杜兒坪礦排矸系統(tǒng)的改造與應(yīng)用

董秀珍

(西山煤電集團(tuán)公司 質(zhì)量管理處，山西　太原　030053)

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·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

杜兒坪礦排矸系統(tǒng)的改造與應(yīng)用

董秀珍

(西山煤電集團(tuán)公司 質(zhì)量管理處，山西太原030053)

摘要杜兒坪礦目前毛煤矸石量大,原動(dòng)篩排矸系統(tǒng)已不能滿足需要，為此進(jìn)行了排矸系統(tǒng)的改、擴(kuò)建。新建了破碎、轉(zhuǎn)載皮帶、重介淺槽系統(tǒng)，并對(duì)現(xiàn)有動(dòng)篩排矸系統(tǒng)進(jìn)行重介淺槽排矸方式的改造，最終全部實(shí)施重介淺槽選矸系統(tǒng)。毛煤經(jīng)破碎至-200 mm后進(jìn)入香蕉篩進(jìn)行分級(jí)、脫泥處理，分級(jí)、脫泥后的塊原煤(200～25 mm)經(jīng)重介淺槽分選，塊煤經(jīng)過破碎至-50 mm入倉(cāng)，矸石進(jìn)入排矸皮帶上山。重介淺槽排矸系統(tǒng)運(yùn)行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，最大限度地回收和節(jié)約了煤炭資源，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞排矸系統(tǒng)；重介淺槽；動(dòng)篩排矸；改造

西山煤電集團(tuán)公司杜兒坪礦于1957年建成投產(chǎn)，現(xiàn)生產(chǎn)能力為500萬(wàn)t/年；主要煤種為貧煤和瘦煤，開拓方式為平硐、斜井綜合開拓，主斜井皮帶最大運(yùn)量為1 300 t/h.目前主要開采2#、3#、8#煤層，選矸后一部分調(diào)入太原選煤廠入洗，調(diào)入洗以2#煤為主，另一部分作為篩混煤外銷。

1改造的必要性

1) 隨著礦井開采機(jī)械化程度的不斷提高和采煤工藝的變化，毛煤矸石含量增大，當(dāng)遇到過構(gòu)造、斷層、無碳柱時(shí)，煤質(zhì)變差，原動(dòng)篩排矸系統(tǒng)已不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)需要。

2) 原動(dòng)篩排矸工藝效率低、對(duì)原煤適應(yīng)性差，矸石帶煤損失嚴(yán)重。

3) 礦井主要用戶—太原選煤廠的環(huán)保壓力對(duì)礦井原煤排矸提出更高要求，矸石需盡量外排于礦井，且可減少內(nèi)部運(yùn)力浪費(fèi)。

4) 原有動(dòng)篩跳汏機(jī)系統(tǒng)投入運(yùn)行近13年，設(shè)備老化、磨損嚴(yán)重、故障率高；動(dòng)篩自動(dòng)排矸系統(tǒng)不靈活，排矸不及時(shí)，常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，影響生產(chǎn)的連續(xù)性。

基于以上原因，采用效率高，排矸能力大的機(jī)械排矸設(shè)備—重介淺槽分選機(jī)進(jìn)行排矸已成必然。

2改造方案確定

2.1原煤資料分析

2.1.1篩分資料分析[1]

1) 2號(hào)煤原煤灰分為39.44%，屬中高灰分煤；3號(hào)煤原煤灰分為56.93%，屬高灰分煤；8號(hào)煤原煤灰分為39.94%，屬中高灰分煤。

2) 2號(hào)、3號(hào)、8號(hào)煤矸石含量分別為9.29%、25.45%、15.94%，矸石含量較大。

3) 各粒級(jí)的灰分隨粒度的降低而減小，說明原煤硬度較低，易碎；矸石不易碎，大粒度級(jí)中矸石含量較高。

2.1.2浮沉資料分析[1]

2號(hào)、3號(hào)、8號(hào)煤+2.0 g/cm3密度級(jí)含量均較高，分別為50.19%、76.51%、41.76%，50～25 mm粒級(jí)中，矸石含量較大。

2.1.3可選性分析

2號(hào)煤：當(dāng)分選密度為1.6 g/cm3、1.7 g/cm3、1.8 g/cm3、1.9 g/cm3時(shí)，可選性為中等可選。

3號(hào)煤：當(dāng)分選密度為1.7 g/cm3、1.8 g/cm3、1.9 g/cm3時(shí)，可選性為易選。

8號(hào)煤：當(dāng)分選密度為1.7 g/cm3、1.8 g/cm3、1.9 g/cm3時(shí)，可選性為易選。

2.2選煤工藝選擇

1) 針對(duì)杜兒坪礦煤質(zhì)情況及現(xiàn)行工藝存在問題，通過分析對(duì)比重介淺槽分選機(jī)、定篩跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)及重介斜/立輪分選機(jī)、淺槽分選機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)性，設(shè)計(jì)使用分選精度高、產(chǎn)品回收率高的重介淺槽分選作為該礦塊煤排矸的分選方法[2].

2) 分選粒級(jí)確定。

a) 分選粒度上限。

重介淺槽分選機(jī)理論上[2]分選上限為300 mm，當(dāng)用破碎機(jī)來控制入料粒度時(shí)，通常會(huì)有部分大于300 mm的物料通過破碎機(jī)，而這部分大顆粒一旦進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，常常引起給煤機(jī)和溜槽堵塞。此外，大塊煤或矸石在系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，對(duì)膠帶輸送機(jī)帶面、篩分設(shè)備產(chǎn)生巨大的沖擊，影響設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，為進(jìn)一步促進(jìn)部分夾矸煤解離，分選上限確定為200 mm，系統(tǒng)設(shè)置預(yù)防大粒的相關(guān)措施，控制粒度上限為200 mm.

b) 分選粒度下限。

分選粒度下限的選取通常與分級(jí)設(shè)備的最小分級(jí)粒度及分選設(shè)備的分選下限有關(guān)。

13 mm通常被認(rèn)為是干法篩分的臨界粒度，該粒度篩分時(shí)，篩分效率較低，單位面積篩面處理能力小。生產(chǎn)實(shí)踐表明，重介淺槽分選機(jī)的有效分選下限可達(dá)13 mm，同時(shí)分選粒度越低，分選效果越差。而該礦原煤通過排矸后運(yùn)至太原選煤廠進(jìn)行洗選，主選工藝為無壓三產(chǎn)品，分選上限為50 mm，可有效排除-50 mm原煤中的矸石，為了提高分級(jí)效率，提高分選效果，本設(shè)計(jì)推薦的分選下限為25 mm.25～200 mm重介淺槽分選機(jī)分選、25 mm末煤不分選、-0.5 mm煤泥壓濾。

3排矸系統(tǒng)的新建與改造

杜兒坪礦淺槽重介排矸系統(tǒng)主要由新建重介淺槽排矸車間、原動(dòng)篩排矸車間改造及煤泥水處理系統(tǒng)組成，濃縮車間及泵房由濃縮池、事故水池、循環(huán)水池及藥劑庫(kù)組成，煤泥濃縮機(jī)位于原動(dòng)篩排矸車間的南側(cè)。

鑒于在重介淺槽排矸車間建設(shè)、調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，原生產(chǎn)系統(tǒng)(排矸、運(yùn)輸、存儲(chǔ))要保證正常生產(chǎn)。因此，排矸系統(tǒng)的改造工程需分兩期進(jìn)行。

一期工程：重介淺槽排矸車間在新建期間，該礦提升的毛煤仍通過原動(dòng)篩排矸車間進(jìn)行排矸作業(yè)；待重介淺槽排矸車間建成、調(diào)試完成并正常生產(chǎn)后再對(duì)動(dòng)篩排矸車間進(jìn)行改造。二期工程：對(duì)動(dòng)篩排矸車間進(jìn)行重介淺槽改造。動(dòng)篩車間改造的工藝及車間布置與新建的重介淺槽車間相同。

3.1新建重介淺槽排矸車間

新建重介淺槽排矸車間位于原動(dòng)篩排矸車間的東側(cè)，毛煤采用通過式破碎機(jī)破碎，保證重介淺槽分選機(jī)的入料上限。生產(chǎn)工藝流程為：礦井提升的毛煤經(jīng)毛煤破碎機(jī)破碎至-200 mm后進(jìn)入香蕉篩(脫泥段篩孔為6 mm，分級(jí)段篩孔為25 mm)進(jìn)行分級(jí)、脫泥處理。分級(jí)、脫泥后的塊原煤(200～25 mm)經(jīng)重介淺槽分選得到精煤和矸石。矸石經(jīng)脫介、脫水后經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至矸石山堆放；精煤經(jīng)脫介、脫水進(jìn)入分級(jí)破碎機(jī)破碎到-50 mm后，與香蕉篩篩下物(-25 mm)混合通過帶式輸送機(jī)運(yùn)至原煤倉(cāng)存儲(chǔ)，倉(cāng)中原煤通過火車運(yùn)至太原選煤廠進(jìn)行洗選。精煤固定篩篩下的合格介質(zhì)，經(jīng)分流后大部分和精煤、矸石脫介篩篩下合格介質(zhì)一起返回合格介質(zhì)桶。分流出的少部分合格介質(zhì)與精煤脫介篩、矸石脫介篩下的稀介質(zhì)一起進(jìn)入磁選機(jī)磁選，磁選精礦返回合格介質(zhì)桶，磁選尾礦作為脫泥篩噴水。

香蕉篩脫泥段的篩下煤泥水經(jīng)振動(dòng)弧形篩、末煤離心機(jī)回收后，與篩末煤及破碎后的塊精煤一起運(yùn)至原煤倉(cāng)存儲(chǔ)、外運(yùn)。振動(dòng)弧形篩篩下水、末煤離心機(jī)離心液、筒倉(cāng)上下及裝車樓所產(chǎn)生的污水經(jīng)煤泥濃縮機(jī)濃縮，煤泥濃縮機(jī)溢流水循環(huán)使用，底流用泵輸送至重介淺槽排矸車間經(jīng)快開壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后的煤泥經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至原煤倉(cāng)存儲(chǔ)。

該礦補(bǔ)加介質(zhì)采用合格磁鐵礦粉，不設(shè)分級(jí)和磨礦作業(yè)。在重介淺槽車間內(nèi)設(shè)置介質(zhì)庫(kù)，采用起重電磁鐵吸盤將磁鐵礦粉吸入濃介桶內(nèi)，加水稀釋，配好濃介質(zhì)后用泵打入合格介質(zhì)桶。

煤泥水、煤倉(cāng)上下水及裝車樓產(chǎn)生的污水經(jīng)濃縮機(jī)進(jìn)行處理，濃縮機(jī)底流經(jīng)泵揚(yáng)至重介淺槽排矸車間內(nèi)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后作為最終產(chǎn)品入原煤倉(cāng)存儲(chǔ)。濃縮機(jī)溢流作為循環(huán)水供全廠使用[3].

3.2動(dòng)篩排矸車間的改造

改造方案：重介淺槽排矸建設(shè)、試運(yùn)行期間，對(duì)動(dòng)篩車間進(jìn)行局部改造。改造301皮帶機(jī)頭溜槽、311原煤轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶。拆除動(dòng)篩跳汰機(jī)、透篩物脫水篩、透篩物斗提機(jī)；安裝重介淺槽分選機(jī)、脫介篩、磁選機(jī)、桶、泵；拆除2號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)內(nèi)的破碎機(jī)移至動(dòng)篩車間內(nèi)，作為塊精煤破碎機(jī)使用。其余設(shè)備仍維持不變，以減少對(duì)原系統(tǒng)正常生產(chǎn)的影響。

改造后的主要生產(chǎn)工藝為：原煤通過301皮帶機(jī)頭溜槽后，既可以給料至原有的動(dòng)篩原煤分級(jí)篩，也可給料至帶式給煤機(jī)運(yùn)至新建重介淺槽排矸車間。將311原煤轉(zhuǎn)運(yùn)帶式輸送機(jī)尾部延伸至重介淺槽排矸車間，重介淺槽車間末煤、經(jīng)破碎后的塊精煤、煤泥通過該皮帶運(yùn)至原煤倉(cāng)存儲(chǔ)。

當(dāng)井下開采遇到無煤帶，主井提升物料為矸石時(shí)，提升的矸石不經(jīng)過破碎機(jī)，直接經(jīng)旁路給至301皮帶運(yùn)至動(dòng)篩車間，在301機(jī)頭經(jīng)分叉溜槽給料至矸石皮帶，運(yùn)至矸石山堆放。

當(dāng)主井提升物料為毛煤，原煤倉(cāng)內(nèi)的破碎機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，毛煤通過旁路給至301皮帶運(yùn)至動(dòng)篩車間，在301機(jī)頭溜槽處經(jīng)311帶式給料機(jī)全部運(yùn)至新建重介淺槽排矸車間進(jìn)行除大塊、洗選排矸作業(yè)。

正常生產(chǎn)時(shí)，主井提升的毛煤在原煤倉(cāng)內(nèi)經(jīng)破碎機(jī)破碎至-200 mm后，經(jīng)301皮帶運(yùn)至動(dòng)篩排矸車間，在301機(jī)頭處經(jīng)分叉溜槽一部分由改造后的動(dòng)篩排矸車間進(jìn)行洗選，另一份經(jīng)帶式給料機(jī)運(yùn)至新建重介淺槽排矸車間進(jìn)行洗選。動(dòng)篩車間改造后的工藝及車間布置與新建的重介淺槽排矸車間生產(chǎn)工藝相同[2]。

重介淺槽排矸系統(tǒng)工藝流程圖見圖1.

圖1　重介淺槽排矸系統(tǒng)工藝流程圖

4重介淺槽排矸系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1淺槽排矸系統(tǒng)運(yùn)行前、后的實(shí)際效果

2015年上半年杜兒坪礦外銷商品煤及調(diào)入洗原煤的數(shù)質(zhì)量完成情況見表1.

表1　外銷商品及調(diào)入洗原煤在淺槽使用前、后的數(shù)質(zhì)量情況表

4.2經(jīng)濟(jì)效益[3]

4.2.1使用淺槽后多回收煤炭的效益

動(dòng)篩排矸密度小于1.80,精煤損失7%～8%,使用淺槽排矸重液密度小于1.70,精煤損失小于1%.

按噸原煤200元計(jì)算增加的效益；原煤按23%的煤量進(jìn)入淺槽。

淺槽的使用與動(dòng)篩相比較多回收的煤量： 500×23%×(7%-1%)=6.9萬(wàn)t

增加的經(jīng)濟(jì)效益： 200×6.9=1 380萬(wàn)元

4.2.2外銷商品煤

商品煤實(shí)行以質(zhì)計(jì)價(jià),淺槽排矸系統(tǒng)使用后,商品煤熱值提高了1 813 J/g, 結(jié)算單價(jià)提高了20元/t,按全年外銷商品煤183萬(wàn)t(年計(jì)劃)計(jì)算,銷售收入可增加3 660萬(wàn)元。

4.2.3增加的介質(zhì)消耗

噸原煤介耗按0.3 kg/t計(jì)算，原煤按23%的煤量進(jìn)入淺槽，1 t介質(zhì)1 300元，增加的介質(zhì)消耗為: 1 300元/t=1.3元/kg。

介質(zhì)消耗增加的成本： 0.3 kg/t×5 000 000 t×23%×1.3元/kg=448 500元≈44.9萬(wàn)元。

綜合以上，可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益：3 660+1 380-44.9=4 995.1萬(wàn)元。

4.3社會(huì)效益

重介淺槽排矸的運(yùn)行，完成了調(diào)太原選煤廠入洗的原煤預(yù)排矸過程，控制了太原選煤廠外排矸石量，防止矸石污染環(huán)境，滿足了保護(hù)生態(tài)和環(huán)境的要求，并且提高了入洗原煤質(zhì)量及洗選效率。

5結(jié)論

實(shí)踐證明：淺槽排矸系統(tǒng)運(yùn)行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，矸石帶煤量減少，最大限度地回收和節(jié)約了煤炭資源。應(yīng)用該排矸系統(tǒng)，杜兒坪礦全年經(jīng)濟(jì)效益合計(jì)可達(dá)約4 995.1萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)

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Transformation and Application of Gangue Discharge System in Du'erping Coal Mine

DONG Xiuzhen

AbstractAt present, the amount of gross coal gangue in Du'erping mine is large, the original moving sieve gangue discharge system already cannot satisfy the need, so changes and expands the gangue discharge system. Build the crusher, transfer belt, dense medium shallow slot system. Transform the existing moving sieve gangue discharge system into the way of dense medium shallow slot discharging gangue. Finally, all implements dense medium shallow slot gangue discharge system. Gross coal is classified and deslimed entering the banana screen after crushing to -200 mm. Raw coal block (200～25 mm) is separated through dense medium shallow slot. Lump coal is put in storage after crushing to -50 mm. Gangue is send to the conveyor belt. Dense medium shallow slot gangue discharge system runs reliably, product quality is stable, recycles and saves coal resources farthest, economical benefits are remarkable.

Key wordsGangue discharge system; Dense medium shallow slot; Moving sieve gangue discharge; Transform

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

(E-mail)1494825448@qq.com

中圖分類號(hào)：TD922

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-0652(2016)01-0004-04

作者簡(jiǎn)介：董秀珍(1970—)，女，山東定陶人, 2014年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)函授，工程師，主要從事煤質(zhì)管理工作(E-mail)630337083@qq.com 李月英(1970—)，女，山西定襄人，1992年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)，工程師，主要從事選煤廠機(jī)電設(shè)備管理工作

收稿日期：2015-10-13 2015-09-22