禾草溝選煤廠中煤破碎再選研究與探討

劉 偉

(延安市禾草溝煤業(yè)有限公司，陜西 延安 717399)

延安市禾草溝煤業(yè)有限公司選煤廠為礦井型選煤廠，是由中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司為禾草溝礦井設(shè)計(jì)的配套建設(shè)項(xiàng)目，原設(shè)計(jì)規(guī)模為4.0 Mt/a，煤種為氣煤。2012年投入使用，生產(chǎn)工藝采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+粗煤泥回收+浮選聯(lián)合工藝，浮選精煤和浮選尾煤分別通過加壓過濾機(jī)、快開壓濾機(jī)脫水回收，選后產(chǎn)品作為煉焦配煤及動(dòng)力用煤使用。隨著礦井產(chǎn)能提升，2016年公司新增塊煤淺槽預(yù)排矸系統(tǒng)，使選煤廠的主選系統(tǒng)滿足礦井生產(chǎn)能力要求。

選煤廠現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)中煤產(chǎn)品含量較大(16.0%左右)、灰分在38%～42%之間，但由于其發(fā)熱量較低，僅能用作動(dòng)力煤，不能完全發(fā)揮優(yōu)質(zhì)資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，不僅造成了我國稀缺煤種的巨大浪費(fèi)，而且給企業(yè)利益帶來損失[1]。為此，煤業(yè)有限公司相關(guān)技術(shù)人員對生產(chǎn)系統(tǒng)的中煤產(chǎn)品采樣進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，目前塊中煤產(chǎn)品中存在嚴(yán)重的夾矸煤現(xiàn)象[2]，因此有必要對塊中煤產(chǎn)品進(jìn)一步破碎解離，經(jīng)單獨(dú)洗選回收精煤，以提高精煤產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益[3]。

1 中煤再選工藝確定

中煤再選工藝需根據(jù)各自選煤廠煤質(zhì)條件選擇，目前國內(nèi)對中煤再選工藝研究較多，主要有兩種方法[4]。

1.1 將中煤研磨后回收精煤

中國礦業(yè)大學(xué)(北京)采用疏水絮凝-浮選工藝從主焦中煤中回收低灰精煤。中煤經(jīng)過攪拌磨機(jī)研磨成粉狀，將中煤充分解離，再將煤粉配制成一定濃度的礦漿，并加入適量絮凝劑充分?jǐn)嚢?，產(chǎn)生由疏水性煤顆粒形成的絮團(tuán)，通過浮選回收精煤。該方法中煤被深度解離，精煤產(chǎn)率相對較高，但需要攪拌磨機(jī)和浮選工藝，流程相對復(fù)雜，功耗與洗選成本高，尾煤泥量也大幅增加，增大了煤泥水系統(tǒng)壓力。

1.2 將中煤破碎后直接分選[5]

中煤破碎后直接分選有兩種方式：①中煤破碎到一定粒度后直接返回原系統(tǒng)進(jìn)行分選，此方式系統(tǒng)簡單，理論上可提高精煤產(chǎn)率，但往往中煤破碎后煤的可選性與原煤可選性存在差異，當(dāng)要求精煤灰分相同時(shí)，二者分選密度有所不同，以致影響各產(chǎn)品質(zhì)量。另外，中煤破碎后返回原系統(tǒng)分選，勢必影響選煤廠生產(chǎn)處理能力，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際煤質(zhì)與選煤廠生產(chǎn)條件研究確定。②新建中煤再選系統(tǒng)，即將中煤破碎到一定粒度后，采用跳汰機(jī)、重介質(zhì)旋流器等設(shè)備回收精煤。該方式相對獨(dú)立，對原分選系統(tǒng)影響小，易控制產(chǎn)品質(zhì)量，可顯著提高精煤產(chǎn)率，但投資大，而且要有新建系統(tǒng)空間位置，故此方式需根據(jù)市場煤炭價(jià)格做出綜合效益分析來確定。此外，中煤破碎后再選的方式還有：中煤破碎+TBS再選工藝、中煤破碎+螺旋分選機(jī)工藝、中煤超細(xì)磨+微細(xì)介質(zhì)重介旋流器工藝[6]。

根據(jù)禾草溝選煤廠中煤夾矸帶煤較為嚴(yán)重的特點(diǎn)以及精煤與中煤價(jià)格差值較大的情況，中煤破碎再選工藝可擬定為中煤破碎后新建再選系統(tǒng)。

2 中煤再選可行性分析

2.1 中煤破碎基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

禾草溝選煤廠分別將重介中煤破碎至13 mm和6 mm，抽取2個(gè)月的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，浮沉試驗(yàn)綜合表見表1、表2，可選性曲線如圖1、圖2所示。

表1 破碎至13 mm的中煤浮沉試驗(yàn)綜合表

表2 破碎至6 mm的中煤浮沉試驗(yàn)綜合表

2.2 中煤破碎數(shù)據(jù)分析

由表1、表2可以看出：與中煤破碎至13 mm相比，中煤破碎至6 mm產(chǎn)物中<1.4 g/cm3含量略有增加，<1.4 g/cm3浮物的灰分略有降低，但煤泥含量增加5.89個(gè)百分點(diǎn)，對煤泥水系統(tǒng)影響較大，因此破碎至6mm相比破碎至13mm無明顯的優(yōu)勢。

目前精煤灰分要求≤9.50%，在考慮現(xiàn)有重介系統(tǒng)精煤產(chǎn)品略有“背灰”的情況下，確定中煤再選的精煤灰分≤10.00%。

圖1 破碎至13 mm的中煤可選性曲線

圖2 破碎至6 mm的中煤可選性曲線

從圖1可以看出：將中煤破碎至13 mm時(shí)，分選密度為1.390 g/cm3，精煤產(chǎn)率為15%；從圖2可看出：將中煤破碎至6 mm、分選密度為1.395 g/cm3時(shí)，精煤產(chǎn)率為16.5%[7]。

破碎至6 mm的精煤產(chǎn)率雖然比破碎至13 mm略高，但存在投資高、功耗大、過粉碎、煤泥量增多等不利因素，因此中煤破碎粒度擬定為13 mm，同時(shí)考慮到煤質(zhì)的變化及產(chǎn)品的靈活調(diào)整，可將破碎粒度上限確定為10～13 mm。

2.3 可選性評價(jià)

將中煤破碎至13 mm時(shí)，并且要求精煤灰分≤10.00%，此時(shí)分選密度為1.390 g/cm3，δ±0.1含量為27%，根據(jù)GB/T 16417—2011《煤炭可選性評定方法》，該煤的可選性為較難選。

2.4 擬定方案

從圖1可以查出，理論分選密度與原重介系統(tǒng)分選密度不一致，故不可返回原系統(tǒng)分選，擬定工藝為：將重介中煤破碎至13 mm，采用有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，煤泥由原有浮選系統(tǒng)回收；若超過原有浮選系統(tǒng)負(fù)荷，也可直接進(jìn)入濃縮機(jī)處理。

有壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、處理能力大、分選效率高的特點(diǎn)。旋流器對不同性質(zhì)的原煤具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和較大的操作彈性，可廣泛應(yīng)用于難選、極難選煤的分選，適用于現(xiàn)有選煤廠的技術(shù)改造。有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器從破碎中煤中回收精煤的同時(shí)，可將一部分解離的矸石排出，使中煤深度解離后的其他產(chǎn)品也能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[8]。

3 效益分析

擬定方案實(shí)施后各個(gè)產(chǎn)品的預(yù)測產(chǎn)率及收入見表3，其中，煤炭產(chǎn)品價(jià)格取預(yù)測市場價(jià)格，可根據(jù)市場波動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

表3 中煤破碎再選后年收入增加匯總表

中煤破碎再選后，精煤產(chǎn)率提高了2.10個(gè)百分點(diǎn)，中煤產(chǎn)率降低6.30個(gè)百分點(diǎn)，矸石及煤泥產(chǎn)率相應(yīng)增加。按照選煤廠年入選600萬t原煤計(jì)算，依據(jù)預(yù)測市場價(jià)格，精煤650元/t，中煤180元/t，矸石和煤泥處理成本為0.80元/t，年增加利潤可達(dá)1 377.76萬元。因此，中煤破碎后再選可明顯提高精煤產(chǎn)率，增加禾草溝選煤廠經(jīng)濟(jì)效益[9]。

另外，由于中煤在我國的富煤地區(qū)售價(jià)較低，如果對其進(jìn)一步回收利用，不僅可以充分回收煤炭資源，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，還對節(jié)約稀缺煤種資源具有重要意義[10]。

4 結(jié)語

中煤破碎再選是企業(yè)“挖潛增效”的重要途徑之一，對中煤含夾矸煤較多的選煤廠，通過中煤破碎再選，可明顯提高精煤產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)對稀缺煤種資源的合理利用具有積極的作用，因此中煤破碎再選是選煤廠產(chǎn)品精細(xì)化發(fā)展的重要方法之一。

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