煤質(zhì)分析在選煤工藝選擇中的應(yīng)用

郭子興

（山西焦煤集團(tuán)山煤國際鋪龍灣煤業(yè)有限公司，山西 大同 037104）

引言

選煤工藝選擇的主要在于原煤、煤質(zhì)特性、漂浮物等，所以在整個選擇設(shè)計中，原煤的煤質(zhì)分析是工藝流程制定與設(shè)備選擇的重要參考數(shù)據(jù)，而煤質(zhì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性能直接影響整個流程方案制定，還能間接地影響煤礦的開采。因此，煤礦企業(yè)要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來進(jìn)行煤質(zhì)分析，從而依據(jù)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來選取科學(xué)的工藝。

1 煤質(zhì)調(diào)研資料

選礦工藝的選擇應(yīng)充分了解原煤的特性，以便合理的選煤工藝。對原煤進(jìn)行科學(xué)分析，進(jìn)而得出原煤的具體數(shù)據(jù)，原煤數(shù)據(jù)是煤礦企業(yè)在選擇設(shè)備與制定選煤工藝的重要參考。大多數(shù)煤礦企業(yè)的原煤類型主要為高熱值、高硫肥煤、高穩(wěn)定性。本次選擇某煤礦的原煤樣品進(jìn)行相關(guān)實驗，并整理實驗結(jié)果的相關(guān)數(shù)據(jù)，將實驗數(shù)據(jù)與原煤沉浮數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，進(jìn)而得到工藝選擇需要的數(shù)據(jù)。具體實驗數(shù)據(jù)如表1、表2 所示[1]。

2 煤質(zhì)分析

從上述實驗數(shù)據(jù)表1 可知，200 mm～80 mm 的大塊煤中矸石含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為6%，灰分為38%，由此可知這種原煤為高含矸石煤；80 mm～50 mm 的大塊煤中矸石含量2%，灰分32%，可以看出這種原煤為低含矸石煤；此外50 mm～10 mm 含矸石量為45%，灰分含量為30%，而10 mm～0m m 含矸石量為33%，灰分含量為25%，說明正規(guī)大塊原煤中矸石含量較多[1]。此外，10 mm 以下的粒級原煤，粒級越小灰分含量越高，由此可知原煤細(xì)顆粒矸石含量較高，而且矸石容易粉碎。如表2 所示，標(biāo)準(zhǔn)煤塊的沉浮與密度有著關(guān)系，密度在1.30 kg/L 時，占本級為29%，灰分為5%，浮物產(chǎn)率為29%，灰分為5%，沉物產(chǎn)率100%，灰分為29%；當(dāng)主導(dǎo)密度在2 kg/L 時，占本級為25%，灰分為82%，浮物產(chǎn)率為100%，灰分為30%，沉物產(chǎn)率24%，灰分為82%；這兩組數(shù)據(jù)對比可知，主導(dǎo)密度增加，灰分增加，原煤的矸石變多，其累計浮物產(chǎn)率增加。此外，密度1.50 kg/L 到1.80 kg/L 的產(chǎn)量相對平穩(wěn)，灰分不超過40%，占本級卻逐漸變小，由此可知原煤的選擇與灰分有很大關(guān)系，當(dāng)灰分處理11%理論值時，理論浮物最大產(chǎn)值為29%，沉物最大產(chǎn)值為71，所以理論上選煤的主導(dǎo)密度在1.7 kg/L～1.8 kg/L，但是實際中在這個密度上下變動0.10 kg/L是可以接受的，其灰分與占本級都較為合理，原煤是中等偏上的可選煤[2]。

表1 原煤篩選結(jié)果

表2 原煤浮沉綜合表

3 選煤工藝

3.1 確定選煤設(shè)備

選煤設(shè)備主要以原煤礦大小進(jìn)行的，其次根據(jù)原煤的大小挑選的，原煤在150 mm～13 mm 之間，大型原煤礦選取重介質(zhì)淺槽器，小型選取重介質(zhì)旋流器。原煤大小全部在50 mm～1 mm 之間，且是小型煤礦，則可以選擇重介質(zhì)旋流器，大型煤礦選取兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。在1 mm～0.15 mm 之間小型煤礦選取螺旋分選器，大型煤礦煤泥分選機(jī)。原煤小于0.15 mm 采用快開式壓濾脫水，大型煤礦加上過濾機(jī)。

3.2 完善選煤工藝流程

第一原煤分篩。在生產(chǎn)車間將原煤進(jìn)行分篩，大于200 mm 的原煤進(jìn)行分揀，將其送入專屬的倉庫中，將小于200 mm 的原煤再次運送至分選中心。第二煤塊分級與選取。煤塊在13 mm～200 mm 之間的煤塊進(jìn)行二次篩選，由上述實驗可知，200 mm～13 mm之間的煤塊含矸石較多，先進(jìn)行脫泥再進(jìn)行篩分，篩分時使用重介質(zhì)淺槽器，將矸石與精煤進(jìn)行分選，將13 mm 原煤送入篩末煤脫水系統(tǒng)，再經(jīng)過一些列的處理形成末端產(chǎn)品。其次，將200 mm～13 mm 再次進(jìn)行細(xì)化分配，將其分為200 mm～80 mm 大塊煤，80 mm～50 mm 中等煤塊，50 mm～13 mm 小塊煤，針對每種煤的大小將煤進(jìn)行相應(yīng)的處理[3]。

3.3 階段性排矸石

在選原煤時，加入的原煤中，重產(chǎn)物約占50%左右，若按傳統(tǒng)重介工藝，一段旋流器先出精煤產(chǎn)品，一段旋流器的處理能力因底流含量較大而受到限制，一段旋流器的選型就會增加，非常不經(jīng)濟(jì)。采用一段重介式旋流器先排出矸石，可減少矸石的泥沙沉積，對后續(xù)分選和煤泥系統(tǒng)非常有利。其中一段旋流器首先排出矸石，其輕產(chǎn)物進(jìn)入二段旋流器分選，使輕產(chǎn)物的分離和分離成為可能，這一環(huán)節(jié)有利于提高精煤產(chǎn)品的收率。

3.4 介質(zhì)回收

固定篩下合介在洗精煤預(yù)脫階段需要分流，部分合介在經(jīng)歷其他清洗、矸石脫介還會繼續(xù)混合送入合介。并將其他階段的篩選與稀介混合后送至稀介桶內(nèi)，使稀介原煤繼續(xù)通過磁選機(jī)，精煤礦進(jìn)入介質(zhì)桶，尾礦脫泥當(dāng)作潤濕水可以繼續(xù)使用。此外，氣浮選煤是一種投資大、運行費用高的選煤方法，應(yīng)適當(dāng)降低煤泥入浮上限，以降低煤泥入浮量。對于浮選粒度為0.3 mm～0 mm 的粗煤泥，0.3 mm 以上的粗煤泥在浮選過程中，由于攜帶氣泡能力不足，容易在尾礦中丟失，造成資源浪費。為了最大限度地回收精煤，保證精煤產(chǎn)量，只有采用粗煤泥重力分選和細(xì)煤泥浮選聯(lián)用工藝，才能最大限度的回收精煤，保證精煤產(chǎn)量。

3.5 脫泥篩選取

在原煤小于0.5 mm 時，考慮到沉浮與灰分性，一般采用3 mm 的脫泥篩，由上述實驗可知3 mm～0 mm之間的原煤含泥量較大，將其從原煤中脫去可以極大地減少重介旋流器的工作量，進(jìn)而減少設(shè)備的選取，減少企業(yè)運行成本。其次，原煤細(xì)粒含量很高，先將其過濾部分，其次再使用RC 煤泥分選機(jī)和螺旋分選機(jī)組合進(jìn)行有效分選，以降低運行成本。螺旋分選機(jī)的分選上限是3 mm，3 mm 以下的煤進(jìn)入螺旋分選機(jī)，可以最大限度發(fā)揮螺旋分選機(jī)分選成本低的優(yōu)勢。

3.6 粗泥煤工藝

粗泥煤一般歸屬于3 mm～0.3 mm，根據(jù)輕物質(zhì)的不同來選取重介旋流器或RC 煤泥分選機(jī)精選，螺旋式分選機(jī)對密度在1.6 kg/L 以上有效，當(dāng)主導(dǎo)密度在1.6 kg/L 以下時效率變低。在實際應(yīng)用中，僅采用螺旋分選機(jī)無法產(chǎn)出精品煤，但是其脫硫效果好，操作簡單，加工成本與投資成本較低，是3 mm～0.3 mm粗泥首選設(shè)備。RC 煤泥分選機(jī)與干擾床分選機(jī)應(yīng)用原理相似，主要以原煤密度進(jìn)行分離，在原煤升流的過程中根據(jù)原煤輕重進(jìn)行分離，但是其不能處理尾礦，而且洗出來的精品煤會混入煤灰，煤灰的含量較高會造成矸石超標(biāo)，致使資源浪費。因此，將兩個設(shè)備串聯(lián)使用，使粗泥原煤直接洗選出精品煤。

3.7 0.6 mm 分級泥煤

RC 型煤泥分選機(jī)主要分選的顆粒為4 mm～0.125 mm，在實際應(yīng)用中，粒度一般在1 mm～0.5 mm之間的分選效果最好，是機(jī)器的上下限值的4 倍，而且RC 煤泥分選機(jī)對EP 值在0.07～0.09 之間的分選精度較差。此外，設(shè)計0.6 mm 粒徑的螺旋分選機(jī)主要為0.6 mm～0.3 mm 的泥煤做二次分選，使泥煤進(jìn)一步精選。此外，粗煤泥回收后的溢流和篩下篩下水由濃縮機(jī)進(jìn)入壓濾機(jī)脫水，再將回收的煤泥轉(zhuǎn)至刮板，再混入末煤產(chǎn)品中，作為循環(huán)水存在。

4 結(jié)語

本文涉及的實驗案例主要以民用為主，而且原煤是屬于不粘煤可以應(yīng)用在發(fā)電、發(fā)熱、重工等應(yīng)用。通過對原煤的全面分析，確定選煤工藝需要的主要設(shè)備，既能有效提高精煤的產(chǎn)量，又能充分保證精煤質(zhì)量。此外，還需要完善選煤流程，選取組合選煤設(shè)備，并針對原煤塊大小與粗泥煤分級制定RC 煤泥設(shè)備。