神木锦界煤矿选煤厂煤泥水回收设备选型与计算的探讨.pdf

收稿日期 207 - 11 - 25 作者简介赵育杰1968 - ,男,陕西西安人,高级工程师, 1992年毕业于中国矿业大学选矿工程专业,现在中煤西 安设计工程有限责任公司从事选煤厂设计工作。 神木锦界煤矿选煤厂煤泥水回收 设备选型与计算的探讨 赵育杰,杨建华,王小伟,贺克让 中煤西安设计工程有限责任公司,陕西 西安 710054 摘 要针对选煤厂煤泥水处理问题进行探讨,特别是细粒煤泥,对矸石和夹矸有泥化现象 选煤厂的设备选型与选择要慎重考虑,全面分析其煤泥的特点,选择合理的煤泥水处理设备。 关键词泥化;细粒煤泥;煤泥水处理 中图分类号TD94 文献标识码 B 文章编号 1671 - 0959 2008 0320019202 煤泥水系统的设计是选煤厂设计的一个非常重要环节, 不论是炼焦煤选煤厂还是动力选煤厂,在选煤厂的设计中 要针对各矿井的煤层煤质及赋存状况进行合理分析,根据 煤泥性质选择与之相适应的煤泥水处理回收设备,如果忽 视这一点将会影响选煤厂的生产。笔者结合神木锦界煤矿 选煤厂就煤泥水回收设备选型谈谈自己的看法。 1 锦界矿区概况 锦界矿区位于陕西省榆林市神木县瑶镇乡和麻家塔乡, 井田面积137km2,矿井设计能力为10100Mt/a,现配套建 设有一座重介浅漕工艺的选煤厂。现有选煤厂生产系统包 括原煤仓、筛分破碎车间、主厂房、浓缩车间、产品装车 仓等,生产工艺为块煤重介浅漕分选末煤不分选 , 精煤 主要供神木化工厂,末煤供临近的锦界电厂。锦界煤矿预 计生产能力将扩大至1510Mt/a,并且将原煤的分选下限进 一步降低至8mm,保证化工用煤和电厂用煤的质量,为此, 带来选煤厂入洗量增加,煤泥量相应增加,因此必须根据 煤泥特性对选煤厂的煤泥水回收设备进行合理的选择,才 能达到较好回收效果。 2 煤层煤质赋存状况及泥化分析 锦界井田内含煤地层为延安组,共含煤13层,可采煤 层7层。3 - 1、4- 2、5- 2煤层为全区可采 , 4 - 3、4- 4、5- 3煤 层为大部分可采或局部可采的次要可采煤层。可采煤层总 厚度为4100～17189m,一般为13m左右。以下从几个不同 的侧面分析锦界井田的泥化现象。 211 从煤层赋存状况分析泥化现象 锦界井田除5 - 2煤一般不含夹矸外 ,其余各煤层均含1 ～2层夹矸,各煤层的夹矸均为泥岩、炭质泥岩,夹矸均厚 大于012cm,最厚处为0159cm,各煤层的顶底板一般为砂 质泥岩。从地质报告来看,锦界井田各煤层夹矸由于其岩 性为泥岩、炭质泥岩,因此开采过程中易碎与原煤混合, 在洗选过程中遇水容易泥化。 212 从矸石泥化试验分析泥化现象 地质报告通过对31个样品所做的泥化试验其中煤样2 个,夹矸样3个,顶、底板矸石样26个进行分析,结果 表明煤的泥化比为1185～2115,夹矸泥化比为0168～ 5181,顶、底板矸石泥化比为1110～20101,其中J403孔 4 - 2煤顶底板矸石及 5 - 2煤顶底板矸石泥化比分别为 11198和20101 ,以上分析表明形成泥浆的程度很高。 213 从煤质资料分析泥化现象 目前锦界煤矿主要开采3 - 1煤层 ,以后将逐步开采其他 各煤层。3 - 1煤原煤平均灰分 11153 ,其他各粒级除 100mm块煤由 于含 矸量 大灰分为27147外,100～ 015mm各粒级原煤灰分一般在13171～9181之间,随粒 度的减小灰分呈降低趋势,但015～0mm级煤泥灰分为 17150 ,远远高于原煤灰分,说明3 - 1煤泥化比较严重。 同样4 - 2煤与 3 - 1煤的泥化情况一致 ,原煤灰分为22106 , 其他各粒级灰分与原煤灰分比较接近,只有015～0mm级 煤泥灰分为25178 ,高于原煤灰分,说明4 - 2煤同样存在 泥化现象。 从以上分析可知,锦界井田原煤不管从煤层的富存情 况、矸石的泥化试验结果还是原煤的煤质资料分析来看, 该矿煤泥泥化比较严重,因此在设计中对设备的选型应极 为重视。 3 选择合理的煤泥水处理设备 通常情况下,设计工作者一般按如下的方法选择煤泥 水处理设备经脱水脱介后的2～0115mm粗粒煤泥选用煤 91 2008年第3期 煤 炭 工 程 设计技术 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 泥离心机回收;- 0115mm的煤泥经浓缩机沉淀处理后,浓 缩机底流采用加压过滤机回收。普遍认为加压过滤机处理 能力大、产品水分低、物料松散易掺混。从目前国内煤泥 水处理设备来看,粗煤泥回收设备采用煤泥离心机回收已 基本成为共识,在设备选型计算上一般不会有大的问题, 但在浓缩机的面积计算上以及0115mm以下的煤泥处理设 备的选择上还存在一定的误区。笔者认为,其实对泥化现 象严重的煤,采用加压过滤机处理不太合理,宜采用压滤 机回收;而对没有泥化现象的选煤厂可采用加压过滤机和 压滤机联合回收煤泥的工艺。 311 浓缩机选型的计算方法 在一般的设计选型中,煤泥水沉淀常选用高效浓缩机, 按照 煤炭洗选工程设计规范 浓缩机处理煤泥水的能力 为316～510m3/m2h,其处理能力只是按入料为- 015mm、 且入料按没有脱除粗粒煤泥来考虑,因此对粗粒煤泥预先 得到回收的选煤厂工艺,用此值计算往往会使浓缩机的选 型偏小。从理论上来讲,浓缩机入料中细粒含量少、无泥 化现象时,煤泥容易沉淀,实际处理能力应大于此值,按 此值所计算的浓缩机面积就比较准确;反之,当入料中细 粒含量多、有泥化现象时,则实际处理能力小于此值,浓 缩机的选型往往会偏小。 锦界选煤厂煤泥水回收系统中粗粒煤泥通过煤泥离心 机回收,细粒煤泥通过浓缩机沉淀然后回收。由于锦界煤 矿矸石及夹矸具有泥化现象,在生产过程中,煤及夹矸通 过泵扬送,泥岩夹矸在输送过程中,在泵、管道、旋流器 等环节中易碎且产生细泥,选煤厂工艺环节越多,夹矸在 水中浸泡时间越长,在系统中泥化现象越严重,煤泥水系 统中细泥越多,越不利于煤泥水的沉淀和处理。因此针对 这一现象,对泥化现象严重、细泥含量多的煤泥水来讲, 在浓缩机的选型上要充分考虑煤泥的泥化现象,这时的煤 泥水相当于炼焦煤选煤厂的浮选尾煤,甚至比浮选尾煤煤 泥水的性质还要差,因此虽然在设备选型上选用了高效浓 缩机,但浓缩机的处理能力应按普通浓缩机的处理浮选尾 煤的能力来计算,即018～112m3/m2h。通过计算,锦界 选煤厂细粒煤泥沉淀需2台直径35m的浓缩机同时工作才 能满足生产要求。 312 细粒煤泥回收设备的选择 在煤泥处理设备的选型上,目前有加压过滤机、压滤 机和筛网沉降离心机等可供选择,针对本矿煤泥存在严重 泥化现象的特点,煤泥脱水宜采用压滤机回收,主要基于 以下几点原因 1 加压过滤机多用于浮选精煤及泥化不严重的原生煤 泥脱水,当处理泥化严重的细煤泥时,其不易挂饼,单位 处理能力大大降低,只有0125t/m2h,甚至更低,工作压 力比通常要高011MPa。 2 加压过滤机滤液浓度一般在10g/l左右,极细煤泥 在系统中形成积聚,在此工况下,加压过滤机一般不作为 煤泥水的把关设备,应与压滤机联合使用,方可实现煤泥 水闭路循环。 3 压滤机与加压过滤机相比,辅助设备少,主机功率 低20kW,辅机功率低400kW。通常作为煤泥水最后的把关 回收设备。 4 筛网沉降离心机对煤泥水的粒度要求比较苛刻,细 粒级煤泥含量高会导致筛网堵塞,煤泥脱水效果变差。同 时该设备机械结构复杂、日常维护量大、检修困难。 313 压滤机数量的确定 设计中压滤机的台数计算一般按压滤机厂家提供的处 理能力进行计算,其实对不同煤质的煤泥水压滤机的处理 能力有很大的差异。压滤机的处理能力与入料浓度、入料 粒度、入料中细粒煤泥含量的多少有很大的关系,入料浓 度大、细泥含量少,压滤机处理能力大,否则,压滤机处 理能力小。这里介绍一种较为准确的计算压滤机台数的计 算办法。此种方法按照压滤机的压滤周期、滤饼水分等进 行计算,通常情况下对无泥化现象的煤的压滤周期在4个 循环以上,对泥化严重的煤的压滤周期在2个循环左右。 1 压滤机小时处理能力Q1114NV 100 -M t /100 2 压滤机台数计算nQ /Q1 100Q/ 114 NV 100 - M t 式中 V 压滤机的滤室体积, m3; N 压滤机小时处理循环周期,个; M t 滤饼全水分, ,压滤煤泥的比重一般取 114t/m3; Q1 单台压滤机处理能力,t/h; Q 干煤泥总量,t/h。 4 结 语 煤泥水回收系统是选煤厂一个庞大的水处理系统,设 计工作者应针对不同的煤质情况具体分析,从钻孔资料、 筛分浮尘资料、矸石泥化试验等多角度进行剖析,然后制 定相应的煤泥水回收工艺,选择合理的回收设备,特别是 针对类似于锦界矿区夹矸泥化现象比较严重的选煤厂,在 设备选型上要更加慎重。一般情况下,对泥化现象严重的 煤泥水把关设备选型上,浓缩机处理能力按下限考虑,最 终煤泥水回收把关设备以选用压滤机为宜。 责任编辑 李振涛 02 设计技术 煤 炭 工 程 2008年第3期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.