韓 信 彭家松 王 賀 高 健 曹永文

（1.淮礦西部煤礦投資管理有限公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，017000；2.淮礦芬雷公司唐家會(huì)礦選煤廠，內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市，017000）

唐家會(huì)礦選煤廠位于內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，該廠為大型動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)原煤處理能力10 Mt/a，塊煤（200～13 mm）采用重介淺槽、末煤（13～1.5 mm）采用兩產(chǎn)品重介旋流器、粗煤泥（1.5～0.25 mm）采用螺旋分選機(jī)分選、煤泥水采用兩段濃縮工藝。一段濃縮機(jī)底流采用沉降過濾離心機(jī)回收，二段濃縮機(jī)底流采用壓濾機(jī)回收，由于二段濃縮機(jī)底流中的細(xì)顆粒含量較高，導(dǎo)致現(xiàn)有壓濾機(jī)回收產(chǎn)品水分較高，平均在33%左右，煤泥發(fā)熱量為13.38 MJ/kg。壓濾煤泥由于粘度大、水分高、熱值低，無法直接摻入產(chǎn)品煤中進(jìn)行銷售。由于煤泥地銷價(jià)格低，市場銷售渠道狹窄，大量煤泥堆放不僅占用廠區(qū)場地，還污染廠區(qū)環(huán)境。同時(shí)，煤泥運(yùn)輸對沿線周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，容易引發(fā)當(dāng)?shù)氐仄箨P(guān)系緊張，環(huán)保壓力巨大，但隨矸石一起排棄又會(huì)造成資源的浪費(fèi)［1］。

1 煤泥摻入商品煤中銷售的方式

1.1 落地晾干后摻配

壓濾煤泥落地，晾干部分水分再碾壓碎后，返回?fù)饺氘a(chǎn)品中，此方法需要晾干場地且容易污染環(huán)境，缺點(diǎn)是北方冬天無法摻入。

1.2 烘干后摻配

采用干燥方式，對煤泥進(jìn)行干燥降水后摻入，目前國內(nèi)使用的熱風(fēng)爐滾筒式直接干燥工藝又帶來新的環(huán)境污染問題［2］。低溫蒸汽回轉(zhuǎn)干燥技術(shù)需要配套一定壓力的飽和蒸汽做熱源，缺點(diǎn)是成本高、投資大。電加熱爐耗能高、處理量小，滿足不了煤泥量大、環(huán)保不產(chǎn)生固廢和廢氣的要求。

1.3 煤泥降水后回收摻配

山西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)等多家大型選煤廠選擇加壓過濾工藝回收粗煤泥，其水分可以控制在24%左右，煤泥呈松散狀，可直接摻入商品煤中作為電廠燃料煤進(jìn)行銷售。目前已經(jīng)采用此類方式的選煤廠有神東大柳塔選煤廠、中煤安家?guī)X選煤廠、國電投察哈素選煤廠、昊華高家梁選煤廠等。

通過壓濾機(jī)對煤泥進(jìn)行降水回收后［3］，可直接摻入或破碎摻入商品煤中進(jìn)行銷售，目前已經(jīng)采用此類方式的選煤廠有大同馬脊梁選煤廠和內(nèi)蒙唐公塔選煤廠。

通過技術(shù)分析，唐家會(huì)礦選煤廠采取壓濾機(jī)降低煤泥水分的技術(shù)方案，這也是從環(huán)保壓力的方面進(jìn)行考慮。

2 煤泥水處理流程

唐家會(huì)礦選煤廠煤泥水處理采用一段濃縮+二段濃縮+凈化濃縮的處理方式。一段濃縮機(jī)底流采用振動(dòng)弧形篩截粗，振動(dòng)弧形篩的篩下水采用3臺LWZ1400×2000A型沉降過濾離心機(jī)回收；二段濃縮機(jī)和凈化濃縮機(jī)的底流采用4臺KZG800/2000型高效快開式隔膜壓濾機(jī)回收，其濾液作為循環(huán)水使用。沉降過濾離心機(jī)回收的煤泥與洗后精煤摻配在一起作為普通動(dòng)力煤，快開壓濾機(jī)回收的煤泥直接落地，也可以通過刮板輸送機(jī)摻入精煤。唐家會(huì)礦選煤廠煤泥水處理流程如圖1所示。

圖1 唐家會(huì)選煤廠煤泥水處理流程

根據(jù)唐家會(huì)礦選煤廠2018年選煤生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)情況，全年煤泥產(chǎn)量約為原煤的3.6%，水分約為33%，煤泥灰分約為27.97%。壓濾煤泥入料小篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 壓濾煤泥入料小篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表1可以看出，-0.045 mm極細(xì)粒級煤泥含量非常高，導(dǎo)致壓濾機(jī)脫水困難，濾餅含水量大且煤泥粘稠，不能完全破碎，達(dá)不到摻入商品煤的粒度要求。從實(shí)際生產(chǎn)情況看，煤泥灰分不高，煤泥泥化現(xiàn)象不嚴(yán)重。

3 壓濾煤泥降水的試驗(yàn)研究

要保證煤泥能摻入商品煤中，煤泥必須呈散狀或者濾餅壓實(shí)能破碎到小于30 mm以下或更小的粒度散狀摻入，因此要求回收后煤泥水分要低，為了降低煤泥水分，山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司工程實(shí)驗(yàn)室對唐家會(huì)礦選煤廠煤泥過濾脫水進(jìn)行了模擬加壓和壓濾脫水試驗(yàn)。通過試驗(yàn)，了解該煤泥采用加壓過濾機(jī)和壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離的過濾效果，了解濾餅水分和生產(chǎn)能力，為選擇合適的 煤 泥 降 水 設(shè) 備 提 供 依 據(jù)［3］，［4］。唐 家 會(huì) 礦 選 煤 廠壓濾煤泥密度約為1.59 g/cm3，灰分約為28.68%。

3.1 煤泥藥劑添加試驗(yàn)

在入料濃度不同的條件下，進(jìn)行模擬加壓過濾試驗(yàn)，試驗(yàn)用模擬加壓過濾機(jī)過濾面積為0.02 m2，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 模擬加壓過濾試驗(yàn)結(jié)果

為了提高過濾速度和降低水分，往煤泥漿中添加了溶解濃度為1%的陰離子聚丙烯酰胺和聚合氧化鋁、溶解濃度為2%的陽離子聚丙烯酰胺。在入料濃度相同的條件下（選用與壓濾機(jī)入料濃度相接近的料漿濃度，即450 g/L），在料漿中先按照20 g/t、50 g/t（干料）添加陰離子聚丙烯酰胺，再按照300 g/t（干料）添加聚合氧化鋁，進(jìn)行模擬加壓過濾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 添加陰離子聚丙烯酰胺加壓過濾試驗(yàn)結(jié)果

由表2和表3可以看出，入料濃度、過濾壓力對加壓過濾機(jī)的過濾效果具有一定影響。入料濃度越高、過濾壓力越大，生產(chǎn)能力也有所增加，濾餅水分也略有降低。料漿中先后加入陰離子聚丙烯酰胺和聚合氧化鋁，比只加入陰離子聚丙烯酰胺時(shí)，生產(chǎn)能力略有增加，濾餅水分略有降低。但處理能力較小，煤泥水分還是高達(dá)33%。采用陰離子聚丙烯酰胺和陽離子聚丙烯酰胺真空過濾試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在相同的料漿量、相同的料漿濃度、相同的真空度條件下，各種聚丙烯酰胺的加入效果相差不大，藥劑的加入對助抽濾時(shí)間并沒有縮短。

在入料濃度為450 g/L的條件下，在料漿中先按照70 g/t（干料）添加陰離子聚丙烯酰胺，再按照5‰（干料）添加DG450型助濾纖維，采用PP5722（300目）濾布進(jìn)行模擬加壓過濾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加纖維素助濾劑對預(yù)防濾餅龜裂有一定作用，龜裂現(xiàn)象明顯減輕。由表5可以看出，濾餅水分為31%左右。在料漿中加入纖維素助濾劑對預(yù)防濾餅龜裂有一定的作用，但由于纖維素助濾劑用量較大且成本較高，所以該方案不建議采用。

3.2 煤泥壓濾試驗(yàn)

山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司工程實(shí)驗(yàn)室利用高壓壓濾機(jī)對煤泥進(jìn)行壓濾試驗(yàn)，其過濾面積為4.07 m2，把入料調(diào)配成350 g/L的入料濃度，入料壓力提升至2.0 MPa，再次對壓濾煤泥的水分指標(biāo)進(jìn)行檢測，壓濾煤泥水分指標(biāo)檢測結(jié)果見表6。

表4 采用陰離子聚丙烯酰胺和陽離子聚丙烯酰胺真空過濾試驗(yàn)結(jié)果

表5 模擬加壓過濾試驗(yàn)結(jié)果

表6 壓濾煤泥水分指標(biāo)檢測結(jié)果

由表6可以看出，壓濾機(jī)將壓力提升至2.0 MPa時(shí)，所產(chǎn)細(xì)煤泥水分在30%左右，較之前平均水分下降3個(gè)百分點(diǎn)。

3.3 煤泥壓濾脫水試驗(yàn)

景津環(huán)保股份公司帶試驗(yàn)樣機(jī)到唐家會(huì)選礦煤廠進(jìn)行壓濾脫水試驗(yàn)，在正常生產(chǎn)條件下取煤泥水樣品，只改變壓榨壓力時(shí)，現(xiàn)場樣機(jī)的壓濾煤泥的水分檢測結(jié)果見表7。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）從來料的試驗(yàn)結(jié)果看，該物料采用高壓壓濾機(jī)過濾的濾餅水分明顯低于加壓過濾機(jī)過濾的濾餅水分。

（2）由于煤泥粒度偏細(xì)，采用加壓過濾機(jī)處理，處理量小且脫水效果差。

（3）藥劑的加入對加壓助濾、過濾時(shí)間并沒有縮短，處理能力較小，煤泥水分還是高達(dá)33%，細(xì)粒級偏多的煤泥采用加壓過濾機(jī)處理不可行。

（4）對于隔膜壓濾機(jī)，在入料壓力不變的情況下，增大壓榨壓力，能夠降低煤泥水分3%左右。

4 壓濾煤泥降水工藝改造與實(shí)踐

4.1 對壓濾機(jī)進(jìn)行改造進(jìn)一步降水

唐家會(huì)礦選煤廠有4臺KZG800/2000型高效快開式隔膜壓濾機(jī)，通過調(diào)研與壓濾試驗(yàn)，增加水壓榨壓力，能夠降低煤泥水分3%左右，提高煤泥發(fā)熱量為0.84 MJ/kg左右，目前正在對1臺壓濾機(jī)進(jìn)行改造，把原壓濾機(jī)氣壓榨改為水壓榨，壓榨壓力由8 kg提升至12～16 kg；增加高壓水多級泵1臺，原有雙400油缸、機(jī)座改為雙500油缸；進(jìn)料方式由中心孔進(jìn)料改為角進(jìn)料，原濾室厚度為45 mm，現(xiàn)將濾室厚度降低至35 mm；使用最新型吹風(fēng)高壓專用濾板，在尾板上側(cè)兩端開暗流及吹風(fēng)孔，增加高壓風(fēng)吹餅功能。

表7 壓濾煤泥的水分指標(biāo)檢測結(jié)果

4.2 增加壓濾煤泥破碎機(jī)

壓濾后的煤泥經(jīng)由安裝割煤板的溜槽卸料至下方刮板輸送機(jī)，割煤板不僅能將下落的煤餅預(yù)先破碎，而且起到緩沖作用，避免短時(shí)間內(nèi)大量煤泥進(jìn)入破碎機(jī)。在6015刮板輸送機(jī)機(jī)頭溜槽下方安裝煤泥破碎機(jī)。破碎機(jī)處理能力為500 t/h，破碎粒度小于35 mm，煤泥破碎機(jī)系統(tǒng)的攪拌軸為雙臥式，攪拌葉片與破碎齒分別安裝在兩根攪拌軸上，攪拌軸軸端裝有傳動(dòng)齒輪，通過齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)2根攪拌軸完全同步運(yùn)轉(zhuǎn)，通過破碎齒攪拌葉片雙重破碎攪拌，同時(shí)攪拌葉片還將物料向前推進(jìn)，破碎后的煤泥達(dá)到規(guī)定要求的粒徑后，經(jīng)篩網(wǎng)孔落下，通過出料口進(jìn)入下一級帶式輸送機(jī)。

對壓濾機(jī)改造后，壓榨壓力增加，細(xì)煤泥進(jìn)一步降水，煤泥發(fā)熱量提高，濾餅的硬度增強(qiáng)，從而有利于煤泥的破碎粒度更均勻，為摻入商品煤中創(chuàng)造有利條件。

4.3 增加煤泥摻混機(jī)

經(jīng)破碎機(jī)破碎后的煤泥與選后的末精煤及粗煤泥經(jīng)3041帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載到8002帶式輸送機(jī)，再轉(zhuǎn)運(yùn)至篩分車間新增設(shè)的ZMP-1400/60型在線煤泥摻混機(jī)中，進(jìn)行再次破碎攪拌摻混，控制產(chǎn)品粒度和防止煤泥和其他煤分層，生成具有可流動(dòng)性的煤泥和碎煤的混合物，再經(jīng)8004產(chǎn)品帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至落煤塔或火車儲煤倉作為最終商品煤進(jìn)行銷售。

目前，落地銷售的煤泥產(chǎn)率由3.2%下降至1.4%，超過一半的煤泥摻入到商品煤中，即每月約2萬t煤泥摻混入商品煤中銷售，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。唐家會(huì)選煤廠煤泥破碎摻混簡易流程圖如圖2所示。

圖2 唐家會(huì)選煤廠煤泥破碎摻混簡易流程圖

目前，唐家會(huì)選煤廠原煤灰分為41%，發(fā)熱量為14.64 MJ/kg，主要生產(chǎn)發(fā)熱量為18.41 MJ/kg和17.57 MJ/kg這2種商品煤，采用弛張篩對原煤進(jìn)行3 mm深度篩分工程已經(jīng)建成，剛投入使用，估算煤泥量將進(jìn)一步降低，在壓濾機(jī)能力富裕的情況下，選煤廠將根據(jù)生產(chǎn)情況將一段濃縮機(jī)底流分一部分進(jìn)入壓濾，煤泥粒度變粗將進(jìn)一步改善壓濾機(jī)的降水效果，進(jìn)而改善煤泥摻混的效果。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)唐家會(huì)選煤廠今年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，壓濾細(xì)煤泥水分約為33%，產(chǎn)率為3.2%，發(fā)熱量在13.59 MJ/kg左右。通過對壓濾機(jī)進(jìn)行改造，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)煤泥平均降水3個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)熱量提高0.84 MJ/kg左右，增加煤泥破碎機(jī)與摻混機(jī)，將細(xì)煤泥破碎后摻入商品煤中，完全滿足銷售要求。

5.1 效益測算

按照入選原煤量1200萬t/a以及當(dāng)前產(chǎn)品單價(jià)計(jì)算，煤泥單獨(dú)銷售時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益為188862萬元。

5.1.1 煤泥部分摻配銷售

若2/3的煤泥摻入商品煤中，商品煤發(fā)熱量降低0.08 MJ/kg，按照商品煤每降低0.42 MJ/kg單價(jià)降低6.5元/t計(jì)算，單價(jià)降低后為221.7元，經(jīng)濟(jì)效益為190484萬元，全年增加了經(jīng)濟(jì)效益1622萬元。

5.1.2 煤泥全部摻配銷售

煤泥全部摻入商品煤后，商品煤發(fā)熱量降低0.13 MJ/kg，按照商品煤每降低0.42 MJ/kg單價(jià)降低6.5元/t計(jì)算，單價(jià)降低后為220.985元，經(jīng)濟(jì)效益為192787萬元，全年增加了經(jīng)濟(jì)效益3925萬元。

6 結(jié)語

由于選煤廠煤泥的外在水分高、粒度細(xì)、發(fā)熱 量 較 低［5］、［6］，在 內(nèi) 蒙 古 地 區(qū) 單 獨(dú) 銷 售 沒 有 相 應(yīng)的市場。唐家會(huì)礦選煤廠通過對煤泥進(jìn)行加壓壓濾、壓濾試驗(yàn)，決定對壓濾機(jī)進(jìn)行改造，將煤泥水分進(jìn)一步降低，其發(fā)熱量得到提高，再經(jīng)過破碎和摻混環(huán)節(jié)，直接可將煤泥摻入產(chǎn)品銷售，提高了商品煤綜合產(chǎn)率，既避免了其對環(huán)境造成的污染，又能為企業(yè)創(chuàng)造顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。