新窯選煤廠工藝流程的制定

李 敏，王 亮

(1.中煤科工開采研究院有限公司；2.天地科技股份有限公司，北京 100013；3.中國石化長城能源化工(寧夏)有限公司，寧夏 銀川 750000)

1 選煤廠概況

神木縣新窯煤礦位于陜北侏羅紀(jì)煤田神東礦區(qū)，地處神木縣麻家塔鄉(xiāng)境內(nèi)，行政區(qū)劃隸屬陜西省神木縣麻家塔鄉(xiāng)管轄。

新窯選煤廠入選神木縣新窯煤礦開采的全部毛煤，礦井原有井筒主采2-2、3-1煤，現(xiàn)已基本采完，公司決定對4-2、4-3、4-4、5-2號煤層采煤工藝進(jìn)行改造，礦井采用綜合開拓方式，在新選工業(yè)場地內(nèi)建主斜井、副斜井和回風(fēng)立井。首采面布置在4-2煤層內(nèi)，選煤廠建設(shè)規(guī)模為1.5 Mt/a，工作制度為年工作330 d，日工作16 h，兩班生產(chǎn)，一班檢修。

2 煤質(zhì)特征及可選性

2.1 煤質(zhì)特征

新窯煤礦位于陜北侏羅紀(jì)煤田神東礦區(qū)，地處神木縣麻家塔鄉(xiāng)境內(nèi)，新窯井田含煤地層為侏羅紀(jì)中統(tǒng)延安組，共含可采煤層6層，編號自上而下為2-2、3-1、4-2、4-3、4-4、5-2號。其中：2-2煤層僅賦存于井田西南角和東南部，為檸條塔露天礦開采煤層，其余5層煤為采礦許可證批準(zhǔn)的新窯上煤礦開采煤層。

井田內(nèi)3-1煤層煤類為長焰煤(CY41)，4-2煤層煤類為不粘煤(BN31)和長焰煤(CY41)，4-3、4-4、5-2煤層煤類均為不粘煤(BN31)。

井田內(nèi)各煤層為低灰、低硫、特低磷、高揮發(fā)分、富油、高熱值煤，化學(xué)反應(yīng)性、熱穩(wěn)定性和抗碎強(qiáng)度均優(yōu)，是良好的動力、氣化、低溫干餾用煤。

2.2 可選性

由于礦井首采區(qū)布置在4-2煤層內(nèi)，根據(jù)4-2煤層煤質(zhì)以及礦井開采年接續(xù)表，參考周邊海灣、補(bǔ)連塔煤礦煤質(zhì)資料對新窯煤礦4-2煤層的篩分浮沉試驗報告進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的煤質(zhì)資料能夠更好的代表本礦的煤質(zhì)情況，以調(diào)整后的煤質(zhì)資料作為本次設(shè)計及可選性評定的依據(jù)。

2.2.1 篩分資料

表1為篩分浮沉報告表，表2為原煤小篩分報告表。

表1 原煤篩分試驗報告

表2 原煤小篩分報告

篩分資料分析：

(1)表1中，毛煤灰分為21.59%，屬于中灰煤；

原煤中大于13 mm部分含量為56.41%，小于13 mm含量為43.59%，塊煤含量大于末煤含量。

原煤各粒度級產(chǎn)率變化不大，主導(dǎo)粒級為150～50 mm粒級，產(chǎn)率為24.84%。大于13 mm塊煤占原煤56.41%，塊煤含量較大，但隨著粒度級的降低，各粒級的灰分還是呈下降趨勢，說明矸石較硬，不易碎。

原煤中小于13 mm末煤含量中等，為43.59%，灰分為19.89%，比原煤灰分低，說明末煤中矸石含量一般，當(dāng)有市場需求時，可以部分入選，洗選后末精煤與未入洗的末原煤混合后銷售。小于0.5 mm粒級較少，占6.39%，灰分為30.59%，灰分較高，遠(yuǎn)高于原煤灰分，說明矸石易泥化。

(2)表2中，小篩分組成隨粒級減小灰分增高趨勢明顯，由26.88%增加到37.19%，也說明頂、底板或夾矸易泥化，在工藝選擇時，需要注意煤泥水的處理。

2.2.2 浮沉資料

表3、表4浮沉資料分析：

塊煤和末煤的密度組成均具有低密度物產(chǎn)率高的特點(diǎn)；150～13 mm粒級，小于1.4 kg/L密度級產(chǎn)率在70%左右，灰分小于6%；而 13～1 mm粒級，小于1.4 kg/L密度級產(chǎn)率均大約69.33%，灰分小于5%，中間密度物產(chǎn)率特別低，高密度物產(chǎn)率較高(產(chǎn)率在20%左右，灰分大于80%)，這種密度分布有利于分選。

主導(dǎo)密度級為1.3～1.4 kg/L密度級，塊煤產(chǎn)率41.86%，末煤產(chǎn)率46.27%，產(chǎn)率均比較高，說明煤質(zhì)比較好。

浮沉煤泥量不大，但灰分較高，矸石有一定的泥化現(xiàn)象。當(dāng)分選密度為1.3～1.4 kg/L時，塊煤和末煤都為極難選；

當(dāng)分選密度為1.5～1.7 kg/L時，塊煤基本為中等可選，末煤都為易選煤；

當(dāng)分選密度為1.8 kg/L時，可選性為塊煤中等可選，末煤易選。

產(chǎn)品要求塊煤灰分(Ad)小于8%，由表3可以看出，此時塊煤分選密度在1.7～1.8 kg/L之間，可選性為中等可選；要求末煤灰分(Ad)小于6%，由表4可以看出，其分選密度在1.7～1.8 kg/L，可選性為易選。

表3 150～13 mm塊煤浮沉試驗報告

表4 13～1 mm末煤浮沉報告

3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

選煤廠主要生產(chǎn)氣化用煤和動力用煤兩大系類產(chǎn)品，其中包括：

大于150 mm特大塊，汽車地銷；

150～80 mm洗特大塊，氣化用煤，汽車外銷；

80～50 mm洗大塊，氣化用煤，汽車外銷；

50～25 mm洗中塊，氣化用煤，汽車外銷；

25～0.25 mm末煤，動力用煤，汽車外銷；

煤泥：汽車地銷。

4 工藝流程制定

4.1 工藝流程制定需要考慮因素

(1)塊煤和末煤分級入選。從表1可以看出，原煤中塊煤含量較高，灰分比原煤灰分高，說明塊煤中矸石含量稍高，所以塊煤必須洗選，又因為塊煤分選系統(tǒng)的成本比末煤分選系統(tǒng)成本低，有利于降低企業(yè)生產(chǎn)成本，所以要將塊煤單獨(dú)洗選。

(2)末煤洗選環(huán)節(jié)要靈活，在煤質(zhì)好時，末煤可以不洗選或者部分洗選，煤質(zhì)差時，能全部洗選。

(3)粗煤泥分選環(huán)節(jié)根據(jù)需要確定。在前期煤質(zhì)好時，可以不設(shè)粗煤泥洗選環(huán)節(jié)，但是預(yù)留空間，以后煤質(zhì)變差、粗煤泥灰分高時，再增加分選設(shè)備。

(4)工藝環(huán)節(jié)要簡單，投資低。

4.2 工藝流程

(1)采用的工藝。根據(jù)以上分析以及用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求和市場分析，結(jié)合附近選煤廠生產(chǎn)實(shí)踐，本選煤廠設(shè)計采用的選煤工藝是：150～13 mm塊原煤重介淺槽分選，13～1 mm末煤采用有壓二產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25 mm粗煤泥采用振動弧形篩+煤泥離心機(jī)回收，0.25～0 mm細(xì)煤泥濃縮壓濾回收。

(2)分選工藝流程。從表1可以看出，大于150 mm特大塊含量為2.09%，含量很少，灰分為28.31%，比原煤灰分稍高，說明特大塊中矸石含量很低，故將這部分毛煤先在固定篩(篩孔150 mm)上進(jìn)行分級，經(jīng)過手選除雜后直接作為特大塊產(chǎn)品，篩下150～0 mm原煤至塊原煤分級篩分級(干法13 mm和濕法3 mm)，篩上物(150～13 mm)進(jìn)入重介淺槽分選，分選后的塊精煤先經(jīng)過固定篩脫介后，再進(jìn)入精煤篩脫介脫水，塊矸石與末矸石一起經(jīng)脫水脫介篩處理后作為最終矸石。

篩下13～0 mm末煤可以直接旁路，也可以進(jìn)入脫泥篩脫泥(篩縫0.5 mm)，篩上末煤(13～0.5 mm)由有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選。為了減少精煤脫介設(shè)備，分選后的塊精煤和末精煤同時進(jìn)入1臺雙層精煤脫介篩(下層篩孔0.5 mm，上層篩孔25 mm)，經(jīng)過脫介脫水后，生產(chǎn)出塊精煤(150～25 mm)和末精煤(25～0.25 mm)。塊精煤由塊煤分級篩(放置在產(chǎn)品倉上，上層篩孔80 mm，下層篩孔50 mm)篩分后作為洗特大塊(150～80 mm)、洗大塊(80～50 mm)和洗中塊(50～25 mm)，末精煤由離心機(jī)二次脫水后分別作為末精煤產(chǎn)品，末矸石經(jīng)過矸石脫介脫水篩處理后作為矸石。

原煤分級脫泥篩篩下水(0.5～0 mm煤泥水混合物)和末精煤離心液由振動弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水后，混入末精煤。弧形篩篩下水和煤泥離心機(jī)離心液進(jìn)入濃縮機(jī)。

濃縮機(jī)溢流水返回洗選系統(tǒng)循環(huán)使用，濃縮機(jī)底流進(jìn)入細(xì)煤泥回收系統(tǒng)，壓濾回收。

圖1 原則工藝流程

(3)工藝流程的特點(diǎn)。此工藝創(chuàng)新點(diǎn)在于：塊煤系統(tǒng)和末煤系統(tǒng)共用1套介質(zhì)系統(tǒng)，1套脫介篩和1個合格介質(zhì)桶以及1套分流系統(tǒng)，而且塊、末煤系統(tǒng)分選密度可以不同，可以分別調(diào)節(jié)；充分利用了雙層篩上下篩面，避免了一般塊煤脫介篩上層物料多，下層幾乎沒有物料的情況，減少了設(shè)備臺數(shù)，降低了投資；塊煤系統(tǒng)和末煤共用1套介質(zhì)回收系統(tǒng)，可以充分利用介質(zhì)回收設(shè)備，有利于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備入料不會因為原煤粒度組成的變化，而造成稀介質(zhì)在不同磁選機(jī)間分配不均勻問題，影響磁選機(jī)回收率。

5 結(jié) 語

新窯選煤廠的工藝流程開拓了選煤廠設(shè)計的新思路，利用1套重介系統(tǒng)來分選塊煤和末煤，1套脫介篩來實(shí)現(xiàn)末煤和塊煤的脫介作業(yè)，可以達(dá)到分選密度的精確調(diào)節(jié)和分流量的精確控制，投資大幅度降低；選煤廠已經(jīng)投入運(yùn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)狀況正常，其噸煤介耗低至0.25 kg，如此低的介耗，節(jié)省了生產(chǎn)經(jīng)營成本。