孫景陽

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

機械化、智能化發(fā)展使得煤炭開采愈加高效。在高強度開采下，原煤中的細顆粒占比顯著升高，給后續(xù)煤炭洗選帶來諸多問題，在細煤泥回收中尤為凸顯。煤炭生產(chǎn)企業(yè)高質量發(fā)展、環(huán)境規(guī)制趨于嚴格的背景下，合理處置細粒煤泥成為煤炭企業(yè)面臨著重要挑戰(zhàn)[1-5]。

經(jīng)過多年的技術開發(fā)和應用實踐，已形成了較為成熟的煤泥分選技術體系，常用的煤泥回收工藝設備包括：壓濾機、加壓過濾機和沉降離心機。壓濾機入料適應性強、濾液澄清度高、運行成本低，但產(chǎn)品水分偏高、占地較大；加壓過濾機和沉降離心機產(chǎn)品水分低、單機處理能力大、占地較小、自動化程度高，但加壓過濾機系統(tǒng)復雜、投資及運行成本較高，沉降離心機回收下限偏高，轉子需要定期維修[6-9]。三種設備各具特點，在國內(nèi)外均得到了廣泛應用，除了單設備回收工藝外，還衍生出“加壓過濾+沉降離心”“加壓過濾+壓濾”“沉降離心+壓濾”等聯(lián)合工藝[10-12]。只有結合煤泥性質、煤泥量和廠房空間等條件選擇合適的煤泥回收設備、工藝才能經(jīng)濟、高效地回收煤泥[13-16]。另外，工藝布置形式也是煤泥處置的一大難題，尤其對于空間受限的項目，合理利用現(xiàn)有空間布置工藝可為企業(yè)節(jié)省可觀的成本[17-19]。

布爾洞選煤廠是在現(xiàn)有的礦井工業(yè)場地新增布置，針對其細煤泥水分高、灰分高、燃點低等特性，以及現(xiàn)有工業(yè)場地狹小、無法新增用地的特點，探討了細煤泥回收工藝選擇與布置方法。

1 原煤煤質特點及細煤泥特性

布爾洞煤礦選煤廠為動力煤選煤廠，是布爾洞煤礦的配套選煤廠，主要入選該礦原煤。布爾洞煤礦位于神東礦區(qū)東勝煤田內(nèi)，生產(chǎn)能力為240萬t/a，開采煤層有4層，分別為4-1、4-2上、4-2及6-2號煤層，其中4-1、4-2上和4-2號煤層為大部可采的較穩(wěn)定煤層，6-2號煤層為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。此4層煤賦存深度較淺，煤層結構簡單，不含或僅含一層夾矸。頂板巖性主要是粉砂巖和砂質泥巖；底板巖性主要是砂質泥巖，局部為細砂巖。該煤礦各煤層有害成分含量低，灰分、硫分含量低，且發(fā)熱量較高，是良好的民用和動力用煤。

布爾洞煤礦的煤質化驗資料顯示：原煤灰分為35.24%，內(nèi)水平均為8%，外水約為14%。為了研究原煤的泥化特性和次生煤泥的含量，分別進行了100～13mm原煤的轉筒泥化試驗和次生煤泥的篩分試驗，試驗結果見表1和表2。

隨著翻轉時間的延長，高粒級原煤產(chǎn)率逐漸降低，次生煤泥產(chǎn)率逐漸增高，-0.045mm粒級細泥比重較高且灰分逐漸升高，說明煤質較硬，且易碎，原煤泥化現(xiàn)象較嚴重。次生煤泥中各粒級灰分隨著粒級的減小而逐漸升高，-0.25mm煤泥含量達96.52%，-0.045mm細泥產(chǎn)率84.41%，灰分高達89.56%，嚴重影響煤泥水沉降，增加煤泥水處理難度。因此在設計中必須充分考慮原煤泥化嚴重、細泥多的特性，合理選擇細煤泥回收工藝和工藝布置[1]。

表1 100～13mm煤和矸石轉筒泥化試驗結果

表2 次生煤泥篩分試驗結果

2 細煤泥回收處理工藝選擇

目前應用較多的動力煤選煤廠細煤泥回收工藝主要有：壓濾機單獨回收工藝、加壓過濾機單獨回收工藝、“加壓過濾機+壓濾機”兩段回收工藝[2]、“篩網(wǎng)沉降離心機+壓濾機”兩段回收工藝。

1)壓濾機單獨回收工藝。壓濾機能夠實現(xiàn)一次壓濾出清水，是選煤廠洗水閉路循環(huán)的理想把關設備。該工藝適用于所有的動力煤選煤廠，尤其是煤泥含量小，且煤泥中細粒泥含量較多的選煤廠，是泥化現(xiàn)象較為嚴重的選煤廠細煤泥脫水回收系統(tǒng)的理想工藝。

2)加壓過濾機單獨回收工藝。加壓過濾機具有脫水效果好，處理能力大，且壓濾產(chǎn)品松散易摻混等優(yōu)點。該工藝適用于煤泥含量較大，細泥含量較少的選煤廠，同時要求洗選工藝的自動化程度較高，且采用加壓過濾機做工業(yè)試驗時效果較好，或在同一礦區(qū)中處理同一煤種時效果較明顯的選煤廠。加壓過濾機入料中一般-0.045mm粒級含量小于40%，煤泥回收效果較好，對于泥化嚴重、細粒物料含量較高的選煤廠，因其細粒級物料的含量高，會導致加壓過濾機的處理能力大大降低，甚至是設備不能正常運轉。

3)“加壓過濾機+壓濾機”兩段回收工藝。該工藝采用一段加壓過濾機回收+0.045mm粒級的一段底流粗煤泥，二段隔膜壓濾機回收-0.045mm粒級的二段底流細煤泥，適用于煤泥一次沉淀較為困難，+0.045mm粒級粗煤泥含量較高，且加壓過濾機處理效果良好同時要求水分含量低的選煤廠。

4)“篩網(wǎng)沉降離心機+壓濾機”單獨回收工藝。該工藝采用一段篩網(wǎng)沉降離心機回收+0.045mm粒級的一段底流粗煤泥，二段隔膜壓濾機回收-0.045mm粒級的二段底流細煤泥[3]，適用于煤泥一次沉淀較為困難，+0.045mm粒級粗煤泥含量較高，-0.045mm細煤泥含量低于20%，原煤不泥化或泥化現(xiàn)象不嚴重的選煤廠。

由于布爾洞煤礦選煤廠煤質泥化較為嚴重，煤泥中+0.045mm粒級含量不高，僅為15.59%；且-0.045mm含量很高，達到了84.41%，因此不宜采用加壓過濾機和篩網(wǎng)沉降離心機回收，不適合采用兩段回收。通過以上分析最終確定本廠細煤泥回收采用壓濾機單獨回收工藝[4，5]。

3 工藝布置選擇

壓濾機回收系統(tǒng)的工藝布置主要與煤泥產(chǎn)品走向、總平面位置、濃縮車間位置及煤泥晾干場位置等因素有關。主要有以下幾種布置形式：

1)壓濾回收系統(tǒng)、煤泥晾干場集中一體布置。壓濾回收系統(tǒng)單獨呈壓濾車間布置，并與煤泥晾干場集中一體布置。壓濾車間兩層布置，二層布置入料攪拌桶和壓濾機，一層部分布置入料泵等設備，部分做煤泥落地場地；煤泥晾干場布置在一層。該工藝流程為壓濾機拉板卸料的煤泥直接落至一層地面緩沖堆放，通過鏟車鏟入煤泥晾干場內(nèi)進行自然晾干后外運。

該布置形式適用于工業(yè)場地位置受限，主廠房周圍場地不足，且沒有壓濾車間、煤泥晾干場分開布置場地；原煤煤質較差，壓濾脫水效果較差，煤泥水分、灰分均偏高，發(fā)熱量較低，不適宜直接摻入末煤產(chǎn)品中；煤泥含水量太高，不適合膠帶轉載；煤泥燃點低，不適用進行干燥降水[6]；煤泥干燥成本太高，沒有經(jīng)濟效益的選煤廠。

2)壓濾回收系統(tǒng)、煤泥晾干場分開單獨布置。壓濾回收系統(tǒng)單獨呈壓濾車間布置，煤泥晾干場單獨布置。壓濾車間兩層布置，二層布置入料攪拌桶和壓濾機，一層部分布置入料泵、濾液泵，煤泥收集刮板和轉載帶式輸送機等。煤泥晾干場按照封閉煤棚設置。該工藝流程為壓濾機拉板卸料的煤泥直接落至一層收集刮板，給料至轉載帶式輸送機，然后運至煤泥晾干場卸料堆放，進行自然晾干或干燥后外運。

該布置形式適用于工業(yè)場地位置受限，主廠房周圍場地不足，壓濾車間、煤泥晾干場等無法集中布置；原煤煤質較差，壓濾脫水效果較差，煤泥水分、灰分均偏高，發(fā)熱量較低，不適宜直接摻入末煤產(chǎn)品中；煤泥晾干場需要布置干燥設施的選煤廠。

3)壓濾回收系統(tǒng)、主廠房、煤泥晾干場集中一體布置。壓濾回收系統(tǒng)和煤泥晾干場一體布置在主廠房內(nèi)一側，兩層布置，二層布置入料攪拌桶和壓濾機，一層部分布置入料泵等設備，部分做煤泥落地場地；煤泥晾干場一層布置。該工藝流程為壓濾機拉板卸料的煤泥直接落至一層地面緩沖堆放，通過鏟車鏟入煤泥晾干場內(nèi)進行自然晾干后外運。

該布置形式適用于工業(yè)場地平坦寬敞，便于集中布置；原煤煤質較差，壓濾脫水效果較差，煤泥水分、灰分均偏高，發(fā)熱量較低，不適宜直接摻入末煤產(chǎn)品中；一體布置滿足消防分區(qū)要求；煤泥含水量太高，不適合膠帶轉載；煤泥燃點低，不適用進行干燥降水；煤泥干燥成本太高，沒有經(jīng)濟效益的選煤廠。

4)壓濾回收系統(tǒng)、主廠房集中一體布置，煤泥晾干場單獨布置。壓濾回收系統(tǒng)布置在主廠房內(nèi)一側，兩層布置，二層布置入料攪拌桶和壓濾機，一層部分布置入料泵、濾液泵，煤泥收集刮板和轉載帶式輸送機等。煤泥晾干場按照封閉煤棚設置。該工藝流程為壓濾機拉板卸料的煤泥直接落至一層收集刮板，然后給料至轉載帶式輸送機，運至煤泥晾干場卸料堆放，在煤泥晾干場內(nèi)進行自然晾干或干燥后外運。該布置形式是動力煤選煤廠最常用的布置形式之一。

該布置形式適用于工業(yè)場地平坦寬敞，空間位置富裕；原煤煤質較差，壓濾脫水效果較差，煤泥水分、灰分均偏高，發(fā)熱量較低，不適宜直接摻入末煤產(chǎn)品中；煤泥晾干場需布置干燥設施的選煤廠。

5)壓濾回收系統(tǒng)單獨布置，煤泥回摻末煤產(chǎn)品。壓濾回收系統(tǒng)單獨呈壓濾車間布置，壓濾車間兩層布置，二層布置入料攪拌桶和壓濾機，一層部分布置入料泵、濾液泵，煤泥收集刮板和轉載帶式輸送機等。工藝流程為壓濾機拉板卸料的煤泥直接落至一層收集刮板，然后給料至轉載帶式輸送機，運至末煤產(chǎn)品帶式輸送機上摻混入倉。

該布置形式適用于工業(yè)場地位置受限，主廠房主廠房周圍場地不足，壓濾車間無法與主廠房集中布置；原煤煤質較好，壓濾機脫水效果較好，煤泥發(fā)熱量較高，適宜摻入末煤產(chǎn)品中；與主廠房一體化布置無法滿足消防分區(qū)的要求，只有單獨布置才能滿足消防要求的選煤廠。

6)壓濾回收系統(tǒng)與主廠房集中一體布置，煤泥回摻末煤產(chǎn)品。壓濾回收系統(tǒng)布置在主廠房內(nèi)一側，兩層布置，二層布置入料攪拌桶和壓濾機，一層部分布置入料泵、濾液泵，煤泥收集刮板和轉載帶式輸送機等。該工藝流程為壓濾機拉板卸料的煤泥直接落至一層收集刮板，然后給料至轉載帶式輸送機，運至主廠房內(nèi)末煤產(chǎn)品帶式輸送機上摻混入倉。該布置形式也是動力煤選煤廠最常用的布置形式之一。

該布置形式適用于工業(yè)場地平坦寬敞，空間位置富裕；原煤煤質較好，壓濾機脫水效果較好，煤泥發(fā)熱量較高，適宜摻入末煤產(chǎn)品中；與主廠房一體化布置滿足消防分區(qū)的要求的選煤廠。

通過比較壓濾機回收系統(tǒng)的六種工藝布置形式，結合布爾洞煤礦選煤廠工業(yè)場地總平面布置，如圖1所示。

圖1 布爾洞煤礦選煤廠工業(yè)場地總平面布置圖

可以看出，布爾洞選煤廠是在現(xiàn)有的礦井工業(yè)場地新增布置，現(xiàn)有工業(yè)場地狹小，剩余空間較小且分散，無法新增購地，主廠房周圍場地不足，因而沒有壓濾車間、煤泥晾干場分開布置場地，煤泥燃點偏低不適宜干燥降水，細煤泥中高密度物高嶺土含量較多，水分較高，結合周邊選煤廠實際生產(chǎn)經(jīng)驗，采用帶式輸送機運輸易打滑，且灰分高，不適用于煤泥直接回摻末煤產(chǎn)品布置形式，因此該選煤廠細煤泥回收系統(tǒng)工藝布置形式為壓濾回收系統(tǒng)、煤泥晾干場集中一體布置。

4 結 論

1)布爾洞煤礦選煤廠細煤泥含量高，原煤易泥化，宜采用壓濾機回收工藝對細煤泥進行回收。

2)布爾洞煤礦選煤廠細煤泥具有水分高、灰分高、燃點低等特性，現(xiàn)有工業(yè)場地狹小，剩余空間較小且分散，無法新增用地，因此該廠細煤泥回收系統(tǒng)工藝布置形式為壓濾回收系統(tǒng)、煤泥晾干場集中一體布置形式，既能充分利用現(xiàn)有場地空間，提高末煤產(chǎn)品的競爭力，又能為選煤廠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。