孫莊洗煤廠高硫煤配洗的研究與應(yīng)用

文/徐 露

隨著煤炭資源的日益消耗，我國低硫煤儲量不斷下降，為了緩解能源壓力，高硫煤受到人們越來越多的關(guān)注。但高硫煤因燃燒產(chǎn)生的有害氣體對環(huán)境造成嚴(yán)重污染而不能被大面積投入利用，因此，高硫煤的清潔利用顯得尤為重要。冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司馬頭洗選廠下屬單位孫莊洗煤廠，通過對高硫原煤進(jìn)行常規(guī)重選脫硫及采取“高+低”硫原煤、精煤搭配入洗和銷售的方式，降低了精煤硫分，提高了精煤質(zhì)量，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

一、項目背景

河北邯鄲峰峰礦區(qū)是我國最早開發(fā)利用的礦區(qū)之一，至今已有130多年的開采歷史，同時也是我國焦煤和動力煤的重要生產(chǎn)基地。但隨著煤炭資源的開發(fā)利用，優(yōu)質(zhì)煤炭儲量不斷減少，高硫煤產(chǎn)量呈逐年上升趨勢。而高硫煤因其經(jīng)濟(jì)價值低，不易被市場和用戶接受。因此，如何充分利用現(xiàn)有煤炭資源，實現(xiàn)效益最大化，是實現(xiàn)創(chuàng)收的一項重要課題。

孫莊洗煤廠設(shè)計定位為礦井型煉焦煤選煤廠，經(jīng)過多次技術(shù)改造后，目前使用的是較為主流的三產(chǎn)品重介旋流器主選—煤泥浮選—尾煤壓濾聯(lián)合工藝流程，入洗孫莊礦礦井原煤，銷售產(chǎn)品硫分要求0.7%以下。

孫莊礦原煤是與其他礦井低硫原煤進(jìn)行配洗，生產(chǎn)硫分小于0.7%的肥煤。2021年下半年以來，孫莊礦因井下開采條件發(fā)生變化，原煤硫分均不同程度增加。實際生產(chǎn)中難以全部實現(xiàn)配洗，而現(xiàn)有原煤棚最大貯存能力僅為8000噸，無法滿足孫莊礦井持續(xù)生產(chǎn)要求。且從前期市場反饋情況來看，肥煤市場內(nèi)在需求不足，存在肥煤高庫存風(fēng)險。

二、采取措施

1.脫硫方法選定

技術(shù)人員通過對孫莊礦井下三個工作面原煤進(jìn)行篩分實驗及浮沉實驗分析，可得出以下結(jié)論：孫莊礦井下三個工作面原煤煤樣中硫分主要以硫鐵礦的形式存在于+1.8g/cm3密度級純矸石中，可通過常規(guī)洗選作業(yè)脫除；在中間密度級1.4～1.8g/cm3中，硫的含量隨著密度的降低而略有升高，很難通過高精度排除中煤而得到低灰精煤；破碎解離脫硫有其局限性，無法實現(xiàn)完全脫硫，需通過硫成分分析，探索采用磁選等其他物理、化學(xué)脫硫技術(shù)的可行性。

物理法是利用煤與含硫礦物密度、親水性及磁性等存在的性質(zhì)差異進(jìn)行分選的脫硫方法。物理分選方法初期投入少、成本可控，但是只能將煤中無機(jī)硫化物進(jìn)行脫除。目前，相對比較經(jīng)濟(jì)的分選方法是重選。

重選主要是通過煤和含硫礦物的密度不同進(jìn)行分選的方法，因二者密度差異大，利用水力旋流器、跳汰機(jī)等設(shè)備即可實現(xiàn)分選，處理量可根據(jù)設(shè)備選型進(jìn)行匹配，成本低、效率較高，且不產(chǎn)生其他危害環(huán)境物。但分選效果隨著粒度變小逐漸變差。

生物法是利用特定生物菌種，對特定硫化物通過生物化學(xué)反應(yīng)形成可被剔除的硫化物，從而達(dá)到脫硫的目的。目前僅對煤中的黃鐵礦硫的脫除有一定效果，但也局限于實驗室特定條件下，距離工業(yè)應(yīng)用仍有一定距離。因此，使用特定生物菌種進(jìn)行脫硫的局限性大，且成本高、適用范圍小。

化學(xué)法是利用化學(xué)試劑與煤中硫化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使生成的含硫化合物最終以其他形式脫除，達(dá)到降硫目的。這種方法脫硫效率較高，煤中有機(jī)硫和無機(jī)硫均可脫除。但是此方法需在特定容器及特定條件下方可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，外在條件要求高，而且進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后煤的原結(jié)構(gòu)特性可能發(fā)生變化，最終造成煤質(zhì)特性變化，導(dǎo)致用途受限。

綜上所述，重選脫硫?qū)儆谖锢砻摿虻囊环N，既能達(dá)到分選的目的又能實現(xiàn)降硫效果，還可減少煤矸石的無效運輸，提高利用效率。并且，采用重選脫硫現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備無須進(jìn)行大范圍改造，投入成本低。所以，綜合考慮采用重選脫硫是現(xiàn)階段相對比較可行的辦法。

為確保重選作業(yè)環(huán)節(jié)降硫效果，對孫莊洗煤廠設(shè)備工況做如下整改措施：加強(qiáng)手選排矸，減少進(jìn)入重選環(huán)節(jié)的大塊矸石量；加強(qiáng)破碎機(jī)巡檢，定期維護(hù)，保證原煤破碎效果符合預(yù)期；穩(wěn)定原煤加量，確保入洗原煤配比符合要求；生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強(qiáng)硫分監(jiān)測頻次，出現(xiàn)異常及時調(diào)整入洗原煤配比。

2.工藝改進(jìn)

采取上述措施后，據(jù)對重選環(huán)節(jié)降硫效果統(tǒng)計，在10天的生產(chǎn)過程中，最終精煤產(chǎn)品硫分最低仍在0.93%，說明常規(guī)重選（物理）降硫有其局限性，無法實現(xiàn)高質(zhì)量的硫化物脫除?？梢?，常規(guī)選煤作業(yè)很難將精煤產(chǎn)品硫分降到客戶要求的0.7%以下。為此，技術(shù)人員考慮在現(xiàn)有工藝流程不發(fā)生較大變動的基礎(chǔ)上，結(jié)合市場需求導(dǎo)向，最終決定以“高+低”硫原煤、精煤搭配入洗和銷售的方式，以較小成本投入換取較大效益回報。具體生產(chǎn)工藝措施如下：

（1）加強(qiáng)生產(chǎn)組織，確保精煤質(zhì)量。生產(chǎn)前及時掌握原煤卸車情況，協(xié)調(diào)鐵運，確保每日下午開車前，現(xiàn)場留一勾低硫原煤重車備洗；掌握原煤倉倉位，提高硫煤時間段內(nèi)，倉滿時停止受煤坑卸煤，單提高硫原煤放至外倉，做好原煤外放記錄；加強(qiáng)洗選作業(yè)環(huán)節(jié)硫分指標(biāo)監(jiān)控，質(zhì)檢環(huán)節(jié)確保煤樣在采、制、化過程中具有代表性，及時、準(zhǔn)確地上報各項硫分的檢測結(jié)果；中、夜班原煤開車30min后，在原煤主皮帶上采第一個原煤樣，做上浮物硫分測定，要求從采樣到出結(jié)果不得超過40min。加大對浮精煤硫分的測定頻次，如果硫分偏高，超出規(guī)定指標(biāo)，及時反饋調(diào)度室，調(diào)度室根據(jù)硫分指標(biāo)和現(xiàn)場信息反饋，組織精煤產(chǎn)品按不同落料點存放。

（2）增設(shè)高硫煤外放皮帶，減少生產(chǎn)配洗量。在保證安全的前提下，經(jīng)過兩個月的時間完成高硫煤皮帶的設(shè)計和投產(chǎn)使用，確保孫莊礦在生產(chǎn)高硫煤時，通過新高硫煤皮帶將其外放到原煤場地指定存放位置，控制生產(chǎn)硫分達(dá)標(biāo)的同時，保證礦井正常提煤量，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)的連續(xù)性。具體方案為：對孫莊原煤入洗流程進(jìn)行調(diào)整，高硫分原煤經(jīng)提升、分級破碎后，不再進(jìn)入231帶式輸送機(jī)，而是轉(zhuǎn)至北側(cè)新增的一部與之平行布置的800mmDTL型帶式輸送機(jī)，直接外放至原煤場地北側(cè)存放等待配洗。改造前后工藝流程對比如圖1所示。

圖1 工藝流程對比圖

（3）組織原煤外調(diào)，配洗煉焦產(chǎn)生效益。通過對孫莊礦低硫原煤產(chǎn)量和煤質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測算，將不能配洗的高硫煤內(nèi)部調(diào)運至其他洗煤廠，通過摻配其他礦低硫煤配洗成低硫焦精煤，填補(bǔ)肥煤資源短缺，實現(xiàn)效益最大化。具體方案為：在火車六道線正上方垂直207皮帶走廊處加裝犁式卸料器，正下方設(shè)計安裝約50t的緩沖鋼漏斗及定量裝載系統(tǒng)，將孫莊高硫分原煤進(jìn)行裝車，由火車運至內(nèi)部其他洗煤廠。

三、取得成效

通過實施多種方式高硫煤配洗，實現(xiàn)了內(nèi)部有限煤炭資源的合理利用，發(fā)揮了各品種煤炭資源優(yōu)勢，有效提升了高硫煤的利用價值，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。同時，實現(xiàn)了礦井連續(xù)生產(chǎn)，降低了洗煤廠、礦井高硫煤倉儲壓力。此外，高硫煤配洗配售，既可以為企業(yè)節(jié)省價值幾千萬元的脫硫降灰設(shè)備投入，實現(xiàn)“小投入，大產(chǎn)出”，還可以節(jié)約大量的脫硫裝置運行費用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。通過多種方式高硫煤配洗、配售，目前已累計實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益300余萬元。

四、結(jié)語

通過對孫莊礦高硫原煤采用優(yōu)化常規(guī)重選脫硫和“高+低”硫原煤、精煤配洗的方式，實現(xiàn)了高硫煤全部降硫銷售，科學(xué)利用了有限煤炭資源，提升了高硫煤利用價值，確保了礦井的正常、連續(xù)生產(chǎn)，以較小的投入換取了較大的產(chǎn)出，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益，對其他企業(yè)解決高硫煤脫硫問題有一定的借鑒和參考意義。