干河煤礦原煤排矸系統技術改造方案探討

孫友彬

（霍州煤電集團公司煤質加工部，山西 霍州 031400）

·技術經驗·

干河煤礦原煤排矸系統技術改造方案探討

孫友彬

（霍州煤電集團公司煤質加工部，山西 霍州 031400）

針對干河煤礦原煤生產情況及存在的問題，分析了原煤篩分浮沉煤質資料，對比了重介淺槽排矸工藝和動篩跳汰排矸工藝特點，比較了改造前后經濟效益，得出了采用重介淺槽排矸工藝實施系統改造的可行性。通過改造，原煤灰分從41.18%降到30.77%，改變了原煤煤質差、灰分高的現狀，保證了原煤質量合格穩定，滿足了原煤煤質管理需求，且每年可節約生產成本1 351.39萬元，投資回收期0.56年，經濟效益良好；改造同時可以充分利用原系統舊設備，降低工人勞動強度，獲得較好的社會效益。

干河煤礦；重介淺槽；排矸；技術改造；經濟效益

山西干河煤礦全稱山西霍寶干河煤礦有限公司，由山西焦煤霍州煤電集團公司和寶鋼貿易有限公司按6∶4出資組建。礦井于2004年6月開工建設，并于2008年7月投入試生產，2010年3月通過投產驗收。礦井設計可采儲量為171.50 Mt，設計生產能力為2.10 Mt／a，服務年限為58.3 a，目前實際生產能力3.0 Mt／a.

1 礦井煤質及生產現狀

干河煤礦主要含煤地層為上石炭統太原組和下二疊統山西組，主要可采煤層4層，分別為山西組1＃、2＃煤層和太原組10＃、11＃煤層。1＃、2＃煤層在井田大部形成合并煤層，平均厚度4.09 m，含有1～2層夾矸；10＃煤層平均厚度1.03 m，結構簡單，不含夾矸；11＃煤層平均厚度3.60 m，含有2～3層夾矸。1＃、2＃煤層原煤牌號為1／3焦煤，具有中低灰、特低－低硫、特低－低磷、中高－高揮發分、高發熱量、強黏結性的特點，是很好的煉焦用煤；10＃煤層原煤牌號為肥煤，具有低灰－中灰、中高－高硫、特低－低磷、高－特高發熱量、特強黏結性的特點，可作為煉焦配煤；11＃煤層原煤牌號為1／3焦煤，具有中灰、中硫、低－中磷、中－高發熱量、特強黏結性的特點，既可作動力用煤，也可做煉焦配煤。

礦井原配套建設有原煤動篩排矸系統，見圖1.

圖1 干河煤礦動篩車間工藝流程圖

礦井原煤經50 mm分級，＋50 mm再經過200 mm篩分，＋200 mm的原煤經破碎后與50～200 mm原煤混合脫泥后進入液壓動篩跳汰機，分選出塊煤和矸石。煤泥不分選，經過快開壓濾機脫水后，和塊煤一起摻入－50 mm末煤。由于動篩排矸系統在生產過程中存在液壓動篩跳汰機設備故障率高、分選效果差（矸石帶煤嚴重，一般在5%左右）等問題，該系統已廢棄停用。礦井沒有配套建設選煤廠，也沒有預留選煤廠工業場地，原煤通過汽車拉運至周邊辛置、白龍、李雅莊等選煤廠入洗。

目前，干河煤礦主要開采1＃和2＃煤層，隨著開采強度的增大以及受地質構造影響，礦井原煤煤質較差。根據統計，2014年礦井原煤平均灰分40.45%，2015年一季度礦井原煤平均灰分39.76%，遠高于31%的原煤計劃灰分。由于礦井不具備質量控制的設備設施，不僅無法保證原煤質量合格穩定，而且增加了不必要的運費。因此，必須對現有原煤排矸系統進行改造。

2 原煤煤質分析

根據霍州煤電集團2015年3月編制的《干河煤礦1＃、2＃原煤篩分浮沉試驗報告》，具體分析結果見表1～3.由于缺少10＃、11＃原煤生產大樣資料，因此，只對1＃、2＃煤層進行原煤煤質分析。

表1 原煤篩分組成綜合表（M t＝5.8%）

由表1可見：

1）原煤灰分為41.18%，與近期干河煤礦原煤煤質狀況基本相符，屬高灰煤。

2）＋200 mm含量為3.06%，基本全部為矸石，該密度級原煤含量少，可以考慮采用人工手選。

3）200～50 mm含量為12.68%，其中矸石含量10.13%，矸石含量高，如果采用人工選矸，勞動強度大，生產效率低，應采用機械排矸。

4）隨著原煤粒度的減小，原煤灰分變化不大，說明煤不易碎。而且通過簡單的篩分，并不能得到低灰的產品。

5）原煤中－0.5 mm級的產率為10.14%，原生煤泥較多，與相鄰粒度級相比灰分高，參照煤層夾矸和頂底板巖性中含泥巖和炭質泥巖的情況，矸石可能易泥化。

表2 50～25 mm粒級原煤浮沉實驗報告表

表3 25～13 mm粒級原煤浮沉實驗報告表

由表2，表3可以看出：

1）50～25 mm粒級＋1.8密度級占本級達到42.75%，灰分達到82.53%；25～13 mm粒級＋1.8密度級占本級為31.86%，灰分78.47%，說明矸石比較純凈，含量高。

2）分選密度為1.6～1.8g／cm3時，兩粒級原煤可選性均為易選，通過機械分選可以排棄純矸。

綜合表1～3可以看出：

1）分選粒度下限為50 mm時，＋50 mm粒級塊煤產率為2.70%，灰分降為16.00%；原煤產率降為86.96%，灰分降為35.10%，比排矸前灰分降低6.09%，若要達到31%的計劃灰分，需要深度排矸。

2）分選粒度下限為25 mm時，＋25 mm粒級塊煤產率為12.80%，灰分降為14.28%；原煤產率降為79.86%，灰分降為30.77%，比排矸前灰分降低10.41%，可以滿足計劃灰分要求。

3）分選粒度下限為13 mm時，＋13 mm粒級塊煤產率為27.59%，灰分為14.28%；原煤產率降為73.50%，灰分降為26.73%，比排矸前灰分降低14.75%，可以滿足計劃灰分要求。

4）為了滿足計劃灰分要求，機械排矸系統分選粒度下限需要達到25 mm或者更低。考慮到矸石易泥化以及避免后續選煤作業重復洗選等情況，分選粒度下限不易過低，以25 mm為宜。

3 工藝系統分析

目前，廣泛應用的原煤選矸工藝有重介淺槽排矸工藝和動篩跳汰排矸工藝。對兩種工藝進行對比分析：

3.1 重介淺槽排矸工藝

重介淺槽排矸工藝的分選設備為重介淺槽分選機，是利用煤和矸石的密度不同，在相對靜止的重介懸浮液中自然分層。重介淺槽排矸工藝具有以下優點：1）分選精度高，產品回收率高，入洗量大，對煤質的適應性強。根據應用實踐，重介淺槽分選機分選精度Ep≤0.03，矸石帶煤一般在1%以下（西山煤電斜溝礦選煤廠重介淺槽矸石帶煤低至0.11%），而動篩跳汰機不完善度一般在0.10左右，矸石帶煤一般在3%～5%.2）分選上限高，分選粒度寬，分選粒度范圍一般在200～13（6）mm.3）有效分選時間短，次生煤泥量低，可最大程度減輕矸石泥化程度。4）分選設備結構簡單，占地面積小，設備高度低，能耗小，易于操作維護，工藝系統自動化程度高。缺點主要是懸浮液密度高，配置困難，工藝系統復雜，設備磨損嚴重，生產成本高，與動篩跳汰排矸工藝相比，噸入洗原煤生產成本一般高3元左右。

3.2 動篩跳汰排矸工藝

動篩跳汰排矸工藝的分選設備為動篩跳汰機。動篩跳汰機以水為介質，物料主要在垂直上升的變速介質流中按密度差異進行分選。動篩跳汰排矸工藝優點：工藝系統簡單、耗水量小、煤泥水處理系統簡單、占地面積小、生產成本低，目前廣泛使用的機械動篩跳汰機對液壓動篩跳汰機進行了改進，設備故障率得到有效降低。主要缺點有：1）有效分選深度低，分選上限為300 mm時，有效分選下限一般為50 mm，最低分選下限為30 mm.2）分選精度不如重介淺槽分選機，矸石帶煤大。3）自動化程度不如重介淺槽排矸工藝。

綜上分析，重介淺槽排矸工藝和動篩跳汰排矸工藝各有優缺點，由于重介淺槽分選工藝在分選下限上能夠滿足要求，且具有減輕矸石泥化程度、分選精度高、自動化程度高等優點，設計采用重介淺槽分選工藝。

4 效益分析

4.1 兩種排矸工藝經濟效益比較

重介淺槽排矸與動篩跳汰排矸兩種工藝經濟效益比較見表4.

表4 兩種排矸工藝經濟效益比較表

由表4可見，分選粒度下限為25 mm時（＋25 mm含矸量占全級的20.14%），采用重介淺槽排矸工藝每年比動篩跳汰排矸工藝減少損失239.66萬元。

4.2 重介淺槽排矸系統建成前后經濟效益分析

重介淺槽排矸系統建成前后經濟效益比較見表5，由于周邊選煤廠均設有動篩排矸系統，運行成本及矸石帶煤損失按表4數據計算。由表5可見，重介淺槽排矸系統建成后每年可節省費用1 351.39萬元，該系統改造投資按760萬元估算，投資回收期0.56年。

表5 重介淺槽排矸系統建成前后經濟效益比較表

4.3 社會效益分析

重介淺槽排矸系統建成后，可以利用原系統設備，提高資源利用率；降低工人勞動強度，提高生產效率；同時可以減少無效運輸，起到節能減排、保護環境的作用。

5 工藝系統改造

改造工藝流程圖見圖2.

圖2 干河煤礦重介淺槽排矸車間工藝流程圖

礦井原煤經篩孔為200 mm的分級篩分級后，再經篩孔為25mm的分級篩分級，＋200 mm塊原煤經手選、破碎后與25～200 mm原煤混合，經脫泥后進入重介淺槽分選機，分選出塊煤和矸石。煤泥通過高頻篩、快開壓濾機脫水后，和塊煤一起摻入－25 mm末煤，作為最終產品。由于原設計采用動篩排矸系統，原煤準備車間狹小空間不足，需要新建原煤準備車間，以滿足工藝設備布置要求。

6 結 論

隨著干河煤礦開采強度的增大以及礦井地質條件變化，礦井原煤質量越來越無法滿足生產需求，而且增加原煤調運等生產成本大幅增加。通過對原煤排矸系統實施重介淺槽排矸系統改造，使200～25 mm原煤進入重介淺槽排矸系統進行預先排矸，可以將原煤灰分從41.18%降低到30.77%，有效保證原煤質量合格穩定，滿足原煤煤質管理需求；可以減少原煤調用費用，降低矸石帶煤損失，每年可節約生產成本1 351.39萬元；同時可以充分利用原系統設備，降低工人勞動強度，獲得較好的社會效益。由于霍州煤電集團范圍內多數礦井均與干河礦井情況類似，該工藝系統改造對于提高入洗原煤質量、降低生產成本具有借鑒意義。

［1］ 馮國富，張 蘭.DMB8013重介淺槽在斜溝煤礦選煤廠的應用［J］.山西焦煤科技，2011（5）：9－11.

［2］ 侯曉博，徐初陽，郜 超.重介質淺槽分選機在動力煤選煤廠的應用［J］.潔凈煤技術，2010，16（5）：19－22.

［3］ 郝忠強.重介淺槽在斜溝煤礦選煤廠的應用［J］.山西焦煤科技，2010（11）：45－46.

［4］ 唐善華，李越剛.重介淺槽分選機在顧橋選煤廠的應用［J］.煤質技術，2008（5）：62－64.

［5］ 梁利蘭.排矸系統改造可行性研究［J］.煤質技術，2011（4）：71－72.

［6］ 曾慶剛，廖詳國，李 平，等.塊煤重介淺槽分選機在田莊選煤廠的應用［J］.潔凈煤技術，2012，18（4）：7－9

Discussion on Technical Transformation Plan of Waste Stone Exhaust System of Raw Coal in Ganhe Coal Mine

SUN Youbin

Aiming at the production situation and the existing problems of raw coal in Ganhe coalmine，analyzes the coal property data for size test and float－sink of raw coal.Contrasts the discharge waste rock technology characteristics of densemedium shallow－slot and moving sieve jigging，and the economic benefits after the transformation are compared with the before，obtains the feasibility of carrying out system improvement by adopting dense medium shallow－slot discharge waste rock technology.By transformation，the raw coal ash reduces from 41.18%to 30.77%，the current situation of poor quality and high ash content in raw coal are changed，and ensures the stable quality of raw coal，satisfies the requirements of raw coal qualitymanagement，and can save production costs13.5139 million yuan per year，itonly takes0.56 year to recover cost，the economic benefits are good.At the same time of transformation，it can make the most of original system and old equipment，reduces the labor intensity，obtains the better social benefits.

Ganhe coalmine；Dense－medium shallow－slot；Dischargewaste rock；Technical transformation；Economic benefits

TD922

B

1672－0652（2015）06－0004－04

2015－04－18

孫友彬（1985—），男，安徽淮南人，2009年畢業于安徽理工大學，助理工程師，主要從事煤質管理、選煤生產技術管理工作（E－mail）395000961＠qq.com