原煤配洗最大產(chǎn)率分析

隋廣武

(淮南礦業(yè)集團(tuán)望峰崗選煤廠，安徽 淮南 232046)

淮南礦區(qū)目前煉焦煤主要以氣煤、肥煤為主，屬低-中等灰分、低硫、高發(fā)熱量，是良好的煉焦配煤資源。為了順應(yīng)國(guó)內(nèi)形勢(shì)，整合資源、提高效率，淮河能源控股集團(tuán)新建了年入洗能力為1 200萬(wàn)t的中央型煉焦煤選煤廠—潘集選煤廠，集中入洗淮南本土煤礦煉焦煤。因入洗礦別較多，所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中為了提升效益，要考慮最優(yōu)煤炭洗選方案。關(guān)于多個(gè)礦別原煤洗選最大產(chǎn)率問(wèn)題一直被討論，但是還沒(méi)有哪種實(shí)際做法達(dá)成普遍共識(shí)。

1 等λ最大產(chǎn)率原則

最大產(chǎn)率原則，亦稱等“λ”原則，是選煤工藝設(shè)計(jì)中的基本理論之一。也就是說(shuō)在實(shí)際生產(chǎn)中各種原煤按照相同邊界灰分組織生產(chǎn)，最終精煤產(chǎn)率最大。但是在實(shí)際生產(chǎn)組織中要遵循此原則需要滿足以下條件[1]：

1)混合入洗，要保證參混的原煤具備同一密度級(jí)邊界灰分相同或者接近。

2)單獨(dú)入洗產(chǎn)品混合，若要在相同“λ”條件下入洗，則洗出的不同灰分產(chǎn)品要具備按照指定比例混合的條件。

2 分析對(duì)象確定

按照原煤灰分遞增的原則，從潘集選煤廠2018年和2019年部分月綜合數(shù)據(jù)中，分別選取6種有代表性的原煤數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為后面的模擬對(duì)比分析提供較為全面的原始數(shù)據(jù)。6種原煤具有如下特點(diǎn)：灰分逐漸遞增，相鄰兩種原煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)較為接近，洗選同一產(chǎn)品時(shí)部分原煤可選性差異較大。6種原煤全粒級(jí)浮沉數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

表1 原煤全粒級(jí)浮沉數(shù)據(jù)表

3 6種原煤的可選性差異分析

對(duì)6種原煤按照洗選精煤產(chǎn)品灰分為8%進(jìn)行可選性評(píng)定，得到表2數(shù)據(jù)。

由表2可知，當(dāng)洗選產(chǎn)品灰分為8%時(shí)，6種原煤的可選性差異大，其中原煤1、2、3比較接近，原煤4、5、6比較接近，原煤1、2、3和原煤4、5、6的可選性差異較大，這種煤質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)后面的分析比較重要，會(huì)讓分析結(jié)果差異更鮮明。

表2 產(chǎn)品灰分為8%時(shí)的各原煤可選性情況表

4 分選密度±0.1含量和數(shù)量效率關(guān)系的確定

在模擬生產(chǎn)實(shí)際的分析中，要依照可選性對(duì)應(yīng)精煤產(chǎn)率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系得出模擬的實(shí)際產(chǎn)率，為從生產(chǎn)實(shí)踐找到分選密度±0.1含量和數(shù)量效率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，選取了潘集選煤廠和望峰崗選煤廠的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3，考慮到兩級(jí)計(jì)算數(shù)據(jù)偏離實(shí)際較大，數(shù)量效率最高取98%，最低取90%進(jìn)行計(jì)算。

利用表3的對(duì)應(yīng)關(guān)系，繪制帶有數(shù)據(jù)標(biāo)記的折線見(jiàn)圖1，再利用Excel工具得到數(shù)量效率對(duì)應(yīng)分選密度±0.1的計(jì)算公式為：

圖1 δ±0.1含量和數(shù)量效率對(duì)應(yīng)的曲線圖

表3 δ±0.1含量和數(shù)量效率的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

數(shù)量效率η=0.003x2-0.410x+101.5(x為分選密度±0.1)

考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)量效率大于98%或者低于90%時(shí)，波動(dòng)很輕微，如果按照公式計(jì)算會(huì)出現(xiàn)計(jì)算數(shù)據(jù)偏離實(shí)際較大，所以在進(jìn)行數(shù)量效率計(jì)算時(shí)，設(shè)定了上下限。

5 等產(chǎn)品灰分分選產(chǎn)率對(duì)比分析

把6種原煤倆倆組合，通過(guò)對(duì)比單洗和1∶1混洗條件下的理論和實(shí)際精煤產(chǎn)率的差值，尋找最優(yōu)。組合原則為：既有煤質(zhì)差異小的組合，也有煤質(zhì)差異大的組合。最終確定了4種對(duì)比方案，見(jiàn)表4—8.

表4 用于分析產(chǎn)率的4組對(duì)比方案表

將上述4種對(duì)比方案的結(jié)果整理見(jiàn)表9.

由表9可知，方案3和方案4在原煤煤質(zhì)條件差異較小的情況下，單洗和混洗精煤產(chǎn)率基本沒(méi)有差異；方案1有差異，但是差異不大，其中還出現(xiàn)了理論與實(shí)際結(jié)果相反的情況；方案4則表現(xiàn)出了巨大差異，其中混洗比單洗產(chǎn)率增大7.5%.

表5 產(chǎn)品灰分8%時(shí)方案1對(duì)比數(shù)據(jù)表

表6 產(chǎn)品灰分8%時(shí)方案2對(duì)比數(shù)據(jù)表

表7 產(chǎn)品灰分10%時(shí)方案3對(duì)比數(shù)據(jù)表

表8 產(chǎn)品灰分9%時(shí)方案4對(duì)比數(shù)據(jù)表

表9 4種方案產(chǎn)率對(duì)比表

6 等λ分選方案對(duì)比分析

在指定產(chǎn)品灰分的條件下，對(duì)符合等λ原則的原煤組合進(jìn)行分析，然后再和等產(chǎn)品灰分原則下單洗和混洗進(jìn)行理論產(chǎn)率和實(shí)際產(chǎn)率對(duì)比，等灰分情況下各原煤邊界灰分見(jiàn)表10.

由表10可知，原煤1、2在洗選精煤灰分為8%時(shí)，分選密度接近，邊界灰分接近，按照等λ原則適合按照相同密度進(jìn)行混洗，也可以按照相同邊界灰分進(jìn)行單洗后產(chǎn)品混合，均為產(chǎn)率最大。把原煤1、2按照1∶1數(shù)據(jù)復(fù)合，找出等λ條件下的邊界灰分為47.5%，具體結(jié)果見(jiàn)表11.按照分選密度±0.1含量與數(shù)量效率關(guān)系模擬計(jì)算實(shí)際精煤產(chǎn)率，見(jiàn)表12.幾種方案的精煤產(chǎn)率情況對(duì)比見(jiàn)表13.

表10 等灰分情況下各原煤邊界灰分表

表11 原煤1、2在不同分選方案情況下的理論產(chǎn)率表

表12 原煤1、2在不同分選方案情況下的實(shí)際產(chǎn)率表

表13 原煤1、2在3種不同分選方案情況下的產(chǎn)率對(duì)比表

從表11，12，13可以看出，3種分選方法理論產(chǎn)率和模擬的實(shí)際產(chǎn)率幾乎相等，但是等邊界灰分的產(chǎn)品灰分為7.99%，略低于另外兩種方法。

7 等λ分選方案特例分析

選取煤質(zhì)性質(zhì)差異較大的原煤3和原煤4，并按照1∶1進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)合，得到新的可選性曲線，在指定產(chǎn)品灰分為8%時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表14.

由表14可知，原煤3、4在邊界灰分為21.69%時(shí)產(chǎn)率最大，在指定邊界灰分的條件下，原煤3、4的各項(xiàng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表15.

表15 原煤3、4在邊界灰分為21.69%時(shí)數(shù)據(jù)表

表14 復(fù)合原煤在精煤灰分為8%時(shí)的數(shù)據(jù)表

原煤3按照灰分7.24%洗選，原煤4按照灰分8.85%洗選，產(chǎn)品按照1∶1混合，最終精煤灰分為8%，總產(chǎn)率為66.65%.

按照分選密度±0.1含量與數(shù)量效率關(guān)系模擬計(jì)算實(shí)際精煤產(chǎn)率，并同等灰分洗選結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表16.

表16 原煤3、4在3種不同分選方案下產(chǎn)率對(duì)比表

由表16可知，當(dāng)同一密度級(jí)兩種原煤基元灰分差異較大時(shí)，按照等邊界灰分分選，理論精煤產(chǎn)率最高，實(shí)際精煤產(chǎn)率按照等灰分8%單洗，產(chǎn)品混合的精煤產(chǎn)率最高。

8 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)等產(chǎn)品灰分分選條件下單洗和混洗的產(chǎn)率分析，以及等λ分選條件下產(chǎn)率情況，得出以下結(jié)論:

1)同密度條件下邊界灰分接近的兩種原煤，多種分選方案產(chǎn)率接近,等λ分選略占優(yōu)。

2)等邊界灰分分選，當(dāng)同一密度級(jí)兩種原煤基元灰分差異較大時(shí)，等λ分選理論產(chǎn)率最優(yōu)，但是和等灰分混洗產(chǎn)率相差不大。

3)等產(chǎn)品灰分條件下分選，兩種原煤?jiǎn)蜗催€是混洗產(chǎn)率高，不是確定的，在不同條件下就會(huì)有不同的結(jié)果。

4)理論產(chǎn)率高的組合方式，因?yàn)槭芸蛇x性的影響，實(shí)際產(chǎn)率未必高；反之同理。

5)煤質(zhì)差異較小的(原煤灰分和可選性均接近)的兩種原煤，單洗還是混洗對(duì)產(chǎn)率基本沒(méi)影響。

6)煤質(zhì)差異較大(原煤灰分和可選性差異均大)的兩種原煤，混洗效果要很大程度優(yōu)于單洗；此外，混洗能夠優(yōu)化總體可選性，拉回一部分副產(chǎn)品進(jìn)入到主產(chǎn)品；且針對(duì)分選密度差異大的兩種原煤混洗，還能夠拉勻原煤對(duì)分選密度的需求；針對(duì)原煤灰分差異大的原煤，也能讓各種產(chǎn)品比例更加均勻，提升小時(shí)處理量。

7)等產(chǎn)品灰分條件下分選，原煤灰分差異小，可選性差異大，理論產(chǎn)率和實(shí)際產(chǎn)率出現(xiàn)反差，實(shí)際結(jié)果差異不大。

9 結(jié) 語(yǔ)

最大產(chǎn)率原則(等“λ”原則)是選煤工藝設(shè)計(jì)中的基本理論，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果采用等“λ”原則，就要洗選多種品質(zhì)的產(chǎn)品，最后還要進(jìn)行配煤銷售。這需要選煤廠設(shè)計(jì)非常完備的倉(cāng)儲(chǔ)和加量機(jī)構(gòu)，在實(shí)際生產(chǎn)中很少采用這種方式，大多是按照等產(chǎn)品灰分原則進(jìn)行洗選。

從理論分析結(jié)果可以看出，不同原煤混合入洗，或者單一原煤洗選不同品質(zhì)產(chǎn)品都會(huì)產(chǎn)生可選性的差異，影響實(shí)際精煤產(chǎn)率，所以在洗選前要進(jìn)行可選性評(píng)定和精煤產(chǎn)率預(yù)算，不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為單洗產(chǎn)率高還是混洗產(chǎn)率高。另外，還要考慮不同原煤之間的分選密度、粒度組成及產(chǎn)品比例的差異，合理地組織混洗能夠優(yōu)化這些因素，達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益的目的。