潘一选煤厂水系统的优化改造

田 忠，张 勇

(1.淮南矿业集团选煤分公司 潘一选煤厂，安徽 淮南 232001; 2.安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001)

潘一选煤厂建成于1986年12月26日，原设计能力为3.0 Mt/a。为与矿井配套生产，2006年改扩建后，该厂实际生产能力达6.0 Mt/a[1]。2011年11月，该厂实施炼焦煤系统改造一期工程，在保留原有动力煤系统的同时，新增一套3.0 Mt/a的炼焦煤系统，并于2012年4月正式投入生产。2012年12月，该厂又实施炼焦煤系统改造项目二期工程，于2013年6月投入生产。二期工程完成后，潘一选煤厂新增炼焦煤系统生产能力达到6.0 Mt/a。由于选煤厂原料煤中含有较多遇水易碎、易泥化的粘土类矿物质，因此在浮选环节考虑采用脱泥浮选工艺，即入浮煤浆经过预先脱泥，然后再进行浮选，因此该厂炼焦煤工艺改造采用原煤不脱泥无压三产品重介质旋流器、煤泥重介、煤泥脱泥浮选和尾煤浓缩压滤的联合分选工艺[4]。

1 煤泥水系统

潘一选煤厂煤泥水处理为三段浓缩工艺：一次、二次浮选尾矿和中煤磁选尾矿等进入一段浓缩机，一段浓缩机底流采用筛网沉降离心机回收，回收的粗煤泥掺入中煤；一段浓缩机溢流、筛网沉降离心机离心液、脱泥池溢流等进入二段浓缩机，二段浓缩机底流用压滤机回收，压滤机滤饼单独落地堆放；二段浓缩机的溢流大部分作为循环水使用，另分流一部分二段浓缩机溢流进入三段净化浓缩机；净化浓缩机溢流作为净化水使用，底流进入压滤系统[5-7]。

循环水由605#—608#循环水泵供向厂内，主要用于各产品脱介筛筛面喷水、一次浮选稀释水、三产品重介质旋流器入料原煤润湿用水、原煤合介桶补加水等。净化水由6020#、6021#、6121#三台泵供向全厂，其中：6020#泵主要供水点有二次浮选稀释水、为防止入料矿浆浓度大，出现泵不上料的情况，在泵的入料管上增加4005#泵前冲水、4004#和4103#脱泥池冲水等；6021#泵主要供水点有北系统-0.7 m平面泵(主要包括精煤稀介泵、煤泥合介泵、精煤磁尾泵、中煤磁尾泵等)的轴封水、粗精煤弧形筛喷水、浮选精矿桶喷水、磁选机喷水等；6121#泵主要供水点有南系统-0.7 m平面泵的轴封水、粗精煤弧形筛喷水、浮选精矿桶喷水、一次浮选循环泵轴封水等。煤泥水系统原则流程如图1所示。

图1 潘一选煤厂煤泥水系统原则流程

2 存在问题

2.1 循环水池容积不足

根据现场测量尺寸，经计算，南北循环水池单个容积约500 m3，合计1 000 m3。由于长时间使用，循环水池池底周边存在煤泥堆积，致使实际有效容积约为900 m3。根据《煤炭洗选工程设计规范》要求，循环水池的容积应满足10～15 min的循环水量，实际生产中由于厂房卫生用水也进入浓缩机，双系统循环水量约为3 700 m3/h，即循环水池容积应在617～925 m3之间，所以按照上限要求循环水池容积是不足的，不能起到有效的缓冲作用[8-9]。

2.2 一段浓缩机能力偏小

6001#一段浓缩机直径为30 m，沉淀面积为707 m2，按《选煤工艺设计实用技术手册》计算，此浓缩机的煤泥水处理能力为2 121～3 535 m3/h，而进入一段浓缩机的煤泥水量约为3 800 m3/h。生产过程中，浓缩机溢流量大，溢流中颗粒粒度达到0.125 mm以上，使得二段浓缩机煤泥量增加，同时增加了系统循环水量，导致循环水池不能充分发挥缓冲的作用。6001#浓缩机溢流物料小筛分试验结果见表1。

表1 6001#一段浓缩机溢流小筛分试验结果

2.3 轴封水压力小

6121#泵供水点较多，除供南系统-0.7 m平面所有泵的轴封水外，还有+15.8 m平面25台一次浮选循环泵的轴封水。由于潘一选煤厂泵的机械密封是用泵直接供水，导致供水压力普遍偏小，易造成泵的机械密封损坏，出现漏水，导致现场环境差，严重时还会影响生产。

2.4 二次浮选机稀释水量不足

现场检测，一次浮选精矿浓度平均约为280 g/L，加水后的二次浮选入料浓度平均约为106 g/L。

以月综合数据为依据，根据筛分浮沉资料，原煤中原生煤泥含量为18.53%，浮沉煤泥量为3.82%，估算洗选过程中次生煤泥量为7%，则原煤中<0.5 mm产率为29.35%。

原煤中煤泥分配的比例按照精煤占70%、中煤占20%、矸石占10%分配，故可估算精煤磁选机磁选尾矿占总煤泥的70%，其中粗精煤和脱泥池溢流占原煤的4%，则一次浮选入料煤泥量占原煤的29.35×70%-4%=16.55%。

一次浮选精煤产率约为65%，原煤处理能力按950 t/h计算，则进入二次浮选的精矿量为950 t×16.55%×65%=102.20 t/h；一次浮选精矿浓度平均约为280 g/L，则进入二次浮选的精矿矿浆量为365 m3/h；加稀释水后的二次浮选入料浓度为106 g/L，矿浆量为964.15 m3/h，则二次浮选的稀释水用量为964.15 m3/h-365 m3/h=599.15 m3/h。向二次浮选补加稀释水的6020#泵设计流量为600 m3/h，已接近满负荷运行，难以进一步降低二次浮选的入料浓度。

3 优化改造

3.1 循环水系统优化

一段浓缩机直径偏小、循环水池容积不足，需进行土建改造，但由于潘一选煤厂面临停产，为此在不进行改造的情况下，在生产过程中采取了相应措施控制系统循环水用量[10-11]。

3.1.1 合理调整脱介筛喷水量

(1)调整脱介筛喷水角度、喷水高度，确保喷水压力符合要求，同时在循环水管末端增加除杂放料管，减少喷头堵塞。

(2)根据原煤配煤入选情况，通过观察精煤、中煤、矸石筛筛上物料量的变化情况，在保证不跑介的情况下，对脱介筛喷水进行调整控制。

3.1.2 控制一次浮选机稀释水用量

由于浮选入料浓度计存在一定误差，生产中需定期对入料浓度进行检测，以掌握真实情况，及时调整补加水量，尤其是在浮选精煤灰分低时，可按照入浮浓度上限要求进行浮选操作，减少补加循环水量。

3.1.3 加强非生产用水的管理

主厂房+30 m平面的水箱由生产水池直接补水，水箱供主厂房、压滤、原煤系统卫生用水，该部分生产系统外的用水也返回至一段浓缩机，因此造成系统水量的增加。针对该情况，对各车间厂房的卫生用水提出明确要求，严禁随意冲刷地坪，减少生产系统以外的水进入。

3.2 净化水系统改造

3.2.1 改造思路

针对南系统-0.7 m平面泵轴封水压力低，以及二次浮选补加稀释水量不足的情况，在不进行大改动的情况下，对6121#泵进行重新选型，增加输送能力，以满足生产系统净化水的需要。

3.2.2 具体实施

(1)净化水泵的选型计算。通过对生产系统所需净化水量以及6020#、6021#、6121#三台泵的实际供水量测算，决定将6121#泵由原来的100ZJ-I-A36改为型号200ZJ-I-A60的渣浆泵。

(2)拆除原6121#水泵，进行基础改造，安装新选型的水泵，入料管直径由DN150改为DN250。

4 经济效益分析

(1)通过采取调整脱介筛喷水、控制一次浮选稀释水用量以及系统外的水进入，有效减少了生产系统循环水用量，使原来由604#泵频繁转水至净化浓缩机的情况得到有效改善。据统计，604#泵的开启时间由原来的每天6 h减至4 h，604#泵功率为250 kW，则每年可节约电费11.06万元。

(2)南系统轴封水压力提高，减少了泵的密封损坏，提高了泵的使用寿命，减少了生产事故的发生，同时减轻了泵的维修成本。

(3)浮选入料浓度降低，浮选精煤产率提高，经济效益明显。改造后，对4120#二次浮选机进行采样试验，测定了入料、精煤、尾矿灰分，以此进行浮选精煤产率、完善指标的计算[12]。具体结果见表3和表4。根据实际检测数据，改造后使二次浮选的入料浓度由之前的100 g/L以上，降至约60 g/L，二次浮选精煤产率提高1.66个百分点，折算到原煤的浮选精煤产率提高约0.20个百分点。按照潘一选煤厂每年入选原煤600万t计算，改造后，每年能增加精煤产量1.20万t，根据集团公司煤炭内部收购价(精煤456元/t，洗混煤280元/t，煤泥100元/t)计算，改造后每年可增加经济效益约276万元。

表2 改造前4120#浮选机工艺效果

表3 改造后4120#浮选机工艺效果

5 结语

潘一选煤厂通过采取相应措施和进行相应改造，使生产系统循环水量得到降低，二次浮选入料浓度降低，在保证浮选精煤灰分合格的基础上，提高了精煤产率，取得了良好的经济效益和社会效益。