太原選煤廠配煤方案的研究與應用

姚海生

（西山煤電股份有限責任公司太原選煤廠，山西省太原市，030023）

太原選煤廠為大型中央型選煤廠，主要入洗西銘礦2＃和8＃煤與杜礦2＃和8＃煤。隨著礦區資源的不斷開采，原煤質量和可選性逐漸向難選和極難選的方向發展，精煤回收率不斷降低。由于各原煤性質差異較大，瘦煤存在著硫份低、粘結高及難選的特點，而貧煤則存在著硫分高、幾乎沒有粘結以及易選的特點，需要通過配煤對其進行洗選。研究原煤之間的合理配洗方案并應用于生產實踐中才能提高精煤產率，增加經濟效益，同時實現煤炭資源的高效綜合利用。

1 配煤方法

在配煤過程中主要有兩個途徑，分別是原煤混合配洗和單洗配裝。

1.1 原煤混合配洗

將兩種及兩種以上的原煤按照比例混合，在分選過程中按照等密度進行分選，這種方法主要適用于性質相對穩定、分選密度和基元灰分基本相近的原煤，同時各種原煤的質量指標、可選性和精煤理論產率等對混合后煤種的分選和配比同樣有很大的影響，直接關系到原煤配洗是否合理。

1.2 單洗配裝

原煤單一煤種經過分選后將精煤產品分裝在精煤倉中，精煤產品按照一定比例混合后得到合格的最終精煤產品。

在實際生產中，兩種方法都可以得到合格的精煤產品，對于分選性質相近的原煤可以直接通過混合配洗得到精煤產品；對于性質差異程度較大的原煤如何選擇配煤方案組織生產，達到精煤產率最高是要需要研究和解決的問題。

2 配煤方案對比與分析

2.1 西銘礦2＃和8＃煤配煤方案分析

2.1.1 西銘礦2＃和8＃煤性質

西銘礦2＃和8＃煤可選性比較見表1。

表1 西銘礦2＃和8＃煤可選性比較

由表1 可以看出，當精煤灰分為10.50%時，西銘礦2＃煤的理論分選密度為1.502g／cm3，精煤產率為49.00%，基元灰分為21.20%，可選性為較難選；8＃煤的理論分選密度為1.800g／cm3，精煤產率為71.50%，基元灰分為51.50%，可選性為易選。兩者相比較，在理論產率、分選密度、基元灰分和可選性指標差異都很大。

2.1.2 西銘礦2＃和8＃煤配洗方案比較

由于西銘礦2＃和8＃煤的理論分選密度、基元灰分和可選性相差較大，不能通過原煤混合配洗的方案進行洗選，所以要通過原煤分洗配裝進行分選，將西銘礦2＃和8＃煤按照1∶1的比例進行單洗配裝，總精煤灰分為10.50%，不同配洗方案下精煤產率的對比見表2。

表2 西銘礦2＃和8＃煤配洗方案對比

由表2 可以看出，當精煤灰分為10.50%時，隨著西銘2＃煤分選密度的增大，精煤灰分和產率逐漸增大；相應降低西銘礦8＃煤的分選密度、精煤灰分和產率，確保總精煤灰分為10.50%。

從綜合精煤產率可以看出，隨著難選煤西銘礦2＃煤分選密度的增大和易選煤8＃煤分選密度的降低，綜合精煤產率呈現先增大后減小規律，而且兩種煤的分界灰分越接近，綜合精煤產率越高。當綜合精煤產率最大時，西銘礦2＃原煤的分選密度為1.59g／cm3，精煤產率和灰分分別為56.50%和13.00%；西銘礦 8＃原煤的分選密度為1.57g／cm3，精煤產率和灰分分別為67.00%和8.40%；此時西銘礦2＃和8＃煤的分界灰分恰好相等，綜合精煤產率達到最大61.75%，所以方案4為最佳配洗方案。

由此可以看出西銘礦2＃和8＃煤在分洗配裝中，適當提高難選煤西銘礦2＃煤的精煤產率和灰分，同時降低易選煤西銘礦8＃精煤產率和灰分，可以提高單洗配裝的綜合精煤產率。

2.2 杜礦2＃和8＃煤配煤方案分析

2.2.1 杜礦2＃和8＃煤性質比較

杜礦2＃和8＃煤可選性比較見表3。

表3 杜礦2＃和8＃煤可選性比較

由表3 可以看出，出當精煤灰分為10.50%時，杜礦2＃煤的理論分選密度為1.525g／cm3，精煤產率為55.50%，基元灰分為26.00%，可選性為中等可選；杜礦8＃煤的理論分選密度為2.060 g／cm3，精 煤 產 率 為57.00%， 基 元 灰 分 為51.00%，可選性為易選。兩者相比，杜礦2＃和8＃煤的理論產率相近，但基元灰分、分選密度和δ±0.1含量相差較大。

2.2.2 杜礦2＃和8＃煤配洗方案比較

由于杜礦2＃和8＃煤在理論分選密度、基元灰分和δ±0.1含量相差較大，同樣不能通過原煤混合配洗方案進行洗選，所以要通過原煤分洗配裝進行分選。

杜礦2＃和8＃煤按1∶1 比例進行單洗配裝，總精煤灰分為10.50%，其配洗方案對比見表4。

表4 杜礦2＃和8＃煤配洗方案對比

由表4 可以看出，當精煤灰分為10.50%時，隨著杜礦2＃煤分選密度的增大，精煤灰分和產率逐漸增大；杜礦8＃煤相應的分選密度、精煤灰分和產率逐漸降低，確保總精煤灰分為10.50%。

由綜合精煤產率可以看出，隨著中等可選性的杜礦2＃煤分選密度的增大和易選8＃煤分選密度的降低，綜合精煤產率同樣呈現先增大后減小的規律；綜合精煤產率最大時，中等可選性的杜礦2＃煤精煤產率和灰分分別為62.50%和12.57%；易選的杜礦8＃煤精煤產率和灰分分別為53.90%和8.10%；此時杜礦2＃和8＃煤的分界灰分恰好相等，綜合精煤產率為58.20%，達到最大，所以方案3為最佳配洗方案。

由此可以看出杜礦2＃和8＃煤在分洗配裝中，適當提高中等可選性的杜礦2＃的精煤產率和灰分，同時降低易選的杜礦8＃精煤產率和灰分，從而提高杜礦2＃和8＃煤的綜合精煤產率。

綜上分析，對西銘礦2＃和8＃煤與杜礦2＃和8＃煤配煤方案進行比較后可以得出，當兩組原煤的分選密度、分界灰分和δ±0.1含量差別較大時，在原煤實際單洗配裝過程中，通過適當提高難選煤的精煤產率和灰分，降低易選煤的精煤產率和灰分，使得各原煤單洗中更逼近等分界灰分分選，可以提高兩種原煤分洗配裝的綜合精煤產率。同時可以看出，單獨洗選過程中的分界灰分越接近，綜合精煤產率越高；當分界灰分相等時，精煤產率達到最大。

3 洗選配煤方案理論分析及模型的建立

3.1 洗選配煤方案理論分析

由西銘礦2＃和8＃煤與杜礦2＃和8＃煤的各分選方案對比可以看出，當入洗原煤的基元灰分、分選密度和可選性差別較大，各原煤單獨分選時，分界灰分越接近，綜合精煤產率越高；當等分界灰分分選時，精煤產率達到最大。但在生產實踐中，等λ原則只是停留在理論水平上，實際操作性差。生產中主要是對分選密度的調整，所以研究分選密度變化時，可選性難易程度 （δ±0.1 含量）對精煤產率和灰分影響的關系，從而指導生產中各種原煤分選密度的確定，進一步使實際單洗過程更加逼近等分界灰分分選，得到更高的精煤產率至關重要。

西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤的精煤產率和灰分變化量比較見圖1，圖中 （a）和 （b）分別為西銘礦2＃煤和杜礦2＃煤分選密度每變化0.1g／cm3時，精煤產率和灰分隨δ±0.1含量的變化量。

圖1 西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤的精煤產率和灰分變化量比較

由圖1可以看出，兩種原煤的分選密度每增加0.1g／cm3時，隨著δ±0.1含量的增大，精煤產率和灰分的變化量都在逐漸增大，精煤產率的變化幅度大于精煤灰分的幅度。

西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤精煤產率和灰分變化幅度比值見圖2，圖中 （a）和 （b）分別為西銘礦2＃煤和杜礦2＃煤精煤產率與灰分變化幅度的比值隨δ±0.1含量的變化。

由圖2 可以看出，隨著δ±0.1 含量的增大，精煤產率和灰分變化量的比值也隨之增加，即精煤產率與灰分的變化量增加幅度的差距也逐漸增大。

圖2 西銘2＃煤與杜礦2＃煤精煤產率和灰分變化幅度比值

綜合西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤這兩種原煤δ±0.1含量與精煤產率和灰分變化幅度之間的關系，可以得出對于δ±0.1含量較大的難選煤，適當提高分選密度，可以大大提高難選煤的精煤產率，而精煤灰分不會有大幅度的變化；對于δ±0.1含量較小的易選煤，雖然降低分選密度后，精煤產率會有一定程度的降低，但精煤產率和灰分的降低幅度較小。當分選密度變化量相同時，δ±0.1含量的大小是導致精煤灰分和產率的變化幅度不同的主要原因。

3.2 模型的建立

通過分析4 種原煤分選密度變化量為0.1g／cm3時，得到了精煤產率和灰分變化量與δ±0.1含量之間的關系，并對其建立的數學模型如圖3所示。

圖3 精煤產率和灰分變化量與δ±0.1含量

由圖3可以看出，精煤產率的變化量和精煤灰分的變化量與δ±0.1含量之間的關系分別用乘冪和對數的模型進行模擬，但此時的模型為分選密度每變化0.1g／cm3時，精煤產率和灰分的變化量。而在實際生產中，分選密度的變化可以精確到0.001g／cm3，所以對其進行修正，使其對分選密度的精確度提高到0.001g／cm3。

由此進一步建立精煤產率和灰分的變化量與δ±0.1含量和分選密度變化量之間的數學模型：精煤產率變化量γ、精煤灰分變化量A 與δ±0.1含量和分選密度變化量之間的關系見式 （1）和式 （2）：

式中：γ——精煤產率變化量，%；

A——精煤灰分變化量，%；

ε——δ±0.1含量，%；

Δ——分選密度變化量，10-3g／cm3。

在實際生產中，通過模型可以計算出改變分選密度時不同δ±0.1含量對應的精煤產率和精煤灰分的影響，從而指導實際生產中各原煤分選密度的確定，進一步逼近等λ原則的最高精煤產率，提高綜合精煤產率。

4 經濟效益

太原選煤廠在西銘礦2＃和8＃煤分選過程中，通過研究兩種原煤性質的差異，改變原有配煤洗選方案，西銘礦2＃和8＃煤新舊配煤方案比較見表5。

由表5可以看出，將δ±0.1含量較大的2＃原煤分選 密 度 由1.500g／cm3提 高 到1.582g／cm3，精煤灰分由10.50%提高到12.97%，精煤產率從48.90%提高到53.98%；相應易選煤8＃分選密度由1.65g／cm3降 低 到1.55g／cm3，精 煤 灰 分 由10.50%降低到8.51%，精煤產率從70%降低到67.02%。通過配洗方案改變，合計精煤灰分仍為10.50%，但綜合精煤產率由59.45% 提高到60.50%，綜合精煤產率提高了1.05%。按太原選煤廠450 萬t／a的原煤入洗量和700 元／t精煤計算，經濟效益可增加3307萬元／a。

表5 西銘礦2＃和8＃煤新舊配煤方案對比

5 結論

（1）當兩種原煤性質差異較大時，采用單洗配裝方案可適當提高難選煤的精煤產率和灰分，降低易選煤精煤產率和灰分，可以進一步逼近等分界灰分分選，提高綜合精煤產率。

（2）當分選密度變化時，δ±0.1 含量直接影響精煤產率和灰分的變化幅度，δ±0.1含量越大，精煤產率的變化幅度越大，精煤產率變化幅度越大于精煤灰分的變化幅度。

（3）建立了精煤產率和灰分的變化量與δ±0.1含量和分選密度變化量之間的數學模型，指導實際生產中各原煤分選參數的確定，逼近等分界灰分分選，提高精煤產率，經濟效益明顯。

［1］ 郝鵬梅.中國煤炭產業中長期發展趨勢預測 ［J］.中國煤炭，2012 （8）

［2］ 劉武.新建選煤廠配煤入洗的研究 ［J］.煤炭加工與綜合利用，2007 （3）

［3］ 趙愛國，李仲學.基于CF 濾波法的中國煤炭生產周期波動特征研究 ［J］.中國煤炭，2014 （1）

［4］ 朱子玉，蘭健，趙玉文等.選煤廠煤質均質化技術研究 ［J］.煤炭加工與綜合利用，2011 （2）

［5］ 劉志明，姚海生.淺析西山煤礦總公司前山礦區資源綜合利用 ［J］.山西煤炭，2003 （3）

［6］ 彭垠.選煤廠管理 ［M］.北京：煤炭工業出版社，2013

［7］ 靳樹強.布爾臺選煤廠配煤入洗方案實踐 ［J］.神東科技，2011 （1）