一种选煤厂浓缩机底流直接制备水煤浆的工艺的制作方法

本发明涉及一种选煤厂浓缩机底流直接制备水煤浆的工艺，属于煤炭洗选加工与洁净利用领域。

背景技术：

煤炭洗选不仅是当前提高煤炭质量行之有效的重要方法，而且是减少燃煤污染，改善生态环境最经济有效的技术途径。浮选尾煤（煤泥）是选煤厂的主要副产品，具有水分含量高、粒度细，微粒含量多，灰分高和黏度大等特点，给综合利用带来了诸多不便。随着环保意识及煤炭质量要求的提高，洗煤厂煤泥往往出现滞销。据统计，目前全国煤泥年排放量超过2亿吨，但因其水分含量高，无法直接利用，且遇水流失，风干即飞扬，运输困难，导致选煤厂绝大部分煤泥就地堆放。煤泥大量堆积不仅浪费资源，污染环境，还会严重影响洗煤厂的正常生产。因此，煤泥的处理与综合利用问题亟待解决。

目前，煤泥的利用途径主要包括：煤泥燃烧发电，煤泥水煤浆技术，煤泥型煤技术等方面，其中煤泥水煤浆技术被广泛采用，并且取得了较好的效果。然而，目前煤泥水煤浆技术普遍采用图1所示的工艺流程：浮选尾煤首先经过选煤厂浓缩机浓缩处理，浓缩机底流经压滤机进一步脱水后得到煤泥滤饼，再以煤泥滤饼为原料，采用调浆搅拌等工序来制备水煤浆。在此工艺过程中，因煤泥颗粒间内聚力大，煤泥原料经压滤后所形成的滤饼容易板结成块，故在后续的水煤浆制备过程常需要采用搅拌机等设备强力搅拌（有时甚至还需要破碎和粉磨工序）来分散煤泥滤饼，以便制备出粒度分布均匀，成浆性能稳定，能够满足输送和使用要求的水煤浆产品。

例如文献1（低灰高热值煤泥制备水煤浆试验研究，洁净煤技术，2009，16（2）：45-48）需要采用粉碎、棒磨等工序对煤泥进行粉磨；专利（申请号：200710015400.X）所提供的煤泥水煤浆生产工艺需要采用球磨机和强力搅拌装置对煤泥进行粉磨和分散，以便制备出成浆性较好的水煤浆；而专利（申请号：200810095266.3）所提供的用原生煤泥与木质素磺酸钠粉制备水煤浆则采用双轴捏泥搅拌机对原生煤泥（干粉）进行分散后，再通过强力搅拌装置对其浆料进行二次分散处理。显然，上述煤泥水煤浆的制备工艺相对较为复杂，且运行设备多，投入大，大大提高了水煤浆的生产成本。

另一方面，根据水煤浆流动性和稳定性的要求，水煤浆的浓度一般约为65%左右，而经过压滤后的煤泥一般含水率约为20-30%，直接用作水煤浆流动困难，非常容易堵塞输送管道，故后期煤泥水煤浆制备过程中均需要加大量的水和少量的（约1%）分散剂与稳定剂（如图1所示），以便形成料浆均匀，且具有较好的流动性和稳定性的水煤浆。而在浮选尾煤处理过程中，浓缩机底流经压滤操作恰好是为了脱除煤泥中的绝大部分水分，因此若直接采用浓缩机底流来制备煤泥水煤浆，不仅可以减少浮选尾煤处理过程中的压滤工序，简化尾煤处理工艺，降低生产成本，而且可以降低采用压滤后煤泥制备水煤浆过程中因滤饼团聚结块所带来的分散难度，减少搅拌（甚至破碎、粉磨）设备的磨损，进而简化煤泥水煤浆的制备工艺。

此外，为便于浮选尾煤的快速沉降，选煤厂常在浓缩机中加入一定量絮凝剂来加快煤泥的沉降以提高浓缩效率，并在后续的压滤脱水过程将其与水一起排除，但这部分药剂在水煤浆制备过程中对提高水煤浆的稳定性具有良好的促进作用。因此，若采用浓缩机底流来制备水煤浆还可以有效利用煤泥浓缩沉降过程中添加的絮凝剂来改善水煤浆产品的稳定性，从而降低生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的正是针对现有煤泥水煤浆生产工艺中煤泥先经压滤脱水、而又在后续制浆过程再加入大量水进行分散，工艺复杂，能耗高以及压滤后煤泥滤饼容易团聚成块造成分散困难、浓缩机中絮凝剂没有充分利用等问题，提出一种选煤厂浓缩机底流不经过压滤脱水而直接用来制备水煤浆的工艺。本发明是将浮选尾煤经浓缩机浓缩后，浓缩机底流不经过压滤脱水处理，而直接送入水力旋流器进行分级处理，合格的细物料送至煤浆搅拌桶与分散剂、稳定剂及精煤粉（必要时也可添加固硫剂）混合均匀制备水煤浆，并用于附近的工业窑炉燃烧，粗物料则经过湿式球磨机细磨后再次进入水力分级系统。本发明不仅可以简化现有选煤厂中浮选尾煤的处理工艺，降低煤泥水煤浆的生产成本，而且能够有效解决选煤厂因煤泥堆放而带来的占地和环境污染等问题；最终实现煤泥的高附加值利用，增加企业的经济效益。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现。

本发明所提供的一种选煤厂浓缩机底流直接制备水煤浆的工艺主要包括原料准备、水煤浆调制和成品输送三步工序，具体步骤如下：

a、原料准备：将浮选尾煤经过浓缩机浓缩后，溢流进入选煤厂循环水系统循环利用，其底流则通过渣浆泵Ⅰ直接送入水力旋流器组进行高效分级；经分级处理后，粒度小于75μm的合格物料由溢流口直接进入煤浆搅拌桶，而粒度大于75μm粗物料则经由水力旋流器组底流排砂口送入湿式球磨机进行细磨；细磨后的料浆通过渣浆泵Ⅱ返回水力旋流器组与渣浆泵Ⅰ输送的原料混合进行再次分级处理，从而使得进入煤浆搅拌桶中的物料均能满足水煤浆粒度要求，有利于提高后续水煤浆成品的稳定性，以保证进入煤浆搅拌桶的物料满足水煤浆粒度要求，有效避免“跑粗”现象。

b、水煤浆调制：在煤浆搅拌桶中，根据单位时间内步骤a中合格物料的进料量和水煤浆的质量要求，利用自动加药装置加入水煤浆总量0.6~1.0%的分散剂和稳定剂药剂，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计算，其中M₁为水煤浆产品的总量，C₁为水煤浆产品的浓度要求，M₂为合格物料的进料量，C₂为合格物料的固体浓度；水煤浆调制过程中，通过调控精煤粉的掺入量可有效调节水煤浆浓度和最终水煤浆产品的发热量；当上述物料和添加剂混合均匀后，通过渣浆泵Ⅲ将料浆送入带有机械搅拌装置的储浆罐中备用。

c、成品输送：利用高速剪切泵将储浆罐中的水煤浆成品输送至工业窑炉中高效燃烧，剪切泵的高速剪切乳化作用能够进一步改善水煤浆的均匀性和稳定性，从而有利于后续的输送和燃烧。

本发明步骤a所述底流中固体颗粒浓度为40~60%；步骤b中所述分散剂为聚羧酸系复合分散剂，稳定剂为聚丙烯酰胺系稳定剂；所述分散剂与稳定剂的质量比为1~4∶1。

与已有的煤泥水煤浆生产工艺相比，本发明的有益效果如下：

（1）浓缩机底流不经过压滤脱水处理直接用作制备水煤浆，不仅可以消除煤泥因压滤而产生的团聚结块现象，减少后续煤泥水煤浆制备过程中的能量消耗和设备（如搅拌机或破碎、粉磨机械）磨损；而且可以简化浮选尾煤的处理工艺，大大降低选煤厂的运行成本。

（2）充分利用浓缩机底流中含有的浮选药剂和尾煤浓缩过程添加的絮凝剂，适当调整水煤浆的分散性和稳定性便可生产出具有良好成浆性的煤泥水煤浆，大大减少水煤浆添加剂的用量，有效降低煤泥水煤浆的生产成本。

（3）根据用户对发热量和污染物排放的要求，在水煤浆调制过程中可通过调节的精煤粉和固硫剂的掺入量适当调控水煤浆产品的燃烧热值和污染物排放浓度，整个生产工艺适应性强，水煤浆产品的质量调控简便，可满足不同用户的需求。

附图说明

图1是现有技术的煤泥水煤浆制备工艺流程。

图2为本发明的工艺流程图。

附图中序号：1、浓缩机，2、渣浆泵Ⅰ，3、水力旋流器组，4、湿式球磨机，5、渣浆泵Ⅱ，6、煤浆搅拌桶，7、精煤粉仓，8、电子皮带秤，9、自动加药装置，10、渣浆泵Ⅲ，11、储浆罐，12、高速剪切泵，13、工业窑炉。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（图2）作进一步详细说明：

实施例1

以神华集团某选煤厂浓缩机底流为例对本发明作进一步描述：

神华集团某选煤厂的浮选尾煤属于低灰煤泥，灰分含量约为30%，发热量为13.5MJ/kg。该选煤厂浮选尾煤经浓缩机1浓缩后，溢流返回选煤厂循环水系统利用，其底流（固体颗粒浓度约为50%，固体颗粒中粒度小于75μm的微细粒约占固体总量的82%）经由渣浆泵Ⅰ2直接送入水力旋流器组3进行高效分级。经分级处理后，水力旋流器组3中粒度小于75μm的合格物料（约占固体总量的82%，假设浓缩机底流完全分级）由溢流口直接进入煤浆搅拌桶6，而粒度大于75μm粗物料（约占固体总量的18%）则经由水力旋流器组3底流排砂口送入湿式球磨机4进行细磨。细磨后的料浆通过渣浆泵Ⅱ5返回水力旋流器组3与渣浆泵Ⅰ2输送的原料混合进行再次分级处理。

在带有高速旋转叶轮的煤浆搅拌桶6中，根据合格物料24.6m³/h的进料量（假设水力旋流器组的额定处理能力为30m³/h，82%合格物料全部由溢流口进入煤浆搅拌桶6，且其浓度与入料浓度相同）和水煤浆的质量要求（水煤浆的固体浓度要求为66%），单位时间内精煤粉加入量M则可以通过公式：(M+24.6m³/h×1500kg/m³)×66%-(24.6m³/h×1500kg/m³)×50%=M计算。

式中24.6m³/h为煤浆搅拌桶6中的单位时间进料体积，1500kg/m³假定为煤浆搅拌桶6中进料的密度，合格物料的进料量M₂为24.6m³/h×1500kg/m³；66%为水煤浆产品要求的固体浓度C₁，50%为煤浆搅拌桶6中合格物料的固体浓度C₂。

通过计算得出，单位时间内精煤粉的加入量M约为：17364.7kg/h，并根据精煤粉的配入比例计算公式X=(M₁C₁-M₂C₂)/M₁，计算出精煤粉的配入比例X约为32%（式中水煤浆总量M₁=M+M₂=17364.7kg/h +24.6m³/h×1500kg/m³=54264.7kg/h，以单位时间计算，且分散剂与稳定剂的质量忽略不计）。

通过精煤粉仓7经由电子皮带秤8向煤浆搅拌桶6中均匀添加一定量的（通过计算得出的单位时间内精煤粉的加入量）精煤粉（精煤粉给料速度控制为17364.7kg/h），并利用自动加药装置9加入水煤浆总量0.8%左右的聚羧酸系复合分散剂和聚丙烯酰胺系稳定剂（分散剂与稳定剂的比例为1.5：1）。当上述物料和添加剂混合均匀后，通过渣浆泵Ⅲ10将料浆送入带有机械搅拌装置的储浆罐11中备用。最后，利用高速剪切泵12将储浆罐11中的水煤浆成品输送至约5km外的工业窑炉13中燃烧，经检测，其发热量可达11.12MJ/kg，且水煤浆流动性（剪切速率为100s^-1时，粘度为948mPa·s）和稳定性良好，完全符合国家水煤浆技术标准（GB/T18855-2008），可以满足一般工业窑炉的燃烧要求。

实施例2

以河南能源化工集团某选煤厂浓缩机底流为例对本发明作进一步描述：

河南能源化工集团某选煤厂的浮选尾煤属于中灰煤泥，灰分含量约为40%，发热量为12.1MJ/kg。该选煤厂浮选尾煤经浓缩机1浓缩后，溢流返回选煤厂循环水系统利用，其底流（固体颗粒浓度约为53%，固体颗粒中粒度小于75μm的微细粒约占固体总量的78%）经由渣浆泵Ⅰ2直接送入水力旋流器组3进行高效分级。经分级处理后，水力旋流器组3中粒度小于75μm的合格物料（约占固体总量的78%，假设浓缩机底流完全分级）由溢流口直接进入煤浆搅拌桶6，而粒度大于75μm粗物料（约占固体总量的22%）则经由水力旋流器组3底流排砂口送入湿式球磨机4进行细磨。细磨后的料浆通过渣浆泵Ⅱ5返回水力旋流器组3与渣浆泵Ⅰ2输送的原料混合进行再次分级处理。

在带有高速旋转叶轮的煤浆搅拌桶6中，根据合格物料23.4m³/h的进料量（假设水力旋流器组的额定处理能力为30m³/h，78%合格物料全部由溢流口进入煤浆搅拌桶6，且其浓度与入料浓度相同）和水煤浆的质量要求（水煤浆的固体浓度要求为65%），单位时间内精煤粉加入量M则可以通过公式：(M+23.4m³/h×1500kg/m³)×65%-(23.4m³/h×1500kg/m³)×53%=M计算。

式中23.4m³/h为煤浆搅拌桶6中的单位时间进料体积，1500kg/m³假定为煤浆搅拌桶6中进料的密度，合格物料的进料量M₂为23.4m³/h×1500kg/m³；65%为水煤浆产品要求的固体浓度C₁，53%为煤浆搅拌桶6中合格物料的固体浓度C₂。

通过计算得出，单位时间内精煤粉的加入量M约为：12034.3kg/h，并根据精煤粉的配入比例计算公式X=(M₁C₁-M₂C₂)/M₁，计算出精煤粉的配入比例X约为25.5%（式中水煤浆总量M₁=M+M₂=12034.3kg/h +23.4m³/h×1500kg/m³=47134.3kg/h，以单位时间计算，且分散剂与稳定剂的质量忽略不计）。

通过精煤粉仓7经由电子皮带秤8向煤浆搅拌桶6中均匀添加一定量（通过计算得出的单位时间内精煤粉的加入量）的精煤粉（精煤粉给料速度控制为12034.3kg/h）和固硫剂（约占水煤浆总量的0.2%），并利用自动加药装置9加入水煤浆总量0.9%左右的聚羧酸系复合分散剂和聚丙烯酰胺系稳定剂（分散剂与稳定剂的比例为1：1）。当上述物料和添加剂混合均匀后，通过渣浆泵Ⅲ10将料浆送入带有机械搅拌装置的储浆罐11中备用。最后，利用高速剪切泵12将储浆罐11中的水煤浆成品输送至工业窑炉13中燃烧，经检测，其发热量可达10.65MJ/kg，且水煤浆流动性（剪切速率为100s^-1时，粘度为748mPa·s）和稳定性良好，完全符合国家水煤浆技术标准（GB/T18855-2008），可以满足一般工业窑炉的燃烧要求。