一緣煤業(yè)新建選煤廠方案設(shè)計(jì)分析

金前進(jìn)

(潞安礦業(yè)集團(tuán)公司 煤質(zhì)洗選中心，山西 長(zhǎng)治 046204)

和順一緣煤業(yè)是潞安集團(tuán)2009年進(jìn)行資源整合的一座礦井，礦井年生產(chǎn)能力為180萬(wàn)t/a?，F(xiàn)階段主采15號(hào)煤層，煤種為貧煤，具有低灰、高硫、低磷、高發(fā)熱量、低揮發(fā)分、高灰熔點(diǎn)等特點(diǎn)，是較好的動(dòng)力用煤和民用煤，洗選后的精煤可作為高爐噴吹用煤。

1 新建選煤廠的必要性

1) 一緣煤業(yè)生產(chǎn)的原煤經(jīng)簡(jiǎn)單篩分處理后即作為電煤銷(xiāo)售，屬于高硫高含矸煤，若不通過(guò)洗選存在以下問(wèn)題：①商品煤中有大塊矸石(含量約在40%)，商品煤發(fā)熱量低(約17.56 MJ/kg)；②由于硫分高，導(dǎo)致電廠脫硫成本增大，銷(xiāo)售壓力大；③附近地區(qū)高質(zhì)量的電煤較多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。

2) 由于礦井可采煤層多，各個(gè)煤層薄厚不一，煤質(zhì)波動(dòng)大，原煤煤質(zhì)穩(wěn)定性無(wú)法保證，難以滿足質(zhì)量要求。

3) 通過(guò)洗選加工可以生產(chǎn)部分噴吹煤、化工用煤和電煤，同時(shí)可以降低商品煤硫分，其銷(xiāo)售價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原煤，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

考慮到礦井的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，新建選煤廠項(xiàng)目勢(shì)在必行。

2 方案比較

2.1 煤質(zhì)資料分析和產(chǎn)品方案

2.1.1 煤質(zhì)資料分析

通過(guò)對(duì)原煤進(jìn)行篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，原煤大篩分特性如下：

表1 原煤大篩分試驗(yàn)

1) 原煤灰分為45.57%，硫分3.15%，屬高灰高硫煤。

2) +50 mm粒級(jí)占31.83%，灰分為70.28%。其中可見(jiàn)矸石含量占到23.87%，灰分為84.04%，屬高含矸煤，且矸石很純。

3) -50 mm各粒級(jí)原煤灰分和硫分隨著粒度減小呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明原煤易碎。

4) 原煤中-3 mm的產(chǎn)率為25.22%，灰分為17.87%,發(fā)熱量為23.57 MJ/kg，說(shuō)明粉煤含量大，且直接篩出不入洗能滿足電煤產(chǎn)品要求，后續(xù)工藝考慮-3 mm原煤直接篩出作為電煤產(chǎn)品。

5) -0.5 mm原生煤泥的產(chǎn)率較低為9.19%，灰分為22.94%，說(shuō)明原生煤泥含量較低，但灰分低于原煤灰分45.57%，符合原煤易碎特征。

2.1.2 產(chǎn)品方案

根據(jù)原煤煤質(zhì)及市場(chǎng)形勢(shì)，本設(shè)計(jì)確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)如下：

1) 洗塊煤(150～50 mm)，發(fā)熱量Qnet,ar≥27.18 MJ/kg，化工用煤或者地銷(xiāo)民用；

2) 洗混煤(-50 mm)，發(fā)熱量Qnet,ar≥22.58 MJ/kg，供電廠用煤或者鍋爐用煤；

3) 洗精煤(-50 mm)，Ad≤11.0%，硫分≤1.2%，供高爐噴吹用煤；

4) 洗矸石，Ad≥75.00%，就近綜合利用。

選煤廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可根據(jù)煤質(zhì)變化和市場(chǎng)需求靈活調(diào)整。

2.2 選煤方法

由于本廠產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)定為化工用煤、高爐噴吹煤和電煤，考慮到入料粒度對(duì)分選效果的影響及業(yè)主對(duì)產(chǎn)品粒度的要求，確定塊煤分選系統(tǒng)分選上限為150 mm，末煤分選上限為50 mm。由于原煤中-3mm的產(chǎn)率為25.22%，硫分為1.74%，發(fā)熱量為23.57 MJ/kg，-3 mm原煤直接篩出不入洗能滿足電煤產(chǎn)品發(fā)熱量要求，因此設(shè)計(jì)可以考慮3 mm脫粉。

根據(jù)入洗煤質(zhì)資料和產(chǎn)品方案，進(jìn)行多方案選煤方法對(duì)比。

2.2.1 塊煤動(dòng)篩與重介淺槽分選比較

目前，常用的塊煤分選方法有動(dòng)篩跳汰分選和重介淺槽分選。

1) 動(dòng)篩跳汰分選。當(dāng)原煤中塊矸含量很多，特別是矸石的巖性又屬于易泥化的泥巖或炭質(zhì)泥巖時(shí)，宜采用動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸代替人工揀矸，提前將大塊易泥化矸石從系統(tǒng)中排除，對(duì)后續(xù)主選工藝十分有利。主要缺點(diǎn)：①分選密度范圍較窄，只適合高密度排矸，不適合低密度分選，因而只適用于原煤準(zhǔn)備初步排矸或生產(chǎn)對(duì)質(zhì)量要求不太嚴(yán)格的塊煤產(chǎn)品；②煤回收率明顯低于重介分選；③動(dòng)篩生產(chǎn)過(guò)程噪音大，檢修維護(hù)工作量比重介大[1]。

2) 重介淺槽分選。重介淺槽分選技術(shù)非常成熟，主要優(yōu)點(diǎn)：①分選粒度范圍較寬，一般情況為200～13 mm；②根據(jù)分選密度的控制重介淺槽既適合低密度分選出精煤，又適合高密度排矸；③分選精度高，產(chǎn)品回收率高；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，易于操作和維護(hù)[2]。

通過(guò)對(duì)比，塊煤系統(tǒng)分選推薦采用重介淺槽。

2.2.2 重介旋流器分選與跳汰分選的選擇

重介旋流器分選主要優(yōu)點(diǎn)：①排矸純度高，精煤回收率高；②對(duì)煤質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；③自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便。跳汰分選雖然工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，但有以下缺點(diǎn)：①分選精度遠(yuǎn)低于重介分選工藝；②系統(tǒng)循環(huán)水量大，煤泥水處理系統(tǒng)復(fù)雜；③-6 mm以下末煤透篩損失大，產(chǎn)品回收率低[3]。

因此設(shè)計(jì)推薦采用重介質(zhì)旋流器分選。

2.2.3 重介旋流器分選方法的選擇

目前重介旋流器分選工藝有三產(chǎn)品重介旋流器分選和兩段兩產(chǎn)品重介旋流器分選。

1) 采用三產(chǎn)品重介旋流器可同時(shí)生產(chǎn)三種產(chǎn)品，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①介質(zhì)流程和工藝環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化，布置緊湊，對(duì)設(shè)備、管道的磨損??；②無(wú)壓入料三產(chǎn)品重介旋流器有利于減少矸石泥化和次生煤泥量。缺點(diǎn)是第二段分選密度及工作壓力不能在線任意調(diào)節(jié)和控制[4]。

2) 采用兩段兩產(chǎn)品旋流器生產(chǎn)三種產(chǎn)品時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是分選密度可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，介質(zhì)循環(huán)量較小。缺點(diǎn)是與三產(chǎn)品重介旋流器分選相比，多了一套介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和一套密度自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，增加了選煤廠投資及生產(chǎn)成本，在實(shí)際生產(chǎn)中事故多、管理難度加大[5]。

因此末煤系統(tǒng)分選推薦采用三產(chǎn)品重介旋流器。

2.2.4 粗、細(xì)煤泥的分選回收

由于本廠原煤入洗前經(jīng)過(guò)3 mm脫粉，分選下限為3 mm，粗、細(xì)煤泥含量較少，粗、細(xì)煤泥不分選直接回收后摻入電煤產(chǎn)品，無(wú)需設(shè)置粗煤泥和細(xì)煤泥分選工藝。由于混煤作為電煤水分有一定的質(zhì)量要求，因此設(shè)計(jì)推薦細(xì)煤泥采用加壓過(guò)濾機(jī)脫水?？紤]到加壓過(guò)濾機(jī)濾液含有一定量的細(xì)粒級(jí)煤泥，設(shè)計(jì)備用一臺(tái)壓濾機(jī)在加壓過(guò)濾機(jī)不工作時(shí)回收細(xì)粒級(jí)的煤泥。

綜上所述，推薦該選煤廠選煤方法為：原煤篩分破碎至-150 mm，預(yù)先進(jìn)行50 mm分級(jí)和3 mm脫粉，150～50 mm塊原煤采用淺槽分選，50～3 mm末原煤采用有壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，-3 mm原煤不分選，粗煤泥采用濃縮分級(jí)旋流器+振動(dòng)弧形篩+煤泥離心機(jī)回收、細(xì)煤泥濃縮加壓過(guò)濾機(jī)脫水回收的聯(lián)合洗選工藝。

3 結(jié) 語(yǔ)

1) 為適應(yīng)礦井發(fā)展戰(zhàn)略，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，新建選煤廠項(xiàng)目是十分必要的。

2) 通過(guò)對(duì)選煤工藝幾種具體方案的比較，認(rèn)為采用塊煤淺槽、有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、粗煤泥采用濃縮分級(jí)旋流器+振動(dòng)弧形篩+煤泥離心機(jī)回收、細(xì)煤泥濃縮加壓過(guò)濾機(jī)回收更適合該廠的實(shí)際情況。

3) 新建選煤廠方案要根據(jù)本廠的煤質(zhì)特點(diǎn)、 產(chǎn)品質(zhì)量要求等具體情況加以對(duì)比分析，最終達(dá)到工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)合理、降低投資成本和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益目的。