選煤廠次生煤泥量測定方法的探討

陳海峰，丁光耀，許紅娜，張國科，吳大為

(1.北京國華科技集團(tuán)有限公司，北京 101300；2.中國煤炭加工利用協(xié)會，北京 100713)

選煤廠次生煤泥量測定方法的探討

陳海峰1，丁光耀1，許紅娜2，張國科1，吳大為1

(1.北京國華科技集團(tuán)有限公司，北京 101300；2.中國煤炭加工利用協(xié)會，北京 100713)

利用選煤廠的月綜合試驗(yàn)報(bào)表，結(jié)合產(chǎn)品計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以得到較準(zhǔn)確的原生煤泥量、總煤泥量、次生煤泥量數(shù)據(jù)，但我國相當(dāng)一部分選煤廠沒有開展月綜合試驗(yàn)。為了快速準(zhǔn)確地得到選煤廠的次生煤泥量，通過對原煤、產(chǎn)品計(jì)量與濕法篩分脫泥方法獲取次生煤泥量的可行性進(jìn)行探索，并以梗陽選煤廠為例，簡要介紹該方法的測試內(nèi)容和計(jì)算步驟、測試結(jié)果。

原生煤泥；次生煤泥；濕法脫泥篩分

選煤廠的煤泥是指粒度<0.5 mm的濕煤粉，煤泥量是選煤廠工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理中最需要掌握的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。由于該數(shù)據(jù)掌握不準(zhǔn)確，致使選煤廠投產(chǎn)不久就需要改擴(kuò)建的案例在我國時有發(fā)生。選煤廠煤泥可分為兩部分，一部分是由入選原煤所含的煤粉形成的原生煤泥，另一部分是選煤生產(chǎn)過程中因煤炭粉碎和泥化所產(chǎn)生的次生煤泥[1-3]。

原生煤泥量可以從具有代表性的煤炭試驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得，即按照GB/T 477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》[4]和GB/T 478—2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方法》[5]進(jìn)行試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)，也就是說原生煤泥量是根據(jù)篩分煤泥量和浮沉煤泥量按比例計(jì)算出來的，并不僅僅是按照相關(guān)國標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)得到的篩分煤泥量或者浮沉煤泥量[6]。次生煤泥量不僅與原煤的本身硬度、脆性等性質(zhì)有關(guān)系，還與選煤廠的選煤工藝、洗選設(shè)備等因素有直接關(guān)聯(lián)[7-10]。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，三產(chǎn)品重介質(zhì)選煤工藝得到了大面積的推廣與使用，但積累的次生煤泥量數(shù)據(jù)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足選煤工程設(shè)計(jì)的需要。業(yè)內(nèi)人士曾利用選煤廠的月綜合試驗(yàn)報(bào)表，結(jié)合產(chǎn)品計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，獲得了較準(zhǔn)確的原生煤泥量、總煤泥量、次生煤泥量數(shù)據(jù)。據(jù)了解，我國有相當(dāng)一部分選煤廠沒有開展月綜合試驗(yàn)。為此，對選煤廠次生煤泥量的測定方法進(jìn)行探討，探索通過原煤、產(chǎn)品計(jì)量與濕法篩分脫泥方法獲取次生煤泥量的可行性。

1 測試內(nèi)容

采用原煤、產(chǎn)品計(jì)量與濕法篩分脫泥方法的思路為：通過測試首先獲得原生煤泥量和總煤泥量，然后計(jì)算出總煤泥量與原生煤泥量的差值，即可得到次生煤泥量。

選煤廠的工藝流程不同，具體的測試內(nèi)容也不同，此次測試在梗陽選煤廠開展。該選煤廠是一座處理能力為3.0 Mt/a的煉焦煤選煤廠，原煤以不脫泥、不分級方式入選，主選工藝為無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選煤工藝；煤泥水選用兩次浮選兩段回收工藝處理，尾煤泥水采用兩段濃縮兩段回收工藝處理。梗陽選煤廠的采樣點(diǎn)和測試內(nèi)容如圖1、表1所示。

圖1 原煤和產(chǎn)品的采樣點(diǎn)分布示意圖

試樣名稱采樣點(diǎn)測試內(nèi)容計(jì)量工具原煤原煤入廠帶式輸送機(jī)全水分，<05mm、>05mm粒級產(chǎn)率皮帶秤精煤(不含濾餅)精煤帶式輸送機(jī)全水分，<05mm、>05mm粒級產(chǎn)率皮帶秤精煤濾餅濾餅輸送機(jī)全水分、體積密度、卸餅次數(shù)-中煤中煤帶式輸送機(jī)全水分，<05mm、>05mm粒級產(chǎn)率皮帶秤矸石矸石帶式輸送機(jī)全水分，<05mm、>05mm粒級產(chǎn)率-尾煤泥濾餅輸送機(jī)全水分、體積密度、卸餅次數(shù)-

原煤和產(chǎn)品的濕法篩分脫泥原則流程如圖2所示。將所采試樣縮分成兩部分，測定其中一部分試樣的全水分；另一部分試樣的質(zhì)量約為15 kg，通過浮沉試驗(yàn)所用網(wǎng)底桶(金屬編織孔徑為0.5 mm)進(jìn)行濕法脫泥；將篩上物烘干、稱重，篩下水經(jīng)沉降、澄清、虹吸、烘干后稱重，所得篩上物和篩下水中固體質(zhì)量與試樣質(zhì)量比即為試樣中>0.5 mm、<0.5 mm兩個粒級的產(chǎn)率。

圖2 濕法篩分脫泥原則流程

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 產(chǎn)品產(chǎn)率的計(jì)算

對梗陽選煤廠18個生產(chǎn)班的產(chǎn)品進(jìn)行測試，皮帶秤計(jì)量數(shù)據(jù)與精煤、尾煤壓濾機(jī)卸餅次數(shù)如表2所示。表中原煤和產(chǎn)品的質(zhì)量均為含水質(zhì)量，故稱為濕重。由于最終精煤中含有精煤壓濾機(jī)濾餅，而壓濾機(jī)屬于間斷性卸料設(shè)備，考慮到采樣的代表性和均勻性，測試時選擇不含濾餅的精煤，故先要計(jì)算出各個工作班的精煤濾餅質(zhì)量。為計(jì)算出產(chǎn)品產(chǎn)率(占原煤產(chǎn)率)，首先需要將其中水分扣除，然后計(jì)算出干煤質(zhì)量。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算濾餅質(zhì)量，具體計(jì)算步驟與操作過程如下：

(1)精煤濾餅體積密度。所謂濾餅體積密度，是指包括固體顆粒、水分、毛細(xì)孔在內(nèi)的單位體積濾餅的質(zhì)量。將所采試樣縮分為兩部分，測定其中一部分試樣的水分；測定另一部分試樣的濕重，再將其置于盛有清水的1 000 mL量筒內(nèi)；觀察量筒內(nèi)水位升高的刻度值，再通過計(jì)算即可得到濾餅體積密度。此次測出的精煤濾餅體積密度為1.21 t/m3。

(2)單次精煤濾餅濕重。梗陽選煤廠采用一臺濾室總?cè)莘e為7.96 m3的快開式壓濾機(jī)對精煤進(jìn)行脫水，故單次精煤濾餅體積為7.96 m3，結(jié)合其體積密度計(jì)算出的單次精煤濾餅濕重為9.63 t。

(3)每個生產(chǎn)班的精煤濾餅濕重。以此次測試的第18個生產(chǎn)班為例，全班精煤濾餅卸餅次數(shù)為35次，故全班的精煤濾餅產(chǎn)量為337.05 t。

表2 原煤與產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

注：表中水分值為加權(quán)平均值。

現(xiàn)場實(shí)測的尾煤濾餅體積密度為1.65 t/m3，尾煤壓濾機(jī)的濾室總?cè)莘e為6.95 m3。以第18個生產(chǎn)班為例，該生產(chǎn)班的尾煤濾餅卸餅次數(shù)為 27次，故全班的尾煤濾餅產(chǎn)量為309.62 t(濕重)。根據(jù)皮帶秤的檢測數(shù)據(jù)，第18個工作班的精煤產(chǎn)量為2 855 t(含濾餅)，由此可以推測出不含濾餅的精煤產(chǎn)量為2 517.95 t。

依據(jù)干煤質(zhì)量、濕煤質(zhì)量與水分關(guān)系式可得，

式中：Q干為干煤質(zhì)量，t；Md為濕煤水分，%；Q濕為濕煤質(zhì)量，t。

由于該選煤廠未安裝矸石皮帶秤，故矸石產(chǎn)量(干重)為原煤入選量與產(chǎn)品質(zhì)量之差。該選煤廠18個生產(chǎn)班累計(jì)原煤與產(chǎn)品質(zhì)量及各產(chǎn)品的產(chǎn)率(占原煤)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示，表中各數(shù)據(jù)均以干煤計(jì)算而得。

表3 原煤與產(chǎn)品質(zhì)量平衡表

2.2 煤泥量計(jì)算

根據(jù)對梗陽選煤廠精煤和尾煤壓濾濾餅篩分分析，二者均不含>0.5 mm粒級，故將其作為煤泥。原煤、精煤(不含濾餅)、中煤、矸石的兩級濕法篩分脫泥試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，表中各產(chǎn)率均為占本級產(chǎn)率。

表4 原煤與產(chǎn)品的>0.5 mm和<0.5 mm粒級產(chǎn)率

根據(jù)表2、表4數(shù)據(jù)可計(jì)算出各生產(chǎn)班的煤泥量(干煤)，其累計(jì)值與根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算出來的原煤量(干煤)累計(jì)值的百分比，即為各產(chǎn)品煤泥占原煤的產(chǎn)率(表5)，表中<0.5 mm粒級分布率為占選后產(chǎn)品煤泥總量的分布率。

表5 原煤與產(chǎn)品中<0.5 mm粒級產(chǎn)率和水分及分布率

注：煤泥產(chǎn)率通過干煤量加權(quán)平均計(jì)算得到，煤泥水分通過煤泥加權(quán)平均計(jì)算得到。

表5數(shù)據(jù)是18個生產(chǎn)班的累計(jì)值，故各產(chǎn)品的煤泥產(chǎn)率即為這些生產(chǎn)班產(chǎn)量的加權(quán)平均值。根據(jù)表5數(shù)據(jù)計(jì)算的原生煤泥產(chǎn)率為19.90%、煤泥總產(chǎn)率為24.46%、次生煤泥產(chǎn)率為5.46%?；诟鲾?shù)據(jù)繪制的梗陽選煤廠煤泥在各產(chǎn)品中的分布圖如圖3所示。

圖3 煤泥在各產(chǎn)品中的分布圖

如實(shí)掌握次生煤泥量與原煤煤質(zhì)、選煤工藝、洗選設(shè)備的內(nèi)在規(guī)律，有助于提高選煤廠生產(chǎn)技術(shù)管理水平和選煤工程設(shè)計(jì)水平。但次生煤泥數(shù)據(jù)資料的積累是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要多方位的協(xié)作與配合才能完成[9-10]。積累類似表5、圖3的生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料，無論對選煤廠生產(chǎn)技術(shù)管理，還是選煤廠工程設(shè)計(jì)都有益。

3 結(jié)語

次生煤泥量測定方法的規(guī)范和統(tǒng)一，對于選煤工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步具有積極意義。就可操作性和測試結(jié)果來看，通過原煤、產(chǎn)品計(jì)量與濕法篩分脫泥獲取次生煤泥量的方法比較完善，關(guān)鍵在于其考慮到精煤濾餅在產(chǎn)品中分布的不均勻性。該方法的實(shí)施不需增加設(shè)備，簡便宜行，但需要在實(shí)踐中不斷加以改進(jìn)和優(yōu)化。建議在條件具備時，將《測定選煤廠次生煤泥量的方法》列入煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定規(guī)劃之中。

[1] GB/T 7186—2008 選煤術(shù)語[S].

[2] 徐 駿.選煤廠設(shè)計(jì)中次生煤泥量的選擇[J].煤礦設(shè)計(jì),1986(6):12.

[3] 陳開壽.選煤廠設(shè)計(jì)采用次生煤泥量的探討[J].煤礦設(shè)計(jì),1991(4):42-44,5.

[4] GB/T 477—2008 煤炭篩分試驗(yàn)方法[S].

[5] GB/T 478—2008 煤炭浮沉試驗(yàn)方法[S].

[6] 朱艷芬,許紅娜.選煤廠次生煤泥量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算[J].煤炭加工與綜合利用，2012(1):38-40.

[7] 匡亞莉.選煤工藝設(shè)計(jì)與管理[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2006.

[8] 戴少康.選煤工藝設(shè)計(jì)的思路與方法[M].北京：煤炭工藝出版社,2003.

[9] 朱子祺.神東礦區(qū)全入洗選煤廠減少次生煤泥量的工藝研究[C]//中國煤炭學(xué)會.第六屆全國煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集.北京：煤炭工業(yè)出版社，2011:126-131.

[10] 陳 凡,朱子祺.神東煤制油選煤廠減少次生煤泥量的措施[J].煤炭加工與綜合利用,2014(11):17-21.

The method for the determination of the quantity of secondary slime generated in coal preparation plant

CHEN Hai-feng1,DING Guang-yao1,XU Hong-na2,ZHANG Guo-ke1,WU Da-wei1

(1.Beijing Guohua Technology Group Co., Ltd., Beijing 101300, China;2.China Coal Processing & Utilization Association, Beijing 100713,China)

Generally, a relatively accurate quantity data of primary slime and secondary slime as their aggregate figure can readily be made known by reference to the plant's monthly consolidated test report and the statistical data of quantities of products. However, quite a number of the plants in China has never conducted any monthly comprehensive test work. In order to determine the volume of secondary slimes generated in coal preparation plant in a rapid and accurate manner, test work is made on the feasibility to determine the volume of secondary slime through weighing raw coal, cleaned products and the products of desliming screen. A brief introduction is made in the paper to the testing items, calculation procedures and result obtained at Gengyang coal preparation plant which is cited by way of example.

primary slime; secondary slime; desliming-screening

1001-3571(2016)01-0072-04

TD946.3

A

2016-01-26

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.019

陳海峰(1983—)，男，江蘇省鹽城市人 ，工程師，從事選煤廠設(shè)計(jì)與工程管理工作。

E-mail：550457985@qq.com Tel：18031533802