一種選煤廠濃縮機底流直接制備水煤漿的工藝的制作方法

本發明涉及一種選煤廠濃縮機底流直接制備水煤漿的工藝，屬于煤炭洗選加工與潔凈利用領域。

背景技術：

煤炭洗選不僅是當前提高煤炭質量行之有效的重要方法，而且是減少燃煤污染，改善生態環境最經濟有效的技術途徑。浮選尾煤（煤泥）是選煤廠的主要副產品，具有水分含量高、粒度細，微粒含量多，灰分高和黏度大等特點，給綜合利用帶來了諸多不便。隨著環保意識及煤炭質量要求的提高，洗煤廠煤泥往往出現滯銷。據統計，目前全國煤泥年排放量超過2億噸，但因其水分含量高，無法直接利用，且遇水流失，風干即飛揚，運輸困難，導致選煤廠絕大部分煤泥就地堆放。煤泥大量堆積不僅浪費資源，污染環境，還會嚴重影響洗煤廠的正常生產。因此，煤泥的處理與綜合利用問題亟待解決。

目前，煤泥的利用途徑主要包括：煤泥燃燒發電，煤泥水煤漿技術，煤泥型煤技術等方面，其中煤泥水煤漿技術被廣泛采用，并且取得了較好的效果。然而，目前煤泥水煤漿技術普遍采用圖1所示的工藝流程：浮選尾煤首先經過選煤廠濃縮機濃縮處理，濃縮機底流經壓濾機進一步脫水后得到煤泥濾餅，再以煤泥濾餅為原料，采用調漿攪拌等工序來制備水煤漿。在此工藝過程中，因煤泥顆粒間內聚力大，煤泥原料經壓濾后所形成的濾餅容易板結成塊，故在后續的水煤漿制備過程常需要采用攪拌機等設備強力攪拌（有時甚至還需要破碎和粉磨工序）來分散煤泥濾餅，以便制備出粒度分布均勻，成漿性能穩定，能夠滿足輸送和使用要求的水煤漿產品。

例如文獻1（低灰高熱值煤泥制備水煤漿試驗研究，潔凈煤技術，2009，16（2）：45-48）需要采用粉碎、棒磨等工序對煤泥進行粉磨；專利（申請號：200710015400.X）所提供的煤泥水煤漿生產工藝需要采用球磨機和強力攪拌裝置對煤泥進行粉磨和分散，以便制備出成漿性較好的水煤漿；而專利（申請號：200810095266.3）所提供的用原生煤泥與木質素磺酸鈉粉制備水煤漿則采用雙軸捏泥攪拌機對原生煤泥（干粉）進行分散后，再通過強力攪拌裝置對其漿料進行二次分散處理。顯然，上述煤泥水煤漿的制備工藝相對較為復雜，且運行設備多，投入大，大大提高了水煤漿的生產成本。

另一方面，根據水煤漿流動性和穩定性的要求，水煤漿的濃度一般約為65%左右，而經過壓濾后的煤泥一般含水率約為20-30%，直接用作水煤漿流動困難，非常容易堵塞輸送管道，故后期煤泥水煤漿制備過程中均需要加大量的水和少量的（約1%）分散劑與穩定劑（如圖1所示），以便形成料漿均勻，且具有較好的流動性和穩定性的水煤漿。而在浮選尾煤處理過程中，濃縮機底流經壓濾操作恰好是為了脫除煤泥中的絕大部分水分，因此若直接采用濃縮機底流來制備煤泥水煤漿，不僅可以減少浮選尾煤處理過程中的壓濾工序，簡化尾煤處理工藝，降低生產成本，而且可以降低采用壓濾后煤泥制備水煤漿過程中因濾餅團聚結塊所帶來的分散難度，減少攪拌（甚至破碎、粉磨）設備的磨損，進而簡化煤泥水煤漿的制備工藝。

此外，為便于浮選尾煤的快速沉降，選煤廠常在濃縮機中加入一定量絮凝劑來加快煤泥的沉降以提高濃縮效率，并在后續的壓濾脫水過程將其與水一起排除，但這部分藥劑在水煤漿制備過程中對提高水煤漿的穩定性具有良好的促進作用。因此，若采用濃縮機底流來制備水煤漿還可以有效利用煤泥濃縮沉降過程中添加的絮凝劑來改善水煤漿產品的穩定性，從而降低生產成本。

技術實現要素：

本發明的目的正是針對現有煤泥水煤漿生產工藝中煤泥先經壓濾脫水、而又在后續制漿過程再加入大量水進行分散，工藝復雜，能耗高以及壓濾后煤泥濾餅容易團聚成塊造成分散困難、濃縮機中絮凝劑沒有充分利用等問題，提出一種選煤廠濃縮機底流不經過壓濾脫水而直接用來制備水煤漿的工藝。本發明是將浮選尾煤經濃縮機濃縮后，濃縮機底流不經過壓濾脫水處理，而直接送入水力旋流器進行分級處理，合格的細物料送至煤漿攪拌桶與分散劑、穩定劑及精煤粉（必要時也可添加固硫劑）混合均勻制備水煤漿，并用于附近的工業窯爐燃燒，粗物料則經過濕式球磨機細磨后再次進入水力分級系統。本發明不僅可以簡化現有選煤廠中浮選尾煤的處理工藝，降低煤泥水煤漿的生產成本，而且能夠有效解決選煤廠因煤泥堆放而帶來的占地和環境污染等問題；最終實現煤泥的高附加值利用，增加企業的經濟效益。

本發明的目的可通過下述技術措施來實現。

本發明所提供的一種選煤廠濃縮機底流直接制備水煤漿的工藝主要包括原料準備、水煤漿調制和成品輸送三步工序，具體步驟如下：

a、原料準備：將浮選尾煤經過濃縮機濃縮后，溢流進入選煤廠循環水系統循環利用，其底流則通過渣漿泵Ⅰ直接送入水力旋流器組進行高效分級；經分級處理后，粒度小于75μm的合格物料由溢流口直接進入煤漿攪拌桶，而粒度大于75μm粗物料則經由水力旋流器組底流排砂口送入濕式球磨機進行細磨；細磨后的料漿通過渣漿泵Ⅱ返回水力旋流器組與渣漿泵Ⅰ輸送的原料混合進行再次分級處理，從而使得進入煤漿攪拌桶中的物料均能滿足水煤漿粒度要求，有利于提高后續水煤漿成品的穩定性，以保證進入煤漿攪拌桶的物料滿足水煤漿粒度要求，有效避免“跑粗”現象。

b、水煤漿調制：在煤漿攪拌桶中，根據單位時間內步驟a中合格物料的進料量和水煤漿的質量要求，利用自動加藥裝置加入水煤漿總量0.6~1.0%的分散劑和穩定劑藥劑，并配入精煤粉，其中，精煤粉的配入比例X按照公式：X=(M₁C₁-M₂C₂)/M₁計算，其中M₁為水煤漿產品的總量，C₁為水煤漿產品的濃度要求，M₂為合格物料的進料量，C₂為合格物料的固體濃度；水煤漿調制過程中，通過調控精煤粉的摻入量可有效調節水煤漿濃度和最終水煤漿產品的發熱量；當上述物料和添加劑混合均勻后，通過渣漿泵Ⅲ將料漿送入帶有機械攪拌裝置的儲漿罐中備用。

c、成品輸送：利用高速剪切泵將儲漿罐中的水煤漿成品輸送至工業窯爐中高效燃燒，剪切泵的高速剪切乳化作用能夠進一步改善水煤漿的均勻性和穩定性，從而有利于后續的輸送和燃燒。

本發明步驟a所述底流中固體顆粒濃度為40~60%；步驟b中所述分散劑為聚羧酸系復合分散劑，穩定劑為聚丙烯酰胺系穩定劑；所述分散劑與穩定劑的質量比為1~4∶1。

與已有的煤泥水煤漿生產工藝相比，本發明的有益效果如下：

（1）濃縮機底流不經過壓濾脫水處理直接用作制備水煤漿，不僅可以消除煤泥因壓濾而產生的團聚結塊現象，減少后續煤泥水煤漿制備過程中的能量消耗和設備（如攪拌機或破碎、粉磨機械）磨損；而且可以簡化浮選尾煤的處理工藝，大大降低選煤廠的運行成本。

（2）充分利用濃縮機底流中含有的浮選藥劑和尾煤濃縮過程添加的絮凝劑，適當調整水煤漿的分散性和穩定性便可生產出具有良好成漿性的煤泥水煤漿，大大減少水煤漿添加劑的用量，有效降低煤泥水煤漿的生產成本。

（3）根據用戶對發熱量和污染物排放的要求，在水煤漿調制過程中可通過調節的精煤粉和固硫劑的摻入量適當調控水煤漿產品的燃燒熱值和污染物排放濃度，整個生產工藝適應性強，水煤漿產品的質量調控簡便，可滿足不同用戶的需求。

附圖說明

圖1是現有技術的煤泥水煤漿制備工藝流程。

圖2為本發明的工藝流程圖。

附圖中序號：1、濃縮機，2、渣漿泵Ⅰ，3、水力旋流器組，4、濕式球磨機，5、渣漿泵Ⅱ，6、煤漿攪拌桶，7、精煤粉倉，8、電子皮帶秤，9、自動加藥裝置，10、渣漿泵Ⅲ，11、儲漿罐，12、高速剪切泵，13、工業窯爐。

具體實施方式

本發明以下將結合實施例（圖2）作進一步詳細說明：

實施例1

以神華集團某選煤廠濃縮機底流為例對本發明作進一步描述：

神華集團某選煤廠的浮選尾煤屬于低灰煤泥，灰分含量約為30%，發熱量為13.5MJ/kg。該選煤廠浮選尾煤經濃縮機1濃縮后，溢流返回選煤廠循環水系統利用，其底流（固體顆粒濃度約為50%，固體顆粒中粒度小于75μm的微細粒約占固體總量的82%）經由渣漿泵Ⅰ2直接送入水力旋流器組3進行高效分級。經分級處理后，水力旋流器組3中粒度小于75μm的合格物料（約占固體總量的82%，假設濃縮機底流完全分級）由溢流口直接進入煤漿攪拌桶6，而粒度大于75μm粗物料（約占固體總量的18%）則經由水力旋流器組3底流排砂口送入濕式球磨機4進行細磨。細磨后的料漿通過渣漿泵Ⅱ5返回水力旋流器組3與渣漿泵Ⅰ2輸送的原料混合進行再次分級處理。

在帶有高速旋轉葉輪的煤漿攪拌桶6中，根據合格物料24.6m³/h的進料量（假設水力旋流器組的額定處理能力為30m³/h，82%合格物料全部由溢流口進入煤漿攪拌桶6，且其濃度與入料濃度相同）和水煤漿的質量要求（水煤漿的固體濃度要求為66%），單位時間內精煤粉加入量M則可以通過公式：(M+24.6m³/h×1500kg/m³)×66%-(24.6m³/h×1500kg/m³)×50%=M計算。

式中24.6m³/h為煤漿攪拌桶6中的單位時間進料體積，1500kg/m³假定為煤漿攪拌桶6中進料的密度，合格物料的進料量M₂為24.6m³/h×1500kg/m³；66%為水煤漿產品要求的固體濃度C₁，50%為煤漿攪拌桶6中合格物料的固體濃度C₂。

通過計算得出，單位時間內精煤粉的加入量M約為：17364.7kg/h，并根據精煤粉的配入比例計算公式X=(M₁C₁-M₂C₂)/M₁，計算出精煤粉的配入比例X約為32%（式中水煤漿總量M₁=M+M₂=17364.7kg/h +24.6m³/h×1500kg/m³=54264.7kg/h，以單位時間計算，且分散劑與穩定劑的質量忽略不計）。

通過精煤粉倉7經由電子皮帶秤8向煤漿攪拌桶6中均勻添加一定量的（通過計算得出的單位時間內精煤粉的加入量）精煤粉（精煤粉給料速度控制為17364.7kg/h），并利用自動加藥裝置9加入水煤漿總量0.8%左右的聚羧酸系復合分散劑和聚丙烯酰胺系穩定劑（分散劑與穩定劑的比例為1.5：1）。當上述物料和添加劑混合均勻后，通過渣漿泵Ⅲ10將料漿送入帶有機械攪拌裝置的儲漿罐11中備用。最后，利用高速剪切泵12將儲漿罐11中的水煤漿成品輸送至約5km外的工業窯爐13中燃燒，經檢測，其發熱量可達11.12MJ/kg，且水煤漿流動性（剪切速率為100s^-1時，粘度為948mPa·s）和穩定性良好，完全符合國家水煤漿技術標準（GB/T18855-2008），可以滿足一般工業窯爐的燃燒要求。

實施例2

以河南能源化工集團某選煤廠濃縮機底流為例對本發明作進一步描述：

河南能源化工集團某選煤廠的浮選尾煤屬于中灰煤泥，灰分含量約為40%，發熱量為12.1MJ/kg。該選煤廠浮選尾煤經濃縮機1濃縮后，溢流返回選煤廠循環水系統利用，其底流（固體顆粒濃度約為53%，固體顆粒中粒度小于75μm的微細粒約占固體總量的78%）經由渣漿泵Ⅰ2直接送入水力旋流器組3進行高效分級。經分級處理后，水力旋流器組3中粒度小于75μm的合格物料（約占固體總量的78%，假設濃縮機底流完全分級）由溢流口直接進入煤漿攪拌桶6，而粒度大于75μm粗物料（約占固體總量的22%）則經由水力旋流器組3底流排砂口送入濕式球磨機4進行細磨。細磨后的料漿通過渣漿泵Ⅱ5返回水力旋流器組3與渣漿泵Ⅰ2輸送的原料混合進行再次分級處理。

在帶有高速旋轉葉輪的煤漿攪拌桶6中，根據合格物料23.4m³/h的進料量（假設水力旋流器組的額定處理能力為30m³/h，78%合格物料全部由溢流口進入煤漿攪拌桶6，且其濃度與入料濃度相同）和水煤漿的質量要求（水煤漿的固體濃度要求為65%），單位時間內精煤粉加入量M則可以通過公式：(M+23.4m³/h×1500kg/m³)×65%-(23.4m³/h×1500kg/m³)×53%=M計算。

式中23.4m³/h為煤漿攪拌桶6中的單位時間進料體積，1500kg/m³假定為煤漿攪拌桶6中進料的密度，合格物料的進料量M₂為23.4m³/h×1500kg/m³；65%為水煤漿產品要求的固體濃度C₁，53%為煤漿攪拌桶6中合格物料的固體濃度C₂。

通過計算得出，單位時間內精煤粉的加入量M約為：12034.3kg/h，并根據精煤粉的配入比例計算公式X=(M₁C₁-M₂C₂)/M₁，計算出精煤粉的配入比例X約為25.5%（式中水煤漿總量M₁=M+M₂=12034.3kg/h +23.4m³/h×1500kg/m³=47134.3kg/h，以單位時間計算，且分散劑與穩定劑的質量忽略不計）。

通過精煤粉倉7經由電子皮帶秤8向煤漿攪拌桶6中均勻添加一定量（通過計算得出的單位時間內精煤粉的加入量）的精煤粉（精煤粉給料速度控制為12034.3kg/h）和固硫劑（約占水煤漿總量的0.2%），并利用自動加藥裝置9加入水煤漿總量0.9%左右的聚羧酸系復合分散劑和聚丙烯酰胺系穩定劑（分散劑與穩定劑的比例為1：1）。當上述物料和添加劑混合均勻后，通過渣漿泵Ⅲ10將料漿送入帶有機械攪拌裝置的儲漿罐11中備用。最后，利用高速剪切泵12將儲漿罐11中的水煤漿成品輸送至工業窯爐13中燃燒，經檢測，其發熱量可達10.65MJ/kg，且水煤漿流動性（剪切速率為100s^-1時，粘度為748mPa·s）和穩定性良好，完全符合國家水煤漿技術標準（GB/T18855-2008），可以滿足一般工業窯爐的燃燒要求。