山西神州煤業(yè)有限責(zé)任公司選煤廠擴(kuò)能改造實(shí)踐

王 宏

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，平頂山 河南 467002)

山西神州煤業(yè)有限責(zé)任公司選煤廠隸屬于太原煤炭氣化(集團(tuán))有限責(zé)任公司，是一座原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.60 Mt/a的礦井型選煤廠，于2004年10月建成投產(chǎn)。該廠洗選工藝為 <50 mm粒級(jí)部分由預(yù)先脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選、粗煤泥由φ350 mm濃縮旋流器和高頻篩回收，并摻入精煤、細(xì)粒煤泥浮選回收、浮選精礦由加壓過(guò)濾機(jī)回收，并摻入精煤、浮選尾礦濃縮、壓濾回收。該選煤廠主要洗選4號(hào)煤，屬低中灰、特低硫、特低磷的焦煤，另有少量肥煤。精煤產(chǎn)品供公司內(nèi)部焦化廠煉焦使用，中煤產(chǎn)品供周邊電廠使用。多年生產(chǎn)實(shí)踐表明，生產(chǎn)工藝適合該礦煤質(zhì)分選，且能夠高效生產(chǎn)合格產(chǎn)品煤。

由于礦井的生產(chǎn)現(xiàn)狀和生產(chǎn)接替的要求，同時(shí)后續(xù)將開(kāi)采下組8號(hào)、10號(hào)煤層。礦井開(kāi)采8號(hào)、10號(hào)煤層的礦井開(kāi)采能力為1.20Mt/a，而選煤廠原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.60 Mt/a，選煤廠洗選能力已嚴(yán)重制約選煤廠和礦井的發(fā)展，為了滿(mǎn)足礦井生產(chǎn)需要和洗選要求，提高企業(yè)煤炭產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，需要對(duì)選煤廠進(jìn)行擴(kuò)能改造。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

(1)煤質(zhì)存在變差趨勢(shì)。該選煤廠入選原煤為該礦原煤，目前礦井開(kāi)采4號(hào)煤層，4號(hào)煤以低中灰、特低硫、特低磷的焦煤為主，另有少量肥煤。在選煤廠擴(kuò)能改造后，主要入選還未開(kāi)采的8號(hào)、10號(hào)煤層原煤，8號(hào)煤以焦煤為主，瘦煤次之，10號(hào)煤以瘦煤為主，另有少量焦煤。8號(hào)煤、10號(hào)煤儲(chǔ)量大，但均以中灰、中高硫煤為主，原生煤泥的含量較高(約14%)，加上分選過(guò)程中的次生煤泥，煤泥總量約占全樣的20%以上。

(2)礦井生產(chǎn)能力與現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)能力不匹配。礦井現(xiàn)開(kāi)采4號(hào)煤層，4號(hào)煤層保有資源量10.99 Mt，可采儲(chǔ)量為4.5 Mt左右，剩余服務(wù)年限為2～3年；4號(hào)煤層劃分為6個(gè)采區(qū)，目前前五個(gè)采區(qū)已開(kāi)采完畢，且六采區(qū)已開(kāi)始回采。生產(chǎn)接替后，后續(xù)將開(kāi)采8號(hào)、10號(hào)煤層。礦井8號(hào)、10號(hào)煤層開(kāi)采能力達(dá)到1.20 Mt/a，而選煤廠原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.60 Mt/a，已不能滿(mǎn)足礦井生產(chǎn)需要。因此，必須對(duì)現(xiàn)有配套選煤廠進(jìn)行改造升級(jí)，才能滿(mǎn)足洗選要求。

(3)原有生產(chǎn)工藝存在問(wèn)題。原設(shè)計(jì)采用φ350 mm濃縮旋流器和高頻篩回收粗煤泥，煤泥重介旋流器一般是與選前不脫泥重介旋流器分選工藝配套使用的，由于煤泥重介分選精度差，效果不穩(wěn)定，難于正常操作管理，目前已不適應(yīng)現(xiàn)有生產(chǎn)的要求，需要對(duì)其改造。

該選煤廠采用一臺(tái)60 m2加壓過(guò)濾機(jī)對(duì)浮選精礦進(jìn)行回收，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，加壓過(guò)濾機(jī)能耗較大，生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用和故障率居高不下，容易影響生產(chǎn)運(yùn)行，當(dāng)細(xì)粒級(jí)物料含量較大時(shí)，設(shè)備使用效果較差[1-3]，結(jié)合該廠的實(shí)際應(yīng)用情況，需更換新設(shè)備。

2 生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)能改造方案

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

根據(jù)入選原煤煤質(zhì)情況和公司對(duì)產(chǎn)品要求，該選煤廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確定為：

精煤：Ad≤10%，Mt≤12%，供本公司煉焦；

中煤：Ad=25%～50%，Qgr.d≥14.64 MJ/kg，供給周邊電廠；

煤泥：Ad=35%～50%，民用；

矸石：綜合利用。

2.2 工藝流程

三產(chǎn)品重介旋流器分選技術(shù)在我國(guó)煉焦煤選煤廠已非常成熟普遍[4-5]。原設(shè)計(jì)預(yù)先脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器生產(chǎn)運(yùn)行效果較好，仍適應(yīng)于本次選煤廠的改造，車(chē)間內(nèi)部改造可以利用原系統(tǒng)通道。

目前，粗煤泥分選主要有煤泥重介旋流器、螺旋分選機(jī)、TBS干擾床三種工藝。螺旋分選機(jī)分選精度較差，常用于動(dòng)力煤選煤廠的降硫、煉焦煤選煤廠的粗煤泥降灰過(guò)程，但實(shí)際使用效果并不理想[6-7]。TBS干擾床一般與選前脫泥重介旋流器分選工藝配套使用，動(dòng)力消耗低，產(chǎn)品回收率高，可以減少入浮煤泥量，降低浮選生產(chǎn)成本[8-9]。該選煤廠煤泥含量較高，原設(shè)計(jì)的濃縮旋流器高頻篩工藝已不適應(yīng)現(xiàn)有生產(chǎn)需要，因此，粗煤泥分選采用TBS干擾床分選。

目前回收浮選精煤的快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)應(yīng)用較為廣泛，其具有單臺(tái)處理能力大，對(duì)物料性質(zhì)變化不敏感；設(shè)備故障低，生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用低；適宜處理極細(xì)物料(理論上可達(dá)0 mm)的優(yōu)勢(shì)，是細(xì)粒回收、洗水閉路循環(huán)的把關(guān)設(shè)備[10-12]。結(jié)合車(chē)間空間及生產(chǎn)需要，在原有加壓過(guò)濾機(jī)的基礎(chǔ)上，新增一臺(tái)500 m2的快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)。

綜上所述，選煤廠擬采用的原則流程如圖1所示。原煤采用0.75 mm振動(dòng)篩脫泥，50～0.75 mm粒級(jí)原煤采用有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，0.75～0.25 mm粗煤泥由TBS干擾床分選，細(xì)煤泥采用浮選回收，浮選精礦由加壓過(guò)濾機(jī)+快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)回收，濾液濃縮后采用壓濾機(jī)回收，該工藝流程先進(jìn)、可靠，且實(shí)現(xiàn)了洗水閉路循環(huán)。

2.3 改造內(nèi)容

在符合我國(guó)現(xiàn)行煤炭工業(yè)政策及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合該選煤廠具體情況，以節(jié)省占地、節(jié)約投資為前提，合理利用現(xiàn)有場(chǎng)地、建(構(gòu))筑物及設(shè)備，通過(guò)提升設(shè)備處理能力，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能改造工程。

2.3.1 提升設(shè)備處理能力

來(lái)煤和產(chǎn)品煤皮帶通過(guò)更換驅(qū)動(dòng)裝置提升運(yùn)力，將主廠房主選設(shè)備如原煤脫泥篩、三產(chǎn)品旋流器、脫介篩全部更新；為了解決脫介能力及篩面布料不均勻的問(wèn)題，中煤、矸石脫介不再共用一臺(tái)脫介篩；磁選機(jī)、精煤離心脫水機(jī)、煤泥離心脫水機(jī)、分級(jí)旋流器等設(shè)備來(lái)自集團(tuán)內(nèi)部其它選煤廠閑置設(shè)備。

2.3.2 改擴(kuò)建工程

主要擴(kuò)建改造工程包括：準(zhǔn)備車(chē)間、主廠房(含介質(zhì)庫(kù)、浮選系統(tǒng)、粗煤泥分選系統(tǒng))、壓濾車(chē)間(車(chē)間西側(cè)擴(kuò)建一套壓濾系統(tǒng))、相關(guān)棧橋。為了增加中煤、矸石的緩存時(shí)間，緊鄰中矸倉(cāng)新建新倉(cāng)。在現(xiàn)有的2臺(tái)φ18 m濃縮機(jī)基礎(chǔ)上，緊鄰主廠房增加一座容積600 m3的事故水池，以實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。

圖1 選煤廠原則流程圖

3 改造效果

該選煤廠技術(shù)改造工程已進(jìn)入施工階段，預(yù)計(jì)于2019年初完成。改造后，選煤廠洗選能力可達(dá)到1.20 Mt/a，凈增0.6 Mt/a，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性將進(jìn)一步增加。根據(jù)臨近礦區(qū)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際煤炭售價(jià)水平及煤炭供需情況，結(jié)合選煤廠產(chǎn)品方案和煤質(zhì)，綜合未來(lái)煤炭市場(chǎng)的價(jià)格波動(dòng)及附加費(fèi)用等諸多因素，選煤廠生產(chǎn)10號(hào)原煤的預(yù)測(cè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及價(jià)格見(jiàn)表1。選煤廠達(dá)產(chǎn)后煤炭銷(xiāo)售收入將增加17 526.0萬(wàn)元，項(xiàng)目預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益良好。

表1 10號(hào)原煤的預(yù)測(cè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及價(jià)格

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)選煤廠生產(chǎn)能力與礦井生產(chǎn)能力不匹配及煤質(zhì)變化等問(wèn)題，在確定改造目標(biāo)后，制定出改造方案，對(duì)限制生產(chǎn)能力的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和生產(chǎn)工藝優(yōu)化。選煤廠擴(kuò)能改造完成后，生產(chǎn)規(guī)模可由原設(shè)計(jì)0.6 Mt/a擴(kuò)能至1.20 Mt/a，不僅有利于提高企業(yè)煤炭產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也可保障煤炭生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。