煤泥提质增效工艺及综合利用技术的应用与研究

煤泥提质增效工艺及综合利用技术的应用与研究

孙明福、杜晓峰、赵征、丁亮亮、郭珺琪

陕西永明煤矿有限公司 ,  陕西 延安, 717300

摘要：永明煤矿选煤厂位于陕西省延安子长市境内，地处陕西省黄土高原腹地，主洗3#、5#煤层，属于优质配焦煤，原煤灰分50%左右。选煤厂设计生产能力1.2Mt/a，选煤厂原系统采用不脱泥无压给料三产品重介旋流器+煤泥重介+煤泥浮选联合分选工艺，尾煤泥水经两段高效浓缩机两段浓缩两段回收，洗水闭路循环，环保节能，属于典型的炼焦煤选煤厂。

子长地区煤层极低，平均厚度在1米以内，且本地煤层顶底板矸石易泥化，洗选过程中形成大量高粘性次生煤泥，煤泥粒度细、含量高、粘度大（具有高岭土性质）、透水性差，普通压滤机压滤时间长（单循环压滤时间超过90分钟），一是影响矿井正常生产，二是煤泥直接抛弃导致经济损失，选煤厂创效能力得不到进一步提高。另外，选煤厂生产的尾煤泥因水分较大，发热量在900大卡以内，没有销售市场，当做废弃物进行处置，导致资源浪费和环境污染。

选煤厂作为煤炭效益增长的关键环节，担负着对矿井原煤进行精细分选和对洗选副产品实现“吃干榨净”的使命，特别是永明煤矿，原煤煤质受赋存条件影响，矸石含量较高且易于泥化等煤质特性，矿井煤泥使用普通煤泥压滤机处理，达不到理想效果，煤泥含水率在40%以上，当做废弃物进行处置，导致资源浪费和环境污染，同时还带来车辆转运处置费、掩埋取土费和环保处置费等大量额外费用。

  针对以上难题，洗煤厂经深入研究，反复论证后，决定从两方面进行技术攻关，打破固有思维瓶颈，提高煤泥创效能力。

一、煤泥分离提质技术的创新应用

选煤厂尾煤泥一般是由精、中、矸磁尾经处理后汇入浓缩池形成，但是永明煤矿煤泥由于矸石泥化严重和粗煤泥回收系统的高效运行，尾煤泥发热量仅达到900大卡左右，创效能力不足，销售难度大，抛废还导致环境污染。 为持续深入推进洗选加工环节挖潜增效工作，充分发挥选煤厂煤炭经济效益增长点的作用，提高煤炭综合创效能力，同时彻底解决永明煤矿尾煤泥极难处理的问题，实现产品提档销售和矿井无煤泥化生产，降低环保压力。结合永明煤矿选煤厂实际，计划实施煤泥创新技术改造项目。

洗煤厂经深入研究后，利用矿井现有资源，通过管路将矸石磁尾从煤泥中分离出来，进入单一段浓缩池处理，精中磁尾进入二段（级）浓缩池处理，这样低发热量的煤泥形成了单一产品，发热量仅400大卡左右，产量大大降低。

精中磁尾形成的尾煤泥发热量就有了很大的提升（1800-2200大卡左右），经深度脱水后就可以与中煤进行掺配销售。

改造流程图如下：

图1：改造前煤泥水处理工艺

图2：改造提质后煤泥水处理工艺

二、超高压压滤技术下煤泥透水性及创效研究

（一）永明煤矿现场试验情况：

通过积极开展现场联合试验，专业技术人员采用TCYZ-1000型压滤机开展试验工作，过滤面积为1㎡，试验共计3天。

试验结果如下表：

根据试验结果以上分析，压滤可以满足生产要求，当压榨压力低于6Mpa时，煤泥产品的含水率较高，高于8Mpa时，压榨效果变差，而且能力损耗增加，经济性变弱。因此

该压滤机在永明煤矿煤质条件下经济适用压力建议设置为6-8Mpa。

（二）设备性能及结构

1.压力及试验参数

最大实验压力为：10MPa

运行压力：6-8MPa

2. 自动压紧和松开、锁紧；自动高压卸荷、自动保压、自动补压、自动卸料等功能；

3.拉板系统：变频调速自动拉板；速度可调。拉板器及滑道均加有防护装置，上下链盒密闭，保证了拉板系统的清洁性和灵活性。

4.电控系统：PLC（西门子）全程自控和手控、自控切换。

5.滤板：滤板其结构符合我国JB/T4333.3-2005标准（国标）。采用钢材制作，单块滤板总重1.75吨，具有耐糟、高寿命、低故障率的特点。

6.液压系统：液压油缸采用27SiMn无缝钢管，经粗镗、精镗、滚压全部精度达到IT7级；保证了油缸的密封性和使用灵活性。

7.压滤机主梁：为板式结构，材质要采用Q345B桥梁钢，用大型设备制作一体成形。经高速气流抛丸机喷沙处理，把表面的锈及氧化层除掉，并在其表面打出细小麻窝，使油漆附着力更强，不易脱落。具有耐腐蚀、抗拉强度大、抗冲击性好等性能，要经超压试验，安全系数达2.2倍。

8.自动化：该压滤系统自动化程度高，整个工艺过程可以实现无人操作，自动入料、压榨、卸料，但由于煤泥特性不同，压滤煤泥粘度较高时，需要2-3人进行巡检、清理滤布。

（三）实施方案：

目前已在选煤厂主厂房东侧空闲场地，建设钢结构新压滤车间，二楼南北走向布置TP-20型高压鼓膜压滤机四台，一楼主要布置转运及破碎系统。

经浓缩后，含固约 30-50%左右的尾煤煤浆，使用高压柱塞泵经缓冲池打入高压鼓膜压滤机，经高压压榨（工作压力 6-8MPa）后，由皮带输送机汇入煤泥破碎系统。滤饼经破碎后直接进入中煤运输系统进行销售。

（四）环保论证

湿煤泥直接落地转运抛废，环保压力较大，存在环保政策监管风险。深度脱水后的干煤泥无需晾晒，可以直接破碎、掺配进入中煤后销售，无环保影响。该压滤设备属于水处理环保产品，无噪音、无污染，完全符合环保有关要求和规定。大规模推广解决了煤矿长期存在的煤泥处理环保难题。

（五）经济效益

目前矿井中煤价格为120元/吨左右，经市场调研，煤泥破碎掺配进入中煤后销售价格约100元/吨，目前矿井每年产出煤泥20万吨，原煤泥处理系统与高压煤泥处理系统运行成本相当，均为35元/吨左右,故系统改造后每年可增加创效2000万元左右。

  在煤炭行业来说是一次巨大的技术革命，即解决了现有煤泥烘干技术导致的环保难题，又大大降低了生产能耗，提高了煤炭产品的综合利用能力，具有良好的可推广性。

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