王行莊礦選配煤及儲裝運系統工藝設計

張龍鑫

(中國煤炭科工集團 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山467000)

王行莊煤礦隸屬中煤資源發展集團公司，設計能力為1.20 Mt/a。煤礦于2004年9月開工建設，2009年2月正式投產。礦井生產煤炭由主立井箕斗提升至地面后，由帶式輸送機轉載進入篩分樓進行揀矸除雜。揀矸后原煤運載至礦井露天儲煤場緩存，后由汽車外銷或由汽車運至礦井北部約2 km處的馬寨裝車站臺后，由鏟車裝列車外銷。該生產方式生產的產品單一，產品附加值低，生產效率低，生產成本高，環保不達標。為保證企業可持續發展，需配套建設選煤廠，完善生產工藝[1]。王行莊煤礦儲裝運及選配煤系統工程主要建設在距離礦井北部2 km的馬寨裝車站預留場地內，主要包括輸煤系統、分選系統、配煤系統、裝車系統。輸煤系統在于解決礦井至馬寨裝車站汽車短途運輸的成本高、環保不達標、道路安全隱患大的問題；分選系統是為王行莊煤礦配套建設具有1.20 Mt/a分選加工能力的選煤廠，以增加產品附加值；配煤系統是借助王行莊煤礦得天獨厚的地理優勢與鐵路運輸資源，形成一定規模的配煤加工能力，解決銷售產品結構單一的問題，更好的拓展市場；裝車系統建設的目的之一是解決裝載機在露天站臺裝車揚塵、污染環境的問題，二是解決其裝車效率低、裝車費用高的問題。

1 輸煤系統設計

輸煤通道采用管狀帶式輸送機，最大運量為450 t/h，管徑為300 mm，帶速為3.15 m/s，輸送機水平長度為1 700 m，平均支高為4.5 m，采用垂直拉緊和絞車張緊方式，機頭驅動，沿王行莊煤礦進礦公路東側自南向北線性布置，途中跨越煤礦內部道路2次，鄉村道路4次，省道1次，高壓線下通過6次，線路布置、與相關建構筑物限界均滿足相關規范[2-3]。機尾位于礦井落煤點下部；機頭布置在馬寨裝車站預留場地內，在S323省道以北100 m處。

2 分選系統設計

2.1 煤質資料分析

設計所采用的煤質資料，來源于河南省煤炭質量監督檢驗中心2017年編制的王行莊煤樣報告，并綜合考慮鄰近的趙家寨煤礦原煤特性進行校正。王行莊煤礦主要可采煤層為二1煤層，部分開采二3煤層。二1原煤為低灰、特低硫、低揮發分、微粘結性或無粘結性的貧瘦煤、貧煤；二3原煤為特低灰、特低硫、低揮發分、微粘結性或弱粘結性的貧瘦煤、瘦煤。該原煤泥化程度低，其篩分和浮沉試驗結果，見表1-表3 。

表1 原煤篩分試驗結果Table 1 Raw coal screen analysis %

表2 50～1 mm粒級原煤浮沉試驗結果

表3 1～0.25 mm粒級原煤浮沉試驗結果Table 3 Float-and-sink data of 1-0.25 mm raw coal %

分析表1可知：該原煤煤質易碎，細粒煤所占比例較大；分析表2可知：各密度級的產率呈兩頭大中間小的規律，說明通過分選，能生產出優質精煤；分析表3可知：<1.5 g/cm3密度級產率為76.69%，灰分為9.05%，>2.0 g/cm3密度級產率為13.29%，灰分為76.26%，浮沉組成中輕產物含量多。

2.2 選煤方法

通過分析煤質資料，此煤種粒度偏細，若主選工藝采用跳汰分選，因跳汰機不完善度較高，會造成分選精度差；通過計算機模擬，當精煤灰分均為10.50%時，重介質旋流器分選的精煤產率比跳汰選高出3～5個百分點，建議主選工藝采用重介質旋流器分選[4]；該煤種煤泥含量較高，為減小后續生產系統設備型號、降低運營成本、節省投資、保證介耗，設計推薦選前脫泥工藝；該煤種較脆易碎，同時為簡化工藝，宜采用脫泥無壓三產品重介質旋流器的分選工藝[5-7]。

當要求1～0.25 mm粒級原煤分選精煤灰分≤10.50%時，理論分選密度為1.697 g/cm3，精煤理論產率為82.97%，δ±0.1含量為3.58%，可選性為易選；當要求分選精煤灰分≤9.50%時，理論分選密度為1.555 g/cm3，精煤理論產率為79.38%，δ±0.1含量為13.20%，可選性為中等可選。TBS最佳分選粒級為1.0～0.25 mm，入料粒度上下限之比以4∶1為宜，分選密度在1.4～1.9 g/cm3之間。TBS在周邊選煤廠，如梁北選煤廠、泉店選煤廠等廣泛應用，使用效果好，粗精煤回收率高，灰分穩定，生產成本低，因此，粗煤泥建議采用TBS分選[8-9]

機械攪拌式浮選機對細煤泥入浮粒度適應性強，性能穩定可靠，管理方便，單臺處理能力大，在周邊選煤廠應用廣泛且效果較好[10-11]。本設計對細煤泥的處理推薦使用機械攪拌式浮選機。

最終設計方案采用的選煤工藝為：原煤采用篩孔為1 mm的脫泥篩預先脫泥，50～1 mm粒級煤采用無壓三產品重介質旋流器分選，1.0～0.25 mm粒級煤采用TBS分選，0.25～0 mm粒級煤泥采用機械攪拌式浮選機分選，浮選精煤采用加壓過濾機回收，浮選尾煤采用濃縮、壓濾回收[12-14]。

2.3 主要單位工程

分選系統主要包括主廠房、入選原煤緩沖倉、濃縮車間、壓濾車間、空壓機房、浮選藥劑庫等。主廠房是集原煤脫泥、無壓給料三產品重介質旋流器分選、TBS分選、產品脫介脫水，介質回收、粗煤泥回收、浮選、浮選精煤加壓過濾于一體的聯合建筑。考慮到本廠煤泥量較大，濃縮車間設置φ30 m濃縮池2座，一用一備。

3 配煤系統設計

工程設計一座外來煤儲煤場：60 m×100 m鋼網架結構封閉儲煤場，設計儲量30 000 t,兼具外來煤、分選后中煤、礦井準備后的原煤存儲及其相互摻配、原煤返選緩存的功能。內設四個受煤坑，受煤坑下配變頻給料機，其中2個作為粗配作業的受煤坑，配合返煤裝車系統生產使用；另外2個作為摻配返選受煤坑，配合分選系統生產使用[15-16]。

工程設計3個φ18 m圓筒倉,每個儲量5 000 t，筒體高為36 m，每個倉下設4個漏斗并配置4臺給料機(其中2臺為變頻給料機)。3個圓筒倉1個用作精煤倉，1個用作外來煤倉，1個用作礦井原煤倉，這三個倉也可作為配煤系統的精配倉，同時，也是火車裝車前的緩存倉。

配煤生產工藝流程包括：外來煤翻卸，初步檢測后分點堆放，取樣化驗、計算配比，外來煤取料輸送、混合摻配，最終產品的檢測、反饋調整、外運等。

4 裝車系統設計

王行莊煤礦設計能力1.20 Mt/a，日均生產約3 600 t。原為露天裝車站臺，站臺堆煤，裝載機裝車，污染環境，效率低下。本設計通過建設裝車點裝車,設定裝1列車為60節車皮，車皮型號C60/C62/C64/C70,裝煤凈重為3 600～4 200 t/列車。在馬寨站3、4道有限長度中部設1個火車裝車點(2個裝車漏斗)，可實現2股道同時裝車。空車由東部頂入4道，將車尾頂至4道裝車點后將整列車(60節)從中部解列，車頭牽出東30節空車，再頂入3道裝車點；解列后的空車到位后，各道車皮通過準軌鐵牛向西牽引移動；裝車緩存倉中的商品煤通過給料機、帶式輸送機運至火車裝車點后平均分配至兩個裝車漏斗，通過裝車簸箕裝車。裝車點下股道設置動態電子軌道衡進行稱重，直至將各車皮裝滿；最后由車頭向西牽引組列完成裝車，牽出車站，整個裝車過程約為2 h。裝車系統配套完善的平煤、牽引、稱重、抑塵裝置。

5 結語

王行莊煤礦儲裝運及選配煤系統工程包含原煤運輸、儲存、分選、裝車4個系統，具有系統功能完善、輸煤高效環保、配煤工藝精準穩定、分選工藝靈活可靠、裝車方便快捷的優點。儲裝運及選配煤系統工程建成后，提高了企業的煤炭物流效率，保證了煤炭的清潔生產和運輸，滿足了煤質變化后的市場需求，不僅能給企業帶來巨大的經濟效益，還能帶來巨大的社會效益。