一种煤矸石浆长距离管道输送装置及输送方法

技术领域

本发明涉及煤矸石固废处置技术领域，具体是一种煤矸石浆长距离管道输送装置及输送方法。

背景技术

煤矸石是采煤和洗煤过程排出的一种工业固体废弃物，排放量较大，堆积的煤矸石不仅占用大量的土地，其含有的硫化物易氧化自燃，雨水冲刷后造成环境污染。目前煤矸石多作为循环流化床锅炉燃料、建筑生产材料、轻骨料原料、采空区充填材料等进行综合利用处理。煤矸石的传统转运方式有铁路、汽车或胶带运输机等，随着煤矸石排放量的逐渐增加，铁路转运能力已不能满足大运量的要求，汽车或胶带运输机转运煤矸石也受到环保措施和绿色发展的制约，煤矸石的大运量清洁转运处理成为需要解决的问题。目前，现有的大运量煤矸石综合利用是将煤矸石作为井下填充材料，是将煤矸石细碎后，添加一定比例的粉煤灰或水泥制备成膏体后输送至井下，膏体的浓度高，只能进行短距离的输送，因此，如何实现煤矸石浆体长距离管道稳定输送，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种煤矸石浆长距离管道输送装置及输送方法，将煤矸石制备成管道输送用煤矸石浆体，采用管道输送的方式输送至用户终端，进行脱水处理后供用户使用，实现了煤矸石的长距离清洁、高效转运。

本发明提供的技术方案：一种煤矸石浆长距离管道输送装置，包括煤矸石制浆输送系统和终端脱水系统，所述终端脱水系统与煤矸石制浆输送系统之间设置有用于将脱离的水分输送至煤矸石制浆时使用的回水系统，所述煤矸石制浆输送系统包括依次连接的胶带输送机、粗碎机和多辊破碎机，所述多辊破碎机的出口分别连接有第一缓冲仓和第二缓冲仓，第一缓冲仓的出口连接到磨机计量皮带，磨机计量皮带的出口连接到磨机的进口，所述回水系统包括首端水池和终端水池，磨机的出口连接缓冲罐，缓冲罐的出口连接到混浆罐，所述首端水池的出水口分两路分别连接到磨机的进口和混浆罐的进口，第二缓冲仓的出口通过混浆罐计量皮带连接到混浆罐的进口，所述混浆罐的出口通过输浆主管线连接到终端脱水系统。

进一步的，所述终端脱水系统包括与输浆主管线连接的终端储浆罐，所述终端储浆罐的出口连接到振动筛，所述振动筛的筛上物出口连接到堆场，所述振动筛的筛下物出口连接到煤矸石脱水仓，所述煤矸石脱水仓的底部设置有气动闸门和排水阀，所述气动闸门的出口连接到堆场，所述排水阀的出口连接到浓缩机，所述浓缩机的上清液出口连接到终端水池，浓缩机的底流泵送至煤矸石脱水仓。

进一步的，所述终端水池到首端水池之间设置有输水主管线，所述输水主管线上设置有输水主泵和在线密度计。

进一步的，所述首端水池与磨机之间的管路上设置有第一电动阀门和磨机给水流量计，所述首端水池与混浆罐之间的管路上设置有第二电动阀门和混浆罐给水流量计。

进一步的，所述在线密度计与磨机计量皮带和第一电动阀门开度联锁控制。

进一步的，所述第一缓冲仓和第二缓冲仓的底部均设置有电液闸门，所述缓冲罐与混浆罐之间的管路上设置有缓冲罐排料阀和缓冲罐排料泵。

进一步的，所述输浆主管线上设置有输浆主泵，所述缓冲罐内设置有液位计，所述液位计与缓冲罐排料阀和缓冲罐排料泵联锁控制。

进一步的，输浆主管线与输水主管线及其他过浆矸石管线均采用内衬氧化铝陶瓷复合钢管，所有阀门的流道内壁涂有聚氨酯层防磨蚀。

本发明提供的另一技术方案：一种煤矸石浆长距离管道输送方法，包括如下步骤：

(1)打开胶带输送机，煤矸石原料依次进入粗碎机和多辊破碎机，然后进到两个缓冲仓中煤量达到预设值；

(2)往首端水池中注入清水，打开并调节第一电动阀门和第二电动阀门；

(3)启动磨机，调节两个缓冲仓的电液闸门开度，设定混浆罐计量皮带和磨机计量皮带的下料量之比≤25％，磨机内浆体浓度约为40％～60％，关闭缓冲罐排料阀；

(4)待磨机运行稳定，缓冲罐内达到中高液位时，开启缓冲罐排料阀和缓冲罐排料泵，并开启混浆罐计量皮带和混浆罐的搅拌器，调节第二电动阀门的开度，混浆罐内浆体浓度为30％～55％；

(5)混浆罐内量达到一次管输浆量时，打开输浆主泵和终端储浆罐的搅拌器；

(6)待煤矸石浆输送到终端储浆罐后，启动振动筛，煤矸石浆经振动筛筛分后，筛下物泵送至煤矸石脱水仓进行脱水，筛上物与煤矸石脱水仓的气动阀门排出的矸石一起转载进入堆料场，煤矸石脱水仓的排水阀排出的滤液进入浓缩机浓缩，浓缩底流返回至煤矸石脱水仓，浓缩机的上清液进入终端水池；

(7)启动输水主泵和在线密度计，补充首端水池水量直至稳定。

进一步的，所述煤矸石原料的粒度不大于200mm，经过粗碎机和多辊破碎机将煤矸石破碎至粒度范围至小于6mm，磨机的出料最大粒度为1.0mm～2.0mm，-0.045mm细颗粒占比为20％～40％，缓冲罐内搅拌器速率为100r/min～140r/min。

本发明的有益效果：

(1)煤矸石进行多级破碎后，设置了计量皮带与细磨机，对部分破碎后的煤矸石进行定量细磨，可根据管道输送浓度、终端回水的浓度灵活调节煤矸石浆体中细颗粒的含量，调整管输浆体粒度级配，保证管道输送的安全、稳定运行；

(2)输送主管采用内衬氧化铝陶瓷复合钢管，阀门流道内壁涂有聚氨酯层，有效缓解了煤矸石硬度大，高速下更易磨蚀管道和阀门的特点；

(3)终端脱水根据煤矸石不易吸水的特质以及细粒煤矸石在压滤时会磨坏滤布的缺点，采用煤矸石脱水仓，利用重力作用脱出水分，减少了同类压滤设备的使用，降低了造价投资；

(4)终端脱除的水分中含有一定量的细粒，可泵输回首端作为生产用水的水源之一，实现了水资源的节约与二次利用；

本发明在进行长距离管道输送前，已对煤矸石进行了破碎磨细处理，终端用户不用再对煤矸石样进行细化处理，本发明简化了终端用户工艺处理环节，是一种清洁高效、节约环保、灵活度高的输送工艺。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1—胶带输送机；2—粗碎机；3—多辊破碎机；4—电液闸门；5—磨机计量皮带；6—混料罐计量皮带；7—磨机；8—缓冲罐；9—缓冲罐排料泵；10—缓冲罐排料阀；11—混浆罐；12—输浆主泵；13—输浆主管线；14—终端储浆罐；15—振动筛；16—煤矸石仓；17—气动闸门；18—排水阀；19—浓缩机；20—终端水池；21-1—在线密度计；21-2—混浆罐给水流量计；21-3—磨机给水流量计；22—输水主泵；23—输水主管线；24—首端水池；25—第二电动阀门；26—第一电动阀门，27—第一缓冲仓；28—第二缓冲仓。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示的一种煤矸石浆长距离管道输送装置，包括煤矸石制浆输送系统和终端脱水系统，所述终端脱水系统与煤矸石制浆输送系统之间设置有用于将脱离的水分输送至煤矸石制浆时使用的回水系统，所述煤矸石制浆输送系统包括依次连接的胶带输送机1、粗碎机2和多辊破碎机3，所述多辊破碎机3的出口分别连接有第一缓冲仓27和第二缓冲仓28，第一缓冲仓27的出口连接到磨机计量皮带5，磨机计量皮带5的出口连接到磨机7的进口，所述回水系统包括首端水池21和终端水池20，磨机7的出口连接缓冲罐8，缓冲罐8的出口连接到混浆罐11，所述首端水池24的出水口分两路分别连接到磨机7的进口和混浆罐11的进口，第二缓冲仓28的出口通过混浆罐计量皮带6连接到混浆罐11的进口，所述混浆罐11的出口通过输浆主管线13连接到终端脱水系统。

粗碎机2和多辊破碎机3两级破碎联合可将煤矸石破碎至6mm以下进入两缓冲仓进行缓存，一部分经磨机计量皮带5计量后送入磨机7进行细磨；一部分经混浆罐计量皮带6计量后与磨机7出浆产品和生产用水在混浆罐11内混匀，搅拌均匀后的浆体泵送进入终端储罐14进行搅拌。

所述终端脱水系统包括与输浆主管线13连接的终端储浆罐14，所述终端储浆罐14的出口连接到振动筛15，所述振动筛15的筛上物出口连接到堆场，所述振动筛15的筛下物出口连接到煤矸石脱水仓16，所述煤矸石脱水仓16的底部设置有气动闸门17和排水阀18，所述气动闸门17的出口连接到堆场，所述排水阀18的出口连接到浓缩机19，所述浓缩机19的上清液出口连接到终端水池20，浓缩机19的底流泵送至煤矸石脱水仓16。

煤矸石脱水仓16根据运量至少设置两座及以上，其中一座为备用仓，两座煤矸石脱水仓相互切换交替使用，一座在进料时，其他可以同时排水或卸料。煤矸石脱水仓为圆柱体型钢结构仓体，仓排料部分为圆锥体，仓体的半径与高度根据输送量进行确定。排料部分设置有气动闸门17与排水阀18。煤矸石脱水仓的排水阀18与气动闸门17不可同时打开，排水阀18开启时，气动闸门17处于关闭状态。

所述终端水池20到首端水池21之间设置有输水主管线23，所述输水主管线23上设置有输水主泵22和在线密度计21-1。终端水池20中的回水经输水主管线23，由输水主泵22泵送至首端水池24。输水主管线23在水池出口端设置有在线浓度计，可远传显示回水中颗粒的浓度。首端水池24的水按需泵输送至磨机入料口处及混料罐入口管路处。磨机入料口处管线及混料罐入口管线上设置有给水流量计。

所述首端水池24与磨机7之间的管路上设置有第一电动阀门26和磨机给水流量计21-3，所述首端水池24与混浆罐11之间的管路上设置有第二电动阀门25和混浆罐给水流量计21-2。所述在线密度计21-1与磨机计量皮带5和第一电动阀门26开度联锁控制。根据管道输送浓度、终端回水的浓度灵活调节煤矸石浆体中细颗粒的含量，调整管输浆体粒度级配。在线密度计21-1可就地显示终端水池20中回水密度，由回水密度及输送浓度，可调整磨机计量皮带5的给料量以及第一电动阀门26的开度，控制磨机7产品浓度与粒度级配。

所述第一缓冲仓27和第二缓冲仓28的底部均设置有电液闸门4，所述缓冲罐8与混浆罐11之间的管路上设置有缓冲罐排料阀10和缓冲罐排料泵9。

所述输浆主管线13上设置有输浆主泵12，所述缓冲罐8内设置有液位计，所述液位计与缓冲罐排料阀10和缓冲罐排料泵9联锁控制。

输浆主管线13与输水主管线23及其他过浆矸石管线均采用内衬氧化铝陶瓷复合钢管，所有阀门的流道内壁涂有聚氨酯层防磨蚀。

一种煤矸石浆长距离管道输送方法，包括如下步骤：

(1)打开胶带输送机1，煤矸石原料依次进入粗碎机2和多辊破碎机3，然后进到两个缓冲仓中煤量达到预设值；

(2)往首端水池24中注入清水，打开并调节第一电动阀门26和第二电动阀门25；

(3)启动磨机7，调节两个缓冲仓的电液闸门4开度，设定混浆罐计量皮带6的下料量和磨机计量皮带5下料量比值低于25％，磨机7内浆体浓度约为40％～60％，关闭缓冲罐排料阀9；

(4)待磨机7运行稳定，缓冲罐8内达到中高液位时，开启缓冲罐排料阀10和缓冲罐排料泵9，并开启混浆罐计量皮带6和混浆罐11的搅拌器，调节第二电动阀门25的开度，混浆罐11内浆体浓度为30％～55％；

(5)混浆罐11内量达到一次管输浆量时，打开输浆主泵12和终端储浆罐14的搅拌器；

(6)待煤矸石浆输送到终端储浆罐14后，启动振动筛15，煤矸石浆经振动筛15筛分后，筛下物泵送至煤矸石脱水仓16进行脱水，筛上物与煤矸石脱水仓16的气动阀门17排出的矸石一起转载进入堆料场，煤矸石脱水仓16的排水阀18排出的滤液进入浓缩机19浓缩，浓缩底流返回至煤矸石脱水仓16，浓缩机19的上清液进入终端水池20；

(7)启动输水主泵22和在线密度计21-1，补充首端水池24水量直至稳定。

实施例1

本实施例所用的煤矸石为平顶山一种常见的煤矸石，经过选煤厂洗选，最大粒径75mm，含水量5％，长距离管道输送的煤矸石浆体制备的步骤为：

(1)经粗碎机和多辊破碎机破碎后，煤矸石最大粒度为6mm；

(2)往首端水池注入清水后，依次打开并调节第一电动阀门和第二电动阀门；

(3)启动磨机，调节两个缓冲仓的电液闸门开度，设定混浆罐计量皮带的下料量和磨机计量皮带下料量比值20％，调节磨机内浆体浓度约为52％，待磨机运行稳定后，测定磨机出料矸石浆产品粒度为最大粒度为1.2mm，-0.045mm细颗粒含量占比30％；

(4)开启缓冲罐排料阀和缓冲罐排料泵，并开启混浆罐计量皮带和混浆罐的搅拌器，调节第二电动阀门至一定开度，缓冲罐8内搅拌器速率为130r/min，测得混浆罐11内浆体浓度约为50％，-0.045mm细颗粒占比25.5％，浆体黏度约为105mpa·s，得到可稳定输送至终端的煤矸石浆体。

对比例1

本对比例所用的煤矸石为平顶山一种常见的煤矸石，经过选煤厂洗选，最大粒径75mm，含水量5％，长距离管道输送的煤矸石浆体制备的步骤为：

(1)经粗碎机破碎后，煤矸石最大粒度为15mm；

(2)往首端水池注入清水后，依次打开并调节第一电动阀门和第二电动阀门；

(3)启动磨机，调节两个缓冲仓的电液闸门开度，设定混浆罐计量皮带的下料量和磨机计量皮带下料量比值33％，调节磨机内浆体浓度约为52％，待磨机运行稳定后，测定磨机出料矸石浆产品粒度为最大粒度为3mm，-0.045mm细颗粒含量占比15％；

(4)开启缓冲罐排料阀和缓冲罐排料泵，并开启混浆罐计量皮带和混浆罐的搅拌器，调节第二电动阀门至一定开度，缓冲罐8内搅拌器速率为130r/min，测得混浆罐11内浆体浓度约为50％，-0.045mm细颗粒占比12％，浆体黏度约为57mpa·s，在输送过程中煤矸石浆体不稳定出现沉积现象。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。