蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)技術(shù)改造實踐

高文宇 ，趙 馳，紀(jì)玉華，周俊喜，梁 艷

(1.棗莊礦業(yè)集團(tuán)蔣莊煤礦，山東 棗莊 277605；2.棗莊礦業(yè)集團(tuán)煤質(zhì)管理處，山東 棗莊 277000)

蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)技術(shù)改造實踐

高文宇1，趙 馳1，紀(jì)玉華2，周俊喜1，梁 艷2

(1.棗莊礦業(yè)集團(tuán)蔣莊煤礦，山東 棗莊 277605；2.棗莊礦業(yè)集團(tuán)煤質(zhì)管理處，山東 棗莊 277000)

針對蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)存在原矸石揀選工藝制約礦井提升、職工勞動強度大、設(shè)備故障率高等問題，在生產(chǎn)工藝、設(shè)備選型層面分析選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)存在問題的基礎(chǔ)上，論述了淺槽重介排矸系統(tǒng)改造的必要性，同時根據(jù)蔣莊煤礦的煤質(zhì)條件、生產(chǎn)要求等實際情況，對重介淺槽技術(shù)進(jìn)行了改造，采取一系列改造措施后，精煤產(chǎn)率顯著提升，入洗原煤矸石量減少，減輕了對旋流器、入料泵、篩板以及矸石運輸皮帶的磨損，提高了洗選效率和原煤單系統(tǒng)處理能力，滿足了礦井生產(chǎn)需要，同時節(jié)約了材料配件以及修理費用，改造成效顯著。

反手選；淺槽重介分選；原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造；工藝流程

山東能源棗莊礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司蔣莊煤礦原設(shè)計生產(chǎn)能力為1.50 Mt/a，經(jīng)過多次技術(shù)改造，2007年，實際生產(chǎn)能力核定為2.75 Mt/a，蔣莊煤礦選煤廠為其配套選煤廠，其原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)與礦井同步建設(shè)同步投產(chǎn)，目前雙系統(tǒng)生產(chǎn)能力核定為3.00 Mt/a。主要煤系共含煤19層，山西組含煤3層(自上而下，編號為2、3上、3下)，太原群含煤層自上而下編號4-18層，其中穩(wěn)定可采煤層為16層，煤層為低-中變質(zhì)階段的煙煤，16煤層為肥煤，3上、3下為1/3焦煤，系良好的煤焦及動力煤。最初礦井毛煤經(jīng)兩臺原煤分級篩預(yù)先篩分，生產(chǎn)工藝為>50 mm粒級物料通過人工揀選出矸石及雜物后，破碎至50 mm粒級以下，并與<50 mm粒級篩下物混合入原煤倉，再進(jìn)入洗煤系統(tǒng)精選或直接作為混煤銷售，手選矸石則通過礦車運至矸石山。

近年來，隨著礦井服務(wù)年限的增長，井下煤質(zhì)情況變化較大，存在原煤濕粘、含矸量大、高灰高硫、矸石泥化等現(xiàn)象，同時煤炭市場急劇下滑，煤炭銷售壓力不斷增加，為了順應(yīng)市場需求，進(jìn)一步提高原煤質(zhì)量，降低職工勞動強度，2014年蔣莊煤礦對原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)進(jìn)行工藝技術(shù)改造，將原兩套人工揀選系統(tǒng)中的北系統(tǒng)改造為重介淺槽排矸工藝，對另一套人工揀選系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行升級擴(kuò)容，以提高原煤單系統(tǒng)處理能力，滿足礦井生產(chǎn)需要。

1 存在問題與分析

1.1 原生產(chǎn)系統(tǒng)

根據(jù)選煤廠實際生產(chǎn)情況，發(fā)現(xiàn)原生產(chǎn)系統(tǒng)存在問題如下：

(1)原煤篩分設(shè)備老化，篩分效果差。原有YAHG1842原煤分級篩結(jié)構(gòu)老化，篩分效率低，尤其是當(dāng)煤質(zhì)濕粘時分級篩分效果差，導(dǎo)致篩上物中限下物含量高，造成揀選皮帶物料較厚，影響揀選質(zhì)量和效率。

(2)人工揀選工藝無法適應(yīng)生產(chǎn)需要。隨著井下煤質(zhì)條件的變化，礦井毛煤中矸石含量增加，人工揀選效率低、勞動強度大，且只能揀選出>200 mm矸石，影響了煤質(zhì)的提高。

(3)原設(shè)計單系統(tǒng)最大處理能力為300 t/h，正常生產(chǎn)時需要同時運行雙系統(tǒng)，否則將影響礦井提升。

(4)手選矸石倉容量小，緩沖時間短。目前選煤廠有兩個容量為35 t的矸石倉，當(dāng)煤質(zhì)變差時，存在排放不及時，矸石倉滿的現(xiàn)象，影響了礦井提升[1-2]。

1.2 原因分析

結(jié)合原煤系統(tǒng)生產(chǎn)實際情況，從生產(chǎn)工藝、設(shè)備選型層面對人工揀選工藝進(jìn)行分析，主要有以下三個方面：

(1)原煤篩分效率低，煤質(zhì)濕黏時篩孔容易堵塞，為此，需要停機清理篩面，正常情況下，每個生產(chǎn)班(每班8 h)需要清理篩面3次，影響生產(chǎn)時間約20 min。因此由于篩孔堵塞影響礦井提升時間為1 h/d，嚴(yán)重制約了礦井提升。

(2)設(shè)備老化嚴(yán)重，自動化程度低，日常維修量較大，維修費用高，當(dāng)發(fā)生故障時，維修時間較長，造成原煤系統(tǒng)生產(chǎn)效率低下。

(3)人工揀選工藝比較落后，在人工揀選過程中，揀選質(zhì)量受到揀選人員經(jīng)驗與責(zé)任心影響較大，揀選效率與產(chǎn)品質(zhì)量不確定，隨著井下煤質(zhì)條件的變化，原煤含矸石量增加，矸石泥化嚴(yán)重的現(xiàn)象日益突出，采用人工揀選工藝不利于洗煤系統(tǒng)的精煤洗選。

蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)人工揀選工藝落后，自動化程度低，設(shè)備老化嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了選煤廠提質(zhì)增效，不能適應(yīng)目前煤炭市場形勢，因此，蔣莊煤礦選煤廠對重介淺槽排矸進(jìn)行了工藝技術(shù)改造。

2 改造方案與實施

2.1 煤質(zhì)分析及工藝流程的確定

在工藝技術(shù)改造前，由原煤篩分試驗綜合報告表和浮沉試驗數(shù)據(jù)可知，200～50 mm粒級物料產(chǎn)率約為23%，灰分約為57%，矸石產(chǎn)率約為14%；>200 mm粒級物料產(chǎn)率約為13%，灰分約為68%，矸石產(chǎn)率約為9%，占本級含量69%。原煤為高矸煤，適合機械排矸方法去除大塊矸石。原煤篩分試驗綜合表見表1。

表1 原煤篩分試驗綜合表

注：篩分煤樣總重量：7 348 kg；最大粒度：400 mm×380 mm×280 mm。

目前，淺槽重介分選工藝是有效排除大塊矸石，提高原煤質(zhì)量的分選方法，通過對煤質(zhì)與工藝進(jìn)行分析，采用淺槽重介排矸工藝來代替原有人工揀選工藝[3-5]。

2.2 分選上限

淺槽重介分選機理論分選上限為300(350)mm[1-2]，但實際生產(chǎn)中受到現(xiàn)場生產(chǎn)條件及其他配套設(shè)備選型等方面的影響，且淺槽重介分選機塊煤溢流口處懸浮液深度有限，大于200 mm粒級塊煤容易卡在溢流堰處不能隨溢流排出，所以淺槽重介分選上限一般設(shè)定為200 mm。

2.3 工藝流程

蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)淺槽重介排矸工藝流程如圖1所示。

圖1 改造后淺槽重介排矸系統(tǒng)工藝流程

2.3.1 手選工藝流程

當(dāng)原煤煤質(zhì)較好，矸石量小時，采用手選工藝，工藝流程為：主井來煤經(jīng)50 mm齒輥式分級篩分級，>50 mm粒級塊原煤經(jīng)手選撿出矸石后破碎至50 mm以下，并和<50 mm粒級末原煤一起進(jìn)入原煤倉。

2.3.2 淺槽排矸工藝流程

當(dāng)原煤煤質(zhì)較差，矸石量大，手選不及時，采用淺槽排矸工藝，工藝流程為：

(1)反手選系統(tǒng)。新增反手選工藝，主井來煤經(jīng)分級篩分，>200 mm粒級塊原煤反手選，反手選的塊煤和200～50 mm粒級塊煤一起進(jìn)入淺槽排矸，與<50 mm粒級末原煤一起進(jìn)入原煤倉。

(2)重介分選系統(tǒng)。200～50 mm粒級塊原煤采用淺槽重介分選，分選出精煤和矸石兩種產(chǎn)品。

(3)產(chǎn)品脫介、脫水系統(tǒng)。淺槽重介溢流經(jīng)固定篩、精煤脫介篩脫介脫水后進(jìn)入精煤破碎機，破碎至粒級50 mm以下，破碎后的精煤產(chǎn)品和<50 mm粒級末原煤一起進(jìn)入原煤倉。淺槽矸石經(jīng)脫介篩脫介脫水后直接作為矸石產(chǎn)品進(jìn)入洗矸倉(容量200噸)，并通過礦車運至礦井矸石山。

(4)介質(zhì)回收及添加系統(tǒng)。精煤固定篩篩下分流后的合格介質(zhì)以及各脫介篩合格段合格介質(zhì)均返回合格介質(zhì)桶循環(huán)使用。精煤固定篩篩下合格介質(zhì)分流部分、精煤稀介質(zhì)和矸石稀介質(zhì)入磁選機，磁選精礦返回合格介質(zhì)桶循環(huán)使用，采用直接向合格介質(zhì)桶添加袋裝磁鐵礦粉的方式添加介質(zhì)[6-8]。

(5)粗煤泥回收系統(tǒng)。磁選尾礦進(jìn)入濃縮旋流器濃縮，濃縮旋流器底流進(jìn)入高頻篩再次脫水后摻入破碎后的塊精煤和末原煤，濃縮旋流器溢流進(jìn)入洗煤煤泥水濃縮系統(tǒng)，高頻篩篩下水返回磁尾桶。

2.4 改造要點及注意事項

由于原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著礦井原煤提升的重任，為了避免影響礦井原煤提升和洗煤系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，合理利用現(xiàn)有車間空間是改造關(guān)鍵，改造過程的要點和注意事項如下：

(1)在洗煤主廠房與原煤老廠房之間新建一淺槽廠房作為淺槽系統(tǒng)的主場地，并在此基礎(chǔ)上利用礦井停產(chǎn)檢修間隔，拆除改造舊工藝的第一套揀選系統(tǒng)，保障礦井正常生產(chǎn)。

(2)一套揀選系統(tǒng)改造后，分期拆除第二套揀選系統(tǒng)設(shè)備，在淺槽車間設(shè)備安裝就緒后，集中對第二套系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。

(3)在停產(chǎn)檢修期間完成對水、電、暖、氣等的改造工作，與原有系統(tǒng)搭接的位置重點改造，避免對礦井提升造成影響。

(4)淺槽車間距離洗煤介質(zhì)庫較遠(yuǎn)，在淺槽一樓汽車通道附近設(shè)置一小型介質(zhì)庫，方便淺槽系統(tǒng)添加介質(zhì)。

3 改造效果

原煤重介淺槽排矸系統(tǒng)改造完成后，采用淺槽分選機進(jìn)行機械排矸代替了人工揀選，提高了生產(chǎn)效率，在原煤準(zhǔn)備階段可以將大塊矸石全部排出，將原煤熱值提高1.26 kJ/kg以上。改造后，單系統(tǒng)處理能力達(dá)到550 t/h以上，正常生產(chǎn)時實現(xiàn)了“一用一備”，不必雙系統(tǒng)同時運行，確保了礦井生產(chǎn)，節(jié)約了電費、材料費、人工費等，具體經(jīng)濟(jì)效益分析如下：

核心素養(yǎng)指的是學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。它包含三層構(gòu)架：一是以基礎(chǔ)知識和基本技能為核心，二是以解決問題過程中所獲得的基本方法為核心，三是在學(xué)習(xí)中獲得的認(rèn)識世界和改造世界的世界觀和方法論。具體對于小學(xué)英語來說，所謂的核心素養(yǎng)就是學(xué)生在學(xué)習(xí)小學(xué)英語過程中獲得的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三方面的綜合表現(xiàn)，即小學(xué)英語教學(xué)三維目標(biāo)。

(1)目前原煤系統(tǒng)共有職工90人，相比改造前減少30人，每年可減少職工薪酬支出約150萬元，取得了較好的控員增效與提質(zhì)創(chuàng)效的效果。

(2)改造后，入選原料煤質(zhì)提高，洗煤效率和精煤產(chǎn)率顯著提升，入洗原煤量減少約0.20 Mt/a，縮短了洗煤系統(tǒng)運行時間，提高了洗選效率，據(jù)估算每年可節(jié)約電費20余萬元。

(3)入選原煤矸石量減少，減輕了對旋流器、入料泵、篩板以及矸石運輸皮帶的磨損，延長了設(shè)備的使用周期，節(jié)約了材料配件以及修理費用，據(jù)估算每年可節(jié)約材料配件費用約50萬元。

(4)淺槽塊煤分選系統(tǒng)生產(chǎn)的塊煤具有很大的市場，有效地緩解了銷售壓力。根據(jù)統(tǒng)計淺槽系統(tǒng)每月可生產(chǎn)銷售塊煤1萬余噸，每噸增收50元，每年銷售塊煤可增收600萬元[8-10]。

4 結(jié)語

重介淺槽排矸系統(tǒng)工藝技術(shù)成功改造完成后，有效解決了職工勞動強度大、制約礦井提升、原煤質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，為混煤直接銷售和洗煤生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，同時還增加了塊煤產(chǎn)品品種，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)重介淺槽排矸工藝改造的成功應(yīng)用為同類型選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)的改造積累了經(jīng)驗，具有較高的推廣價值。

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Technical transformation of the raw coal preliminary treatment system at Jiangzhuang Coal Washery

GAO Wen-yu1, ZHAO Chi1, JI Yu-hua2, ZHOU Jun-xi1, LIANG Yan2

(1. Jiangzhuang Coal Mine of Zaozhuang Coal Group, Zaozhuang, Shandong 277605, China; 2. Coal Quality Control Department of Zaozhuang Mining Group, Zaozhuang, Shandong 277000, China)

What was originally used in the plant's raw coal treatment workshop was a labour-intensive hand-picking system which restricted the hoisting operation of the mine and caused a high failure rate of equipment. The paper first presents an analysis of the problems encountered in the coal washing system from the equipment selection aspect, and then elaborates on the necessity of making technical transformation of the shallow-trough dense medium separation system for deshaling purpose. Based on result of analysis and in consideration of the raw coal property and specific requirement, a series of remoulding measures is taken. Practice shows the remoulding work has produced remarkable result - noticeable increase of yield of clean coal, decrease of content of dirt in raw coal feed, less wear of H.M. cyclone, feed pump, screenplate and reject transport belt, increased coal washing efficiency and raw coal preliminary treatment capacity, elimination of adverse effect on mining operation and cut-down of consumption materials and spare parts and save of maintenance cost.

stand-by hand-picking process; shallow-bath dense-medium separator; renovation of raw coal preliminary treatment; washing process

1001-3571(2016)06-0052-04

TD941

B

2016-03-30

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.014

高文宇(1985—)，男，山東省棗莊市人，助理工程師，從事選煤廠技術(shù)管理工作。

E-mail：zzgwy8866@163.com Tel：0632-4063641

高文宇，趙 馳，紀(jì)玉華，等.蔣莊煤礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)技術(shù)改造實踐[J]. 選煤技術(shù)，2016(6)：52-55.