淺槽分選工藝在玉溪選煤廠的可行性研究

翟瑞乾

(山西蘭花科創(chuàng) 玉溪煤礦有限公司，山西 晉城 048214)

玉溪煤礦隸屬于山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限公司，位于山西省南部樊莊普查區(qū)東南部。玉溪選煤廠為煤礦配套選煤廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2.40 Mt/a。設(shè)計(jì)選煤工藝為：80 ～13 mm塊煤采用重介質(zhì)淺槽分選機(jī)分選；13～6 mm末煤采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選；1～0.25 mm粗煤泥采用TPS分選；0.25～0 mm細(xì)煤泥采用濃縮+壓濾機(jī)+煤泥干燥聯(lián)合回收工藝；6～0 mm粉煤直接旁路，摻入末原煤銷售[1]。

玉溪煤礦為瓦斯突出礦井，采用一次采全高的綜采工藝，開(kāi)采過(guò)程中會(huì)有夾矸層混入毛煤中，導(dǎo)致毛煤質(zhì)量差且不穩(wěn)定。隨著原煤質(zhì)量變差，塊煤中夾矸量大、灰分較高，無(wú)法滿足用戶需求，成為制約選煤廠擴(kuò)大規(guī)模、提高效益的技術(shù)瓶頸。為此，必須對(duì)選煤廠塊煤分選工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造。為保證改造工程的順利實(shí)施，對(duì)改造的可行性進(jìn)行了必要的研究。

1 煤質(zhì)分析

玉溪煤礦煤質(zhì)為低中灰、特低硫、低中磷分、特低揮發(fā)分、高固定碳、特高熱值的無(wú)煙煤，具有熱穩(wěn)定性好、對(duì)CO2反應(yīng)性較弱、可磨性較差、灰軟化溫度較高、精煤回收率良好等特性。洗選后塊精煤可作氣化用煤和合成氨用煤；末精煤作為高爐噴吹和燒結(jié)用煤。末原煤可作優(yōu)質(zhì)動(dòng)力用煤。玉溪煤礦原煤粒度組成見(jiàn)表1。

表1 原煤粒度組成

由表1可知，原煤中大于13 mm粒級(jí)的產(chǎn)率為47.92%，說(shuō)明塊煤含量大，且大于13 mm各粒級(jí)產(chǎn)率隨粒度減小而降低；小于13 mm各粒級(jí)的產(chǎn)率無(wú)明顯變化規(guī)律；3～0.5 mm粒級(jí)產(chǎn)率較高，6～3 mm粒級(jí)產(chǎn)率較低；各粒級(jí)灰分無(wú)明顯變化規(guī)律。

原煤80～13 mm粒級(jí)浮沉試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，原煤80～13 mm粒級(jí)中，1.4～1.5 g/cm3密度級(jí)含量最高，小于1.40 g/cm3密度級(jí)含量較高，小于1.50 g/cm3密度級(jí)含量達(dá)76%以上，灰分較低；1.6～2.0 g/cm3密度級(jí)含量??；大于2.0 g/cm3矸石含量變多。浮沉煤泥量不大，但灰分較本級(jí)原煤灰分高，說(shuō)明矸石有泥化現(xiàn)象。

表2 原煤80～13 mm粒級(jí)浮沉試驗(yàn)表

根據(jù)表2繪制的80～13 mm級(jí)原煤可選性曲線見(jiàn)圖1。

圖1 原煤80～13 mm粒級(jí)可選性曲線

由圖1可以看出，對(duì)于80～13 mm級(jí)原煤，當(dāng)理論分選密度小于1.50 g/cm3時(shí)，δ± 0.1含量大于30%，屬于難選或極難選煤；當(dāng)理論分選密度為1.50～1.70 g/cm3時(shí)，δ± 0.1含量在10%～20%，屬于中等可選煤；當(dāng)理論分選密度為1.70～2.0 g/cm3時(shí)，δ± 0.1含量小于10.0%，屬于易選煤。

2 塊煤分選設(shè)備對(duì)比

目前，國(guó)內(nèi)選煤廠使用的塊煤分選設(shè)備主要有動(dòng)篩跳汰機(jī)、重介質(zhì)斜輪/立輪分選機(jī)以及重介質(zhì)淺槽分選機(jī)[2-3]。

2.1 動(dòng)篩跳汰機(jī)

動(dòng)篩跳汰機(jī)主要依靠篩板在水中的跳動(dòng)，是一種跳汰分選設(shè)備。其工藝簡(jiǎn)單、耗水量小、生產(chǎn)成本低，但存在如下明顯的缺點(diǎn)[4-5]：

(1)對(duì)原煤水分有要求：若入洗原煤水分大，動(dòng)篩跳汰機(jī)的洗水濃度在短時(shí)間內(nèi)會(huì)變得黏稠，造成分選效果變差。

(2)對(duì)原煤矸石量有要求：若原煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，矸石含量突然變大，則動(dòng)篩跳汰機(jī)的處理能力不能滿足要求。

(3)對(duì)操作人員有要求：由于動(dòng)篩跳汰機(jī)自動(dòng)化水平低，基本依靠司機(jī)操作，隨意性較大，難以提高分選效率。

該設(shè)備的分選粒級(jí)為300～25 mm，通常用于大塊煤的排矸，以機(jī)械方式代替人工手選，也不適合本礦原煤對(duì)洗選精度的要求。

2.2 重介質(zhì)斜輪/立輪分選機(jī)

重介質(zhì)斜輪/立輪分選機(jī)作為塊煤分選設(shè)備，具有分選粒級(jí)寬(300～13/6 mm)、分選精度高的特點(diǎn)。但近年來(lái)在我國(guó)已很少使用，主要原因在于其設(shè)備體積過(guò)于龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提升矸石方式與動(dòng)篩相同；另外，設(shè)備維護(hù)困難，不便于工藝布置，配套系統(tǒng)復(fù)雜，生產(chǎn)費(fèi)用偏高；同時(shí)由于技術(shù)更新不足等原因，也影響了它的推廣使用。

2.3 重介質(zhì)淺槽分選機(jī)

重介質(zhì)淺槽分選機(jī)是專門用于處理塊煤的高效分選設(shè)備，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于選煤廠的塊煤分選作業(yè)。淺槽分選機(jī)的分選原理是利用煤和矸石密度的不同，在相對(duì)靜止(非脈動(dòng)水流)的重介質(zhì)懸浮液中自然分層。該設(shè)備具有以下特點(diǎn)[6-12]：

(1)具有重介質(zhì)選煤的優(yōu)點(diǎn)，分選效率高，分選粒度范圍寬(200～13 mm)，自動(dòng)化程度高，懸浮液密度可自動(dòng)調(diào)節(jié)等。

(2)分選時(shí)間短，可減少矸石泥化現(xiàn)象，運(yùn)行平穩(wěn)，可以認(rèn)為是相對(duì)靜態(tài)分選，避免了煤和矸石的擠壓碰撞，減輕了次生煤泥量，降低了煤泥水回收環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)。

(3)循環(huán)介質(zhì)量小，塊煤入洗、脫介和回收較容易，介耗較低。

(4)噪聲小，事故率低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和維護(hù)；易損件為刮板，更換方便；設(shè)備體積較小，廠房體積小，投資較低。

結(jié)合以上對(duì)三類設(shè)備性能的分析，由于玉溪選煤廠入選原煤中的矸石存在泥化現(xiàn)象，擬采用淺槽重介質(zhì)分選機(jī)對(duì) 80～13 mm粒級(jí)塊煤進(jìn)行分選。

3 塊煤分選方案

經(jīng)原煤預(yù)先分級(jí)篩分級(jí)，分級(jí)粒度為80 mm，篩上大于80 mm塊煤進(jìn)入手選帶式輸送機(jī)進(jìn)行檢查性手選揀雜后，破碎至小于80 mm摻入塊煤原煤。篩下小于80 mm原煤進(jìn)入雙層原煤分級(jí)篩，上層為13 mm分級(jí)，下層3 mm脫粉。將原煤分成80～13 mm塊煤、13～6 mm末原煤和6～0 mm粉煤。80～13 mm塊原煤由帶式輸送機(jī)運(yùn)至主廠房分選；13～6 mm末原煤可由帶式輸送機(jī)運(yùn)至主廠房分選，也可運(yùn)至末煤儲(chǔ)煤場(chǎng)儲(chǔ)存；6～0 mm粉煤由帶式輸送機(jī)運(yùn)至末煤儲(chǔ)煤場(chǎng)儲(chǔ)存。

80～13 mm塊原煤進(jìn)入塊煤脫泥篩進(jìn)行預(yù)先脫泥(3 mm)，篩上物料進(jìn)入淺槽分選機(jī)分選，篩下物料進(jìn)入塊煤煤泥水桶。塊原煤經(jīng)淺槽分選出塊精煤與塊矸石產(chǎn)品；塊精煤經(jīng)雙層脫介篩脫水脫介分級(jí)后，篩上80～13 mm塊精煤進(jìn)入塊精煤膠帶，再經(jīng)分級(jí)篩分級(jí)為80～25 mm洗混中塊、25～13 mm洗小塊兩種產(chǎn)品；下層篩上13～1 mm淺槽末精煤經(jīng)轉(zhuǎn)載刮板輸送至中煤離心機(jī)進(jìn)一步脫水，脫水后的產(chǎn)品進(jìn)入混煤膠帶。塊矸石經(jīng)脫介篩脫水脫介后，直接進(jìn)入矸石膠帶。

塊精煤脫介篩篩下合格介質(zhì)除小部分分流至塊煤稀介桶外，大部分返回塊煤合格介質(zhì)桶；塊矸石脫介篩篩下合格介質(zhì)返回塊煤合格介質(zhì)桶循環(huán)使用，篩下稀介質(zhì)與塊精煤篩下稀介質(zhì)以及分流的合格介質(zhì)自流到塊煤稀介桶，經(jīng)泵送至塊煤磁選機(jī)磁選；磁選精礦返回塊煤合格介質(zhì)桶，磁選尾礦自流至塊煤煤泥水桶。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

采用重介質(zhì)淺槽分選機(jī)分選后，80～13 mm粒級(jí)塊煤總產(chǎn)率為39.35%，發(fā)熱量為26.65 MJ/kg。其中80～25 mm洗中快產(chǎn)率為29.87%，25～13 mm洗小塊產(chǎn)率為9.48%。數(shù)據(jù)表明，淺槽分選機(jī)可提高塊煤產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)玉溪煤礦原煤性質(zhì)以及塊煤分選技術(shù)可行性的分析，最終采用重介質(zhì)淺槽分選機(jī)對(duì)80～13 mm粒級(jí)原煤進(jìn)行分選，可以有效提高分選效率，降低矸石帶煤量。同時(shí)由于其自動(dòng)化程度高，易操作和維護(hù)等特點(diǎn)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。