘集選煤廠雖是一座剛剛投產(chǎn)的特大型煉焦煤選煤廠，但所有員工都是從望峰崗等老選煤廠成建制的選拔而來(lái)，具有豐厚的技術(shù)管理水平和崗位操作技能，經(jīng)過(guò)短暫的試生產(chǎn)，很快就掌握了煤泥水閉路循環(huán)的規(guī)律。

憑借淮南礦區(qū)多年來(lái)入選泥化程度較大的難選煤經(jīng)驗(yàn)，以及礦業(yè)集團(tuán)所屬其他煉焦煤選煤廠的實(shí)踐，在潘集選煤廠工程設(shè)計(jì)中做出了周密又慎重的決策，制定了完善的煤泥水處理工藝流程，選用了性能良好的設(shè)備，尤其是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做到了留有余地，以適應(yīng)不同條件的變化。

淮南潘集選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)達(dá)到了國(guó)標(biāo)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，這不但標(biāo)志著我國(guó)選煤技術(shù)水平的提高，也標(biāo)志著我國(guó)由選煤大國(guó)向選煤強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步，這也是建國(guó)70年來(lái)幾代選煤工作者辛勤工作的結(jié)果。