低熱值煤再回收工藝的創新研究與應用

耿大將,馬 峰,孔春朋,馬臣靖

(1.山東新巨龍能源有限責任公司選煤廠，山東 菏澤274918；2.內蒙古能源有限責任公司 洗煤分公司四廠，山東 濟南251401)

山東新陽能源有限公司選煤廠位于山東省濟陽縣崔寨鎮境內，是新礦集團濟陽礦井的配套工程。該選煤廠為礦井型煉焦煤選煤廠，設計能力為0.9 Mt/a，系統配置能夠滿足1.3 Mt/a的生產需要。新陽能源礦井的煤種以1/3焦煤、肥煤為主，是目前國內寶貴的煉焦煤資源。選煤廠在工藝選擇時以精煤最大回收率的原則為出發點和立足點，選煤工藝為：>50 mm粒級采用動篩排矸、50～0.7 mm粒級采用無壓三產品重介質旋流器分選、0.7～0.35 mm粒級采用FBS復式流化床分選機分選、<0.35 mm采用浮選柱分選、尾煤濃縮壓濾的聯合工藝[1-2]。

1 工藝現狀

由于新陽能源煤礦井下煤層多，煤質復雜，主井提升不具備分倉入選的條件，導致入選原煤性質復雜。選煤廠主選設備采用無壓三產品重介質旋流器，其分選出精、中、矸三種產品，經技術檢查分析，其二段分選效果較差，矸石帶煤率較高[3]。矸石產品經脫介后直接進入矸石帶式輸送機運至矸石倉，沒有被再次回收利用，造成了煤炭資源的浪費和嚴重的經濟損失。

為了提高選煤廠小時處理能力，降低矸石帶煤率，對無壓三產品重介質旋流器的結構進行優化。通過對二段旋流器底流口大小和中煤管深入長度進行改造，處理能力滿足了生產條件，一段分選EP值為0.03 g/cm3，分選效果較好，但二段分選效果依舊不理想，矸石帶煤率仍然達到5%。首先對矸石產品進行篩分試驗分析[4]，結果見表1。

表1 矸石篩分試驗結果

由表1可知，矸石產品中各個粒級發熱量不一樣，其中<6 mm粒級的物料灰分相對偏低，發熱量達到4.70 MJ/kg，可以看出該粒級矸石含煤量以及矸石再回收利用價值較高。為此，有必要對該粒級矸石回收利用作進一步研究分析，從而提出低熱值煤再回收利用的工藝。

2 工藝改造可行性分析

新陽能源煤礦配套有電廠、磚廠，中煤產品主要用作電廠發電使用，矸石運至磚廠進行燒制。原有工藝中煤產品由中煤脫介篩篩上物和中煤泥高頻篩篩上中煤泥組成，平均中煤灰分在40%左右，發熱量為16.32 MJ/kg，其完全超出電廠的發熱量要求。通過表1可知，矸石產品中<6 mm粒級的矸石發熱量達到4.70 MJ/kg，矸石中的這一部分低熱值煤摻雜到中煤中是可行的[5]。

根據試驗研究，不同中煤灰分與發熱量的關系見表2。

根據表2數據可以得出不同灰分下的中煤發熱量，結合電廠實際情況，中煤發熱量達到14.23 MJ/kg最為合適，即摻配后中煤灰分在45%左右經濟效益最大。

表2 中煤灰分與發熱量關系

在實際生產中，<6 mm粒級矸石產率占原煤的6.71%，如果將這部分矸石全部回收利用，灰分將會超過最大限值45%，發熱量將會降至電廠要求限額以下，所以在實際生產中這部分矸石只能被部分回收。為了合理摻雜矸石低熱值煤，通過測算，若保證最終中煤灰分在45%以下，要求在工藝改造過程中<6 mm矸石摻配比例≤2.27%。

3 工藝改造

為了避免摻配矸石量太大導致中煤發熱量太低的情況，采用部分透篩，將矸石脫介篩出料端一段篩板換成篩縫為6 mm的篩板，用作回收低熱值煤，同時改造脫介篩篩下溜槽，在6 mm篩縫的篩板下新增篩下溜槽[6]，將<6 mm的低熱值煤收集至篩下轉載帶式輸送機，再輸送至中煤帶式輸送機摻入中煤，最后運至電廠。

4 改造效果

通過對矸石脫介篩篩板進行調整，改造完成后中煤發熱量滿足電廠的要求，回收矸石中低熱值煤效果明顯。

4.1 改造費用

此工藝改造的主要設備是矸石脫介篩，在維持現有工藝的情況下，將矸石篩出料端一段篩板換成篩孔尺寸為6 mm的篩板，同時改造篩下溜槽。另外，低熱值煤回收工藝需要增加一臺低熱值煤轉載帶式輸送機，改造費用約5萬余元。

4.2 技術指標

經過調試，工藝系統運行穩定，中煤灰分穩定在45%左右。矸石、中煤摻配前后指標對比見表3。

由表3可知，改造后中煤發熱量降至14.45 MJ/kg，完全滿足電廠發電使用要求，矸石發熱量降至2.99 MJ/kg。通過地銷產量統計，改造后的中煤產率提高至12.68%，增加了2.13個百分點，矸石產率降低至42.28%。

表3 摻配前后指標對比

另外，改造后矸石帶煤率由5.26%降低至3.67%，降低了1.59個百分點，矸石帶煤率明顯下降，低熱值煤回收效果顯著。故改造后的低熱值煤再回收工藝具有良好的矸石再利用效果[7-8]。

4.3 經濟效果

經過全面分析，低熱值煤再回收工藝有足夠的技術支持，符合現有設備運行情況。改造后中煤產率增加了2.13個百分點，中煤價格按300元/t計算，噸煤增加利潤為6.39元，按照年入選能力130萬t計算，每年可增加經濟收入830.7萬元。

5 結語

煤炭資源不可再生，必須“吃干榨盡”，隨著時間的推移，煤炭資源日益枯竭，企業的科學發展必須不斷改進，讓寶貴的資源得到更好的利用。矸石低熱值煤再回收工藝降低了矸石帶煤率，不僅讓煤炭資源得到了更好的利用，同時增加了企業經濟效益，而且該工藝同樣適用于其他類型的重介工藝選煤廠，具有推廣借鑒作用。