对煤泥水处理流程中小循环的分析

Posted 2023-01-12 泥水

篇首语：运气就是机会碰巧撞到了你的努力。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了对煤泥水处理流程中小循环的分析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

以离心机脱水作业和浮选精煤加压过滤作业的小循环为案例，推导循环系数计算式，定量确定了离心液和滤液的浓度与循环负荷之间的关系，指出了小循环对选煤生产的影响；介绍了“2+2"模式煤泥水处理流程的特点，采用该流程彻底消除了选煤生产中的小循环。
选煤厂的煤泥水处理流程主要有以下两个任务：一是按煤泥的粒度和灰分进行有效分选和脱水，实现厂内回收，洗水闭路循环，完善地利用煤炭资源和水资源，做好环境保护工作；二是获得尽可能清净的循环水，实现清水选煤，为重力选煤和浮游选煤创造优质高产的生产条件。在选煤厂设计时应尽量避免煤泥水局部小循环，因为这类小循环会增加各环节的负荷和次生煤泥量，可能造成恶性循环，严重破坏整个生产系统的正常运行。
针对煤泥水流程中的小循环，本文以离心脱水作业和浮选精煤加压过滤作业为案例，建立循环系数模型后进行定量分析，并介绍解开这种小循环“死结"的“2+2"模式煤泥水流程。
1.离心脱水作业小循环
采用离心脱水机对末煤或者粗煤泥进行脱水时，其离心液中常混有数量不等的大于筛篮缝隙的粗颗粒。由煤泥泵将其输送至煤泥筛，筛上物又返回离心机，这就造成了小循环(见图1)，此循环量可通过推导循环系数计算式进行定量分析。

循环系数k是指循环煤量(筛上物)与需要脱水的煤量比值，k值越小，意味着循环量越小，循环系数k的计算式推导如下：

由
(1)式可知，循环系数k与脱水机、煤泥筛的固体回收率有关。众所周知，离心脱水机的固体回收率越高，则离心液携带的煤量就越少，但由于筛篮筛缝的变形、磨损或机械部件破损，离心液中不可避免携带大于筛缝的煤粒。这部分煤量越大，脱水产物固体回收率就越小，循环系数k也相应增大。
用煤泥筛回收离心液中的粗颗粒，实质上是对离心机筛篮的“堵漏"。由
(1)式来看，减小筛上煤泥固体回收率可以相应降低循环系数k，但工艺上绝对不可行，因为筛下水中煤泥数量和粒度都会增加，为后续作业增添了不必要的难度。
对于炼焦煤选煤厂，煤泥筛的功用是尽可能回收灰分已合格的粗颗粒，并脱出灰分不合格的细颗粒。因此固体回收率应视离心液的粒度组成而定。同时，因为筛上煤泥水分较高，为不影响商品煤的水分，又将它返回离心机脱水。
表1列出了离心液浓度与循环系数k的对应关系，由此绘制出的关系曲线见图2。在正常生产时，离心机的离心液浓度应保持在10%以下，脱水设备的循环量占入料量的4.6%左右，若筛篮等部件破损，未及时更换，离心液浓度上升到20%时，则循环负荷会超过10%。

2.精煤加压过滤作业小循环
当浮选精煤(泡沫)采用加压过滤机脱水回收时，因过滤机的滤液中含有细煤泥，常将这部分煤泥输送回浮选作业，也造成了小循环(见图3)。

此作业的循环系数k'的计算式推导步骤与离心机脱水小循环基本相似，由
(2)式可知循环系数k'与浮选精煤产率和加压过滤机滤饼固体回收率有关。滤液浓度越高，滤饼固体回收率就越低。滤液浓度与循环系数k'的对应关系见表2，以此数据绘制的关系曲线见图2。滤液浓度的变动对循环系数的影响更为显著。正常生产过程中，加压过滤机的滤液浓度应保持在2.0%的水平，其携带的煤泥约占入料量的5%，如果滤布网目与浮选泡沫粒度组成不匹配，或滤布破损，滤液浓度上升到4%时，循环煤泥量可能超过10%。
3.消除小循环的流程
对上述两个小循环流程的定量分析可知，即便选煤厂加强对离心机和加压过滤机的维护和检修，也有5%左右的局部循环量，稍有疏漏，循环煤泥量就会超过10%。煤泥循环不但加大了设备负荷和动力消耗，局部还会产生次生泥化，导致细泥增多、积聚。为消除煤泥水处理的小循环，人们做了不懈的努力，在总结前人经验的基础上，北京国华科技有限公司不断创新和实践，近年推出了适合于三产品重介质旋流器选煤工艺的“2+2"模式煤泥水处理流程(见图4)。

从图4可以看出，由10道作业所组成的煤泥水流程，不存在煤泥的小循环。该流程分为精煤泥处理和尾煤泥处理两大系统。精煤泥处理系统包括对细煤泥的有效分选及粗、细精煤泥的脱水回收。末精煤离心脱水机的离心液与精煤脱介筛的筛下水(稀介质)经精煤泥磁选机后，进入精煤泥弧形筛分级，筛下水由一次浮选作业处理，一次浮选尾煤进入尾煤泥处理系统。一次浮选精煤和弧形筛筛上物合并后由沉降过滤式离心脱水机脱水回收，脱水产物掺入精煤，离心液(含滤液)再进行二次浮选，二次浮选的尾煤泥也进入煤泥水系统，精煤由压滤机脱水回收，滤饼掺入精煤，滤液作为循环水。
尾煤泥处理的主要目的是将粗、细尾煤泥经济合理地脱水回收。浮选尾煤、中煤磁选机尾矿和截粗后的矸石磁选尾矿一起由一段浓缩机进行水力分级，溢流进入二段浓缩机进行浓缩澄清，底流由沉降过滤式离心脱水机进行一段回收，离心液(含滤液)进入二段浓缩机，离心脱水产物掺入中煤，二段浓缩机的溢流作为循环水，底流由尾煤压滤机脱水回收，溢流进入循环水，滤饼就地销售。
末精煤离心脱水机的离心液本应直接进入精煤泥弧形筛，但由于离心液流量小、有时还含有粗颗粒，极难选用匹配的煤泥泵，并且离心液中常混有磁铁矿粉，所以将离心液引入稀介质桶与精煤脱介筛筛下水一起泵送到精煤磁选机。
一次浮选的精煤与精煤泥弧形筛筛上物混合后，由沉降过滤式离心脱水机处理，含有细颗粒的离心液(含滤液)进入二次浮选系统，而不是返回一次浮选。
沉降过滤式离心脱水机回收了2/3以上的以0.045mm粒级为主的煤泥，少部分小于0.045mm粒级的细泥分别由精煤或尾煤压滤机脱水回收，由于压滤机对固液分离较彻底，所以滤液中混有的煤泥极少，可作为循环水使用。这种煤泥水处理模式的主要特点如下：
(1)按粗细煤泥的各自特点进行分选或处理，可有效脱泥降灰，使销售精煤的水分稳定在10%以下，同时在保持精煤泥质量的前提下，尽可能避免可燃物的损失；
(2)充分发挥一段浓缩、回收设备的功用，最大限度地回收以大于0.045mm粒级为主的粗尾煤泥，并且煤泥水分低、松散，可掺入动力煤销售，改善了选煤厂的产品结构；
(3)选用工作参数和结构参数合理的沉降过滤式离心脱水机，大幅减少浮选精煤和尾煤泥的压滤机台数；
(4)第二段浓缩机负荷减少，为煤泥水深度澄清、实现清水洗煤创造了条件；
(5)彻底解决了煤泥水流程中的小循环难题，避免了个别环节出现有可能影响全局的循环负荷。
2009年7月，内蒙古乌海友谊选煤厂的“2+2"模式煤泥水处理流程投产(设计能力300Mt/a)，实现了少投入、多产出的设计目标，取得了良好的经济效益。其吨煤投资26.7元，实际生产吨煤电耗为4.0kW.h。
4.结语
传统的煤泥水处理流程中常存在不同形式的小循环，加大了设备的负荷，并会增加次生煤泥量。从离心脱水作业和浮选精煤加压过滤作业的小循环中推导了循环系数计算式，可定量确定离心液或滤液浓度与作业循环负荷之间的关系，从而说明消除小循环的必要性。国华科技公司研发的“2+2"模式煤泥水流程彻底消除了小循环，为同类选煤厂的设计提供了借鉴。