加压过滤机在矿区的应用.pdf

煤炭洗选与加工 GPJ2120型加压过滤机在平朔矿区的应用 张 旺,解 祯,王正书 中煤集团公司 平朔煤炭工业公司,山西 朔州 036800 摘 要分析了平朔矿区各煤层粉煤的煤质特征及粒度组成和煤泥产率,介绍了GPJ2120型加压 过滤机在平朔公司选煤厂的使用效果及产生的效益。 关键词加压过滤机;煤泥回收;企业效益 中图分类号 TD46212 文献标识码 B文章编号 100727677 2008 0120057204 Application of GPJ2120 pressurized filter in Pingshuo Coal Mining Area ZHANG Wang , XIE Zhen , WANG Zheng2shu Pingshuo Coal Industrial Company , China N ational Coal Group Corporation , Shuozhou036800, China Abstract The coal characters , size distribution and slime yield of fine coal in each seam of Pingshuo Coal Mine were analyzed in this paper. The perance of GPJ2120 pressurized filter in Pingshuo coal washing plant and the corresponding business benefit were introduced. Key words pressurized filter; coal slime recycle; business benefit 1 概 述 平朔矿区目前有4座生产矿山, 2座生产能力 为15100 Mt的露天矿,分别为安太堡露天煤矿和 安家岭露天煤矿; 2座生产能力千万吨的井工矿, 分别为安家岭一号井工矿和二号井工矿。5座选煤 厂总入选能力为66100 Mt /a , 2007年4个生产选 煤厂预计原煤处理量将达到73100 Mt。煤炭洗选 入选比例2006年已达到83128 , 2007年预计将 达到88 。所以,在平朔超大型生产规模的矿山 企业,能否把选煤厂产生的煤泥全部回收,并通过 合理配煤,提高其销售价值,进而实现“建设资源 节约型”企业的发展战略,具有重大和长远的意 义。2003年平朔安家岭矿成功选用GPJ2120型加 压过滤机,并推广到安太堡及其它新建选煤厂,获 得极大成功。 2 煤层煤质及其粉煤煤质特征 平朔矿区目前4个矿的开采范围有3个主可采 煤层,分别为4号、9号、11号煤,所占的储量分别为 33 、49 、18 。成煤时代为石炭二叠系,其中 4号煤成煤环境为陆相,为中高灰、 特低硫,灰分Ad 25 ～41 ,平均31 ;硫分St ,d013 ～017 , 平均0143 ; 9号及11号煤为近海相, 9号煤为 中灰、低中硫煤,Ad为20 ～27 ,平均25 ; St ,d为110 ～310 ,平均114 ; , 11号煤为中 高灰、中高硫煤,Ad为25 ～40 ,平均32 ; St ,d为213 ～410 ,平均310 。 筛分试验结果 4号煤当原煤Ad为40 , St ,d 为0131 时,粉煤的Ad为29 , St ,d为0182 。 9号煤当原煤Ad为22 , St ,d为118 时,粉 煤的Ad为21 , St ,d为113 。 11号煤当原煤Ad为34 , St ,d为315 时, 粉煤的Ad为29 , St ,d为117 。 因此, 015 mm以下粉煤的煤质相对原煤无论 灰分还是硫分,都是相当低的。实际回收的煤泥 在安太堡矿区平均Ad27 , St ,d为019 ～111 ; 安家岭矿区平均Ad29 , St ,d为112 ～115 。 原煤水分为710 时,收到基低位发热量达18182 MJ /kg～20107 MJ /kg。 3 各煤层煤泥产率及其粒度组成 表1为3层煤筛分浮沉大样,大于50 mm的 粒级破碎到50 mm以下原煤的粒度组成。 表1 筛分浮沉大样015～0 mm粒度组成 粒度/mm 产率/ 4号煤9号煤11号煤 015～0125114131160231754 0125～0115018580197421218 0115～01075017280171421439 01075～01045013520134211056 01045012800130801499 合计316313194091966 注产率为浮沉大样全样的含量。 75 第1期煤 质 技 术2008年1月 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表1为煤层煤样的粒度组成,实际上煤炭经过 机械化开采、储装运和选煤厂破碎洗选筛分加工, 粉煤量会大量增加,实践证实,最终形成产品时, 015 mm以下的煤泥量达到11 ～13 。 由表1可以看出, 4号、9号煤粉煤含量基本相 当, 11号煤粉煤含量相对明显增多。015～0115 mm 粒级占粉煤全级含量, 4号、9号、11号煤分别为 62154 、65138 、59192 。 4 选煤厂工艺及处理能力 411 安太堡选煤厂 该选煤厂具有全重介洗选工艺的系统是4个, 单系统的处理量为806 t /h ,年处理原煤能力 17100 Mt。生产精煤和中煤及煤泥。精煤水分9 , Ad不大于1412 ;洗中煤Ad不大于38 ,粒度 不大于50 mm。该选煤厂还有入选能力4107 Mt /a 的块排矸车间和原煤旁路带式输送机。 412 安家岭选煤厂 该选煤厂具有全重介洗选工艺的系统是3个, 单系统的处理量为800 t /h ,年处理原煤能力 12100 Mt。生产精煤和中煤及煤泥。精煤水分9 , Ad不大于1517 ;洗中煤Ad不大于38 ,粒度 不大于50 mm。有排矸系统2个,单系统处理能力 700 t /h ,年处理能力916 Mt ,该系统基本上为全 级洗选,经煤泥水处理也可产出煤泥。该选煤厂也 可直接将原煤破碎筛分至150 mm走旁路煤。 413 安家岭一号井及二号井选煤厂 两个选煤厂相同,分别具有排矸系统3个,每 个系统的处理量为850 t /h ,年处理原煤能力 15100 Mt。依据灰分要求,可块排矸,也可全级洗 选,排矸产品和煤泥产出后直接入产品煤堆,水分 915 、灰分17 ～25 。 5 国产加压过滤机及使用效果 加压过滤机是将过滤机置于1个密封的加压仓 中,加压仓内充有一定压力的压缩空气,待过滤的 悬浮液由入料泵给入过滤机的槽体中,在滤盘上, 通过分配阀与通大气的汽水分离器形成压差,滤液 通过浸入浮液中的过滤介质排出,而固体颗粒被收 集到滤盘上形成滤饼,随着滤盘的旋转,滤饼经过 降水后,到卸料仓卸料。加压过滤机是一项国际公 认的先进的固液分离技术,从2003年,由安家岭 选煤厂率先引进4台GPJ2120 ,即120 m 2 盘式加 压过滤机,至今已经先后在4个选煤厂投入使用并 见到效益的14台,其它还有7台正在安装和待用。 511 煤质适用性 如上所述,粉煤灰分比原煤低,在21 ～30 之间,而且主要成分以煤为主,煤颗粒分散性好, 015～0115 mm的粒级占60 以上,适于加压过滤 机的使用。 512 加工产出能力 在0125 MPa～015 MPa工作压差, 200～400 g / L煤浆浓度下,设计处理原生煤泥的能力为 013～018 t /hm 2 ,实际生产90 t /h 台。安太堡 选煤厂每月处理原煤135万～150万t ,产煤泥 1415万～16万t ;安家岭选煤厂每月处理原煤 115万～140万t ,产煤泥10万～12万t。煤泥回 收达100 。 513 煤泥的脱水性及产品颗粒的分散性 煤泥经加压过滤后不经过干燥,产品水分保持 在21 ～23 ,平均为22 。 当水分为2718 时,煤泥用手能够握成团状, 用手压碎后分散成小块状,手感有水分,煤泥易沾 手。但当水分在22 时,手也能握成团状,但是 手指一压便全部散开,成粉末状,不易沾手。因 此,加压过滤机的煤泥产品,易与其它煤掺配, 并能达到一定的均匀度,但掺配产品水分较高。 当产品水分在22 时,收到基低位发热量为 16131 MJ /kg～17114 MJ /kg。 514 成本 生产出每吨干煤泥,水电费用为3133元。由 于平朔公司实行的是厂家反承包管理,费用为 5170元。合计为9103元。 515 需要避免的问题 当入选煤中有风化氧化煤时,煤泥水中就要多 加絮凝剂,絮凝剂引起煤泥颗粒分散性差、透气性 差,大大地降低了加压过滤机煤泥水处理和产出的 能力,影响产量50 。这就需要加强供煤管理, 避免氧化煤进入选煤厂。 6 加压过滤机带来的效益 611 煤泥产量增加 表2、表3为安太堡和安家岭选煤厂历年煤泥 回收情况。 85 第1期煤 质 技 术2008年1月 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表2 安太堡选煤厂 年份煤泥产量/万t入选量/万t产率/ 1995411861 81 01018644114 1996511260 51 13715254151 1997281906 31 12312832157 199881928 01 36416650165 1999461025 31 35118683140 2000511506 61 40711903166 2001431614 81 31513103132 2002651769 81 36712714181 2003641364 31 39616244161 2004881603 71 45519106109 20051491732 41 423135010152 20061771756 21 81417089180 注 2005年4月之前为原来的真空过滤机产出的煤泥, 2005年 5月之后,为加压过滤机产出的煤泥。2007年1～10月产出煤泥 1581294万t ,产率为1313 。 表3 安家岭选煤厂 年份煤泥产量/万t入选量/万t产率/ 20041231504 31 41111588175 20051401914 41 375186510124 20061291131 01 69919777160 2007年1～10月1141374 71 34710998149 注以上全为加压过滤机产出。 612 通过配煤提高煤泥的销售效益 61211 安太堡选煤厂 该厂在加压过滤机使用之前,干燥的煤泥直接 掺入选中煤,当发热量16173 MJ /kg的煤销出。 加压过滤机投产后,只能通过装车时在发热量为 20191 MJ /kg的原煤中掺配,其它都汽运到原煤 堆上,与原煤掺配,发运发热量16173 MJ /kg的 煤。2005年该选煤厂装车掺配98万t ,汽运外排 5116万t ;2006年装车掺配7915万t ,外排98万t。 2007年5月,该选煤厂通过溜槽改造,把煤泥直 接掺配到产品仓,特别是精煤仓,使外排煤泥由原 来的8万t减少到2万t。表4为2004～2007年该 选煤厂煤泥掺配到各品种煤的情况。 表4 安太堡选煤厂煤泥掺配情况 品种 发热量规格/ MJkg - 1 掺配数量/万t 20042005200620071～10月 平一241255410 平三20191681058102810 平四161738816301021152415 汽运平四16173511598105115 由表4看出, 2007年5～10月,仅仅6个月, 往平一煤中掺配煤泥后达54万t ,仅此一项就增加销 售收入约8 600万元,此后一直是这样的掺配方式, 精煤中掺配煤泥量约占9 。那么,发热量能满足要 求吗因为安太堡选煤厂入选原煤以灰分低、可选 性好的9号煤为主,往往将分选密度提到最高,精 煤灰分也超不过1410 ,收到基低位发热量接近 25109 MJ /kg ,掺配煤泥前,平一煤的发热量一直是 24196 MJ /kg ,掺配煤泥后,发热量刚好满足要求。经 验算2419691 171149 24126 MJ /kg。 61212 安家岭选煤厂 该选煤厂应用加压过滤机之始,则通过装车配 煤,把煤泥掺配到各产品中。表5为2004～2007年 该选煤厂煤泥掺配情况。 表5 安家岭选煤厂煤泥掺配情况 品种 发热量规格/ MJkg - 1 掺配数量/万t 20042005200620071～10月 平二231004815311039102010 平三201912010301030101410 平五201494010601040103010 平八231008102310 平四161731510201012101110 该选煤厂平二煤掺配煤泥合理吗因为该选煤厂 入料原煤灰分较高,其精煤Ad为1515 ,发热量为 24117 MJ /kg ,掺配煤泥比例也为9 ,发热量验算 为 2411791 161319 23146 MJ /kg , 实际发运的平二煤发热量就是23142 MJ /kg。其它 品种掺配煤泥发热量都能满足要求。 目前平朔公司煤泥得到全部回收,通过配煤也 达到了最佳销售效果,为企业创造了显著的经济 效益。 613 优化了产品结构,入选量扩大 该加压过滤机具有过滤压差大、速度快的性 能,在压力密封条件下能使滤饼顺利排除,并阻止压 缩空气逸出,保证了入料和脱水能够连续运行,特 别适用于平朔矿区015～0 mm ,且015～0115 mm 粒级比例大于0115～0 mm粒级的煤泥水处理。 平朔公司是股份制上市公司,效益最大化是奋 斗目标。因此要不断地在优化产品结构、提高产品 质量上做文章。扩大高发热量商品煤的产量,就必 须增加原煤的入选量,相应对煤泥水处理量和加压 过滤机的功能要求更高了。目前,安太堡和安家岭 选煤厂的各4台加压过滤机已是满负荷运转,每天 95 第1期煤 质 技 术2008年1月 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 每台平均运行21 h。发热量大于21174 MJ /kg的优 质煤比例由2005年的4316 提高到57 。若扣除 汽运煤的数量,优质煤比例将达到6017 。为了 进一步扩大优质煤加工量,以适应煤炭市场的需 要,平朔公司安太堡和安家岭选煤厂分别在原有各 4台的基础上,又各加了2台加压过滤机,以适应 煤泥水处理的要求。预计在2008年,平朔公司的 产品结构优化将进一步得到实现。 614 经济效益及社会效益 要知道,煤泥回收是在采矿工程、煤炭洗选加 工的投入已经全部完成的情况下进行的,就是说, 矿山的成本已经基本固定了,煤泥回收与不回收, 回收多与少,再增加的成本就是加压过滤机投资和 开工的人工费和水电费等。如前所述,成本只有 9103元/t ,是一个极低投入,极高产出的项目。 且回收煤泥更降低了矿山成本。解决了原来煤泥与 矸石一起外排,胶带无法传输,用卡车向矿坑排 弃,运距远、车装不满,增大了矿山成本。现在煤 泥回收了,矸石很干,胶带直接传输到矿坑边,大 大地节约了成本。过去安太堡选煤厂真空压滤机回 收的煤泥水分达30 ,必须经过干燥,由于干燥 车间能力有限,煤泥只能回收到25 ～30 ,成 本较高,还需用精煤做燃料,大约是每干燥100 t 煤消耗4 t精煤。剩余的煤泥随矸石排出,容易自 燃,污染环境,且成为不法分子倒卖矸石的来源。 7 结 语 平朔矿区煤炭生产规模大,粉煤回收总量多, 煤质好。采用国产加压过滤机在平朔矿区的成功实 践,以最少的投入,获得煤泥全部回收,并通过合 理配煤提高了煤泥的销售等级,加大了煤泥水处理 力度,进一步优化了产品结构,既为企业创造了显 著的经济效益,又为煤炭行业建设资源节约型、环 境友好型矿山企业,落实国家节能减排政策树立了 榜样。 作者简介张 旺19602 , 男,河北张北人,教授级高工, 现任平朔煤炭工业公司煤质管理部主任。 收稿日期 20072112 22 上接第52页 214 转化率结果 由表3可知,因煤种、硝酸浓度的影响,白腐 真菌对煤样液化降解率也不同。店房台煤样比同条 件下其他煤种的降解效率要高,神木煤样和石马洼 煤样降解效率大体一致。店房台煤样中7号降解率 最高,硝酸浓度低,煤样氧化程度不够,降解效率 降低,而过高的硝酸浓度也使降解效率降低。 表3 白腐真菌对煤样的液化降解率 编号η编号η 1号61547号19192 2号131738号17192 3号161579号6133 4号1317410号13133 5号616211号16132 6号1416212号14132 3 结 论 1硝酸预处理过煤样的挥发分、水分、灰分 都比预处理前降低。不同煤种经过硝酸预处理后 H、C、S含量有不同程度的降低,而N、O含量有 所提高。硝酸预处理过后提高了煤的氧化程度,有 助于生物液化降解的效果。生物液化降解前后,煤 的大分子结构被破坏为小分子结构。 2过低或过高的硝酸浓度对煤样的预处理效 果不明显,该实验用5 mol / L硝酸预处理的店房台 煤样降解效率最好。 参考文献 [1]王龙贵1 煤炭的微生物转化与利用[ M]1 北京化 学工业出版社, 20061 [2]韩 威,佟 威,杨海波,等1 煤的微生物溶降 解及其产物研究[J ]1 大连理工大学学报, 1994 , 34 61 [3]李慧蓉1 白腐真菌的研究进展[J ]1 环境科学进展, 1996 , 4 61 [4]王龙贵,张明旭,欧泽深,等1 白腐真菌对煤炭的降 解转化试验[J ]1 煤炭学报, 2006 , 31 21 [5]陶秀祥,尹苏东,周长春1 低阶煤的微生物转化研究 进展[J ]1 煤炭科学技术, 2005 , 33 91 [6]王 英,王 力,王学民1 煤的预处理对高阶煤微生 物溶解的影响[J ]1 微生物学通报, 2006 , 3321 作者简介陈宏贵19822 , 男,安徽铜陵人,西安科技大学 在读硕士研究生,主要从事煤的生物转化研究。 收稿日期 20072102 24 06 第1期煤 质 技 术2008年1月 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.