新集二礦選煤廠煤炭返洗系統(tǒng)改造及應(yīng)用

葛紅亮

摘 要：受制于礦井開采煤層的不斷變化及市場(chǎng)的不穩(wěn)定性，新集二礦選煤廠入廠原煤煤質(zhì)和產(chǎn)品預(yù)期煤質(zhì)要求波動(dòng)頻繁，給選煤廠洗選煤工藝選擇和礦井經(jīng)濟(jì)效益帶來的負(fù)面影響較大。本文對(duì)新集二礦選煤廠煤炭洗選及其在均衡煤質(zhì)、降低入洗率方面的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行概述。

關(guān)鍵詞：煤質(zhì)波動(dòng);煤炭洗選;商品煤;穩(wěn)定性;經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：TD94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）15-0068-03

Abstract： Subject to the continuous changes of coal seams and the instability of the market， the requirements of raw coal quality and product expected coal quality of Xinji No.2 Coal Preparation Plant fluctuate frequently， which has a great negative impact on the selection of coal washing process and the economic benefits of the mine. This paper summarized the coal Preparation system of Xinji No.2 Coal Preparation Plant and its application practice in balancing coal quality and reducing washing rate.

Keywords： coal quality fluctuation;coal preparation;commodity coal;stability;economic benefit

1 改造背景

新集二礦選煤廠是礦井型選煤廠，原設(shè)計(jì)年處理能力為400萬t，經(jīng)過多次改造后，目前年處理能力為300萬t，入選粒度級(jí)為0～300 mm，主要產(chǎn)品為動(dòng)力煤，部分時(shí)間段配洗1/3焦煤。受礦井地質(zhì)條件影響，新集二礦井下地質(zhì)復(fù)雜，斷層和地質(zhì)構(gòu)造帶多，各工作面的煤質(zhì)變化較大，加上采煤工藝和井下生產(chǎn)接續(xù)等其他方面的影響，選煤廠來煤煤質(zhì)波動(dòng)非常劇烈，原煤灰分在20%～50%波動(dòng)，部分時(shí)段（煤層）更高，達(dá)58%，這給選煤廠生產(chǎn)和動(dòng)力煤產(chǎn)品煤質(zhì)選擇帶來極大困難。

為了改善這一狀況，自選煤廠建成以來，已經(jīng)過多次改造，目前形成了+50～150 mm物料動(dòng)篩排矸、+25～50 mm物料斜輪重介洗選、0～25 mm物料經(jīng)脫泥后經(jīng)過有壓三產(chǎn)品洗選的工藝流程，動(dòng)篩系統(tǒng)、斜輪重介系統(tǒng)和有壓三產(chǎn)品旋流器系統(tǒng)均可以單獨(dú)作業(yè)，還可以不經(jīng)洗選直接進(jìn)入產(chǎn)品倉或儲(chǔ)料場(chǎng)。這一工藝流程的形成可以讓選煤廠有效擺脫礦井煤質(zhì)波動(dòng)對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，但是，在礦井來煤煤質(zhì)極好或極差時(shí)仍然束手無策，只能通過煤炭落地來減少煤質(zhì)影響[1]。

新集二礦落地煤場(chǎng)地長約500 m，寬約400 m，用于儲(chǔ)存礦井生產(chǎn)出來的沒有及時(shí)銷售或因市場(chǎng)原因無法及時(shí)售出的商品煤，特殊情況下也可以按煤質(zhì)差別存放主井原煤。近年來，隨著煤炭市場(chǎng)不穩(wěn)定性的增加和礦井采掘生產(chǎn)煤質(zhì)的變化，部分時(shí)間段礦井原煤或煤質(zhì)過剩，遠(yuǎn)超銷售要求;或煤質(zhì)太低不能滿足銷售需求，被迫落入存煤場(chǎng)地的商品煤只能通過汽運(yùn)系統(tǒng)緩慢銷售。

為了緩解煤質(zhì)變化給礦井商品煤銷售帶來的被動(dòng)局面，減少煤質(zhì)過低時(shí)的煤炭入洗量和煤質(zhì)過高時(shí)煤質(zhì)過剩帶來的經(jīng)濟(jì)虧損，提高礦井綜合效益，2019年，新集二礦對(duì)落地煤返裝運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步設(shè)計(jì)和優(yōu)化，并組織選煤廠、總工辦等多家單位進(jìn)行了聯(lián)合施工，設(shè)計(jì)并施工了落地煤煤場(chǎng)存煤返裝、返洗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了落地煤煤場(chǎng)高值煤、低值煤任意返裝、返洗、返配，最大限度地提高了銷售效益，提高了二礦整體效益，也保障了二礦礦井穩(wěn)定生產(chǎn)[2]。

2 選煤廠生產(chǎn)工藝和返煤系統(tǒng)改造方案及優(yōu)點(diǎn)

2.1 礦井煤主要生產(chǎn)工藝流程簡述

礦井毛煤經(jīng)過原煤手選系統(tǒng)除雜和去除大塊矸石后，再進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上大塊物料經(jīng)破碎后進(jìn)入動(dòng)篩跳汰機(jī)洗選，洗選精煤破碎入倉;篩下末煤可以直接進(jìn)入產(chǎn)品倉，也可以運(yùn)輸?shù)竭x煤廠主洗車間經(jīng)洗選后進(jìn)入精煤倉或動(dòng)力煤倉。此外，動(dòng)篩大塊精煤和主洗車間所有產(chǎn)品均可通過各轉(zhuǎn)載點(diǎn)翻板的改向落入儲(chǔ)煤場(chǎng)地儲(chǔ)存。礦井來煤主要工藝如圖1所示。

從產(chǎn)品線路圖可以看出，選煤廠最終產(chǎn)品除了直接進(jìn)入產(chǎn)品煤倉外，就只能進(jìn)入儲(chǔ)煤場(chǎng)地存儲(chǔ)。由于儲(chǔ)煤場(chǎng)地只能落煤，沒有運(yùn)輸設(shè)備可以返裝、返運(yùn)，所以進(jìn)入儲(chǔ)煤場(chǎng)地的產(chǎn)品只能通過汽車銷售慢慢售出，不僅速度慢，而且給礦井環(huán)保工作帶來極大影響。

當(dāng)?shù)V井毛煤煤質(zhì)過高超出市場(chǎng)需求時(shí)，雖然可以以質(zhì)論價(jià)，但是經(jīng)過經(jīng)濟(jì)分析核算，高煤質(zhì)帶來的收益遠(yuǎn)小于高低值煤搭配后的銷售收益，所以從儲(chǔ)煤場(chǎng)地直接銷售產(chǎn)品煤也給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

當(dāng)?shù)V井毛煤煤質(zhì)過低時(shí)，雖然可以通過選煤廠洗選來提高產(chǎn)品質(zhì)量，但是因質(zhì)的提高帶來最終產(chǎn)品量的損失過大，造成產(chǎn)品總體收益降低，同樣給礦井帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 返裝煤系統(tǒng)的相關(guān)改造

2.2.1 改造方案。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益論證的基礎(chǔ)上，為了充分提高礦井效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，加強(qiáng)儲(chǔ)煤場(chǎng)地煤炭的返裝和返運(yùn)、返洗工作已經(jīng)勢(shì)在必行。經(jīng)過選煤廠和礦職能部門的充分討論和對(duì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的充分分析，在利用現(xiàn)有洗選和銷售系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本次改造主要包括以下幾點(diǎn)。

第一，分別在落地煤煤場(chǎng)南側(cè)、北側(cè)安裝一臺(tái)620-40T刮板輸送機(jī)，用來將落地煤廠的煤炭運(yùn)輸?shù)胶罄m(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶機(jī)上。

第二，沿煤場(chǎng)南北方向安裝一臺(tái)長260 m的帶式輸送機(jī)，沿煤場(chǎng)南側(cè)安裝一臺(tái)長150 m的帶式輸送機(jī)，將刮板機(jī)運(yùn)輸過來的煤炭輸送到選煤廠轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)上。

第三，在皮帶機(jī)頭安裝分煤裝置，通過返煤皮帶機(jī)運(yùn)輸回來的存煤可以直接進(jìn)入動(dòng)力煤倉作為產(chǎn)品銷售或進(jìn)入洗選系統(tǒng)，經(jīng)過洗選系統(tǒng)洗選后的精煤再進(jìn)入產(chǎn)品倉銷售。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行，該套返煤系統(tǒng)輸送能力在200～500 t/h自由調(diào)節(jié)，完全能滿足生產(chǎn)需要。改造后的返煤系統(tǒng)主要產(chǎn)品線路如圖2所示。

2.2.2 改造后的優(yōu)勢(shì)。改造后的優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾方面。

第一，充分利用現(xiàn)有堆取料系統(tǒng)和運(yùn)輸、裝車銷售系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，形成地面煤流網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通，使礦井煤、堆取料場(chǎng)存煤、落地煤煤場(chǎng)存煤能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)任意流通存放。

主井煤可以通過原煤運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)入落地煤皮帶機(jī)，通過落地煤皮帶機(jī)分料口落入落地煤場(chǎng)三個(gè)地段，實(shí)現(xiàn)分煤質(zhì)高低存放;堆取料場(chǎng)存煤可以通過123#取料機(jī)、124#皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)入倉銷售或入洗;落地煤場(chǎng)地存煤可以通過返煤1#刮板機(jī)、2#刮板機(jī)進(jìn)入返煤1#皮帶機(jī)，然后通過121#皮帶機(jī)進(jìn)入堆取料系統(tǒng)或通過124#皮帶機(jī)入倉銷售[3]。

例如：2019年，由于煤炭市場(chǎng)波動(dòng)，新集二礦部分煤炭積壓不能及時(shí)銷售，只能通過落地煤皮帶機(jī)落入落地煤場(chǎng)地按質(zhì)量高低存放。2020年，煤炭市場(chǎng)好轉(zhuǎn)后，落地煤場(chǎng)地存煤通過返煤系統(tǒng)按質(zhì)量返運(yùn)到產(chǎn)品倉，經(jīng)過后續(xù)配煤形成滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品出售。如果沒有這一套返煤系統(tǒng)，落地煤場(chǎng)地存儲(chǔ)的煤炭只能通過汽車銷售，不僅速度慢、效率低，而且增加了礦井工程車裝載的費(fèi)用。汽車銷售過程中，由于裝車和采樣的不均勻性和不穩(wěn)定性，造成實(shí)際銷售煤質(zhì)與采樣煤質(zhì)有較大誤差，給公司帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

第二，實(shí)現(xiàn)了地面產(chǎn)品煤系統(tǒng)的任意配比，滿足了任何裝車煤質(zhì)需求，降低了井煤入洗量，保障了礦井經(jīng)濟(jì)利益。

在礦井煤質(zhì)遠(yuǎn)超市場(chǎng)銷售煤質(zhì)或遠(yuǎn)低于市場(chǎng)銷售煤質(zhì)要求時(shí)，通過落地煤系統(tǒng)將礦井高值煤或低值煤預(yù)排矸（+50 mm矸石通過動(dòng)篩跳汰機(jī)洗選排出），分類別存放到落地煤場(chǎng)地不同區(qū)域，形成高低值煤共同存放的局面。礦井生產(chǎn)條件變化后，當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)低于市場(chǎng)要求的產(chǎn)品時(shí)，此時(shí)可以通過返煤系統(tǒng)將庫存的高值煤返運(yùn)回產(chǎn)品倉，通過理論計(jì)算煤質(zhì)搭配后裝車銷售;當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)高于市場(chǎng)要求的產(chǎn)品時(shí)，同樣可以通過返煤系統(tǒng)將庫存的低值煤返運(yùn)回產(chǎn)品倉，搭配后裝車。這就形成了一個(gè)穩(wěn)定的裝車銷售煤質(zhì)，確保產(chǎn)品質(zhì)量在滿足市場(chǎng)要求的同時(shí)，又不會(huì)造成煤質(zhì)過剩的情況[4]。

2020年，由于礦井生產(chǎn)接續(xù)等方面的原因，礦井出煤經(jīng)過動(dòng)篩排除大塊矸石后，產(chǎn)品煤發(fā)熱量高達(dá)5 600 cal/g，如果按照公司煤炭階梯式售價(jià)，只能按照5 200 cal/g牌號(hào)的動(dòng)力煤價(jià)格賣出，造成煤質(zhì)極大過剩，且影響公司效益。有了返煤系統(tǒng)后，通過將2019年因煤炭市場(chǎng)不好堆積在落地煤場(chǎng)地的發(fā)熱量稍低（4 000～4 400 cal/g）的煤炭按1∶1比例返裝配比后，搭配成4 800 cal/g的動(dòng)力煤產(chǎn)品售出，每噸煤可增加收入100元左右的利潤，非?？捎^。

第三，通過煤流網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通，保證了礦井生產(chǎn)和銷售工作的穩(wěn)定性。由于礦井煤系統(tǒng)、落地存煤系統(tǒng)和堆取料場(chǎng)地系統(tǒng)的聯(lián)通，保證了在銷售困難、存煤較多的情況下礦井依然能夠有序生產(chǎn)，無須考慮落地煤場(chǎng)存煤的返裝、銷售工作，保證了礦井生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

3 改造后的生產(chǎn)現(xiàn)狀

返煤系統(tǒng)改造并投入運(yùn)行后，給礦井生產(chǎn)和選煤廠產(chǎn)品配煤帶來了極大便利，不僅緩解了礦井煤存放的相關(guān)問題，而且為礦井和公司銷售提供了更多的銷售方案。在礦井源頭煤質(zhì)過高或過低的情況下，通過儲(chǔ)料場(chǎng)將產(chǎn)品煤分開存放，在市場(chǎng)合適的時(shí)機(jī)再將存儲(chǔ)的煤炭分質(zhì)返洗或返裝入倉，從而滿足市場(chǎng)各種需要。同時(shí)，由于返裝系統(tǒng)的便利性，商品煤煤質(zhì)可以穩(wěn)定在市場(chǎng)利潤最大化的銷售水平，為公司效益提升做出了杰出貢獻(xiàn)。

2019年選煤廠返煤系統(tǒng)正式投入使用后，至2021年4月份，已經(jīng)返裝、返洗高低值煤60萬t，經(jīng)濟(jì)部門核算后，返配后的銷售產(chǎn)品較以前直接銷售的動(dòng)力煤產(chǎn)品，增加了約2 083萬元的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，高低值煤的返洗搭配工作也給公司維持了一個(gè)穩(wěn)定的客戶市場(chǎng)，不會(huì)因?yàn)槊禾慨a(chǎn)品質(zhì)量的忽高忽低造成客戶的流失[5]。

4 結(jié)語

返煤系統(tǒng)的改造和投入使用相當(dāng)于擴(kuò)展了選煤廠產(chǎn)品分類存儲(chǔ)空間，同時(shí)也給沒有緩沖倉的礦井型選煤廠提供了多種工藝選擇方案，在產(chǎn)品質(zhì)量搭配上也提供了多種解決方案，可以說解決了礦井型選煤廠來什么煤銷售什么煤的困擾。該反煤系統(tǒng)投入使用后，選煤廠可以自由搭配銷售煤質(zhì)，高煤質(zhì)不賣、低煤質(zhì)不洗，最大限度地提高了市場(chǎng)效益，值得在煤質(zhì)不穩(wěn)定的礦井型選煤廠推廣運(yùn)用。

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