選煤廠煤質(zhì)特性分析與工藝研究

范瑞奇

(西山晉興斜溝煤礦選煤廠，山西 興縣 033699)

引 言

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，對我國經(jīng)濟(jì)和民生發(fā)展具有不凡的意義。煉焦煤作為煤炭的主要形式之一，可將其劃分為氣煤、肥煤、焦煤以及瘦煤等四種不同形式的煤種[1]。煉焦煤由于其獨(dú)特的性質(zhì)主要應(yīng)用于我國電力、冶金以及化工等行業(yè)中，從某種意義上來說，煉焦煤決定著我國工業(yè)體系的發(fā)展能力和我國國民生活水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國煉焦煤的儲(chǔ)量占據(jù)我國煤炭總儲(chǔ)量的28%左右。其中，氣煤所占比例最多，其次為焦煤、瘦煤以及肥煤。

由于煤炭是不可再生資源，因此對于煤炭的利用需遵循綠色開采、高效利用的原則。本文以某煤礦的選煤廠為研究對象，該煤礦所開采煤炭的類型為氣煤和1/3焦煤，該種煤具有發(fā)熱量高、結(jié)焦能力強(qiáng)的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于火力發(fā)電廠中[2]。為了提高對有效資源的利用率，降低動(dòng)力煤的比重，需針對該煤礦的現(xiàn)狀建立相應(yīng)的選煤廠，并制定匹配該選煤廠的選煤工藝，以提高精煤的比例，將煤炭的利用率達(dá)到最大化。

1 選煤廠工藝流程設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)

選煤廠選煤工藝的流程的設(shè)計(jì)直接決定著煤炭資源能夠被合理利用。煤炭資源能夠合理利用直接影響著環(huán)境效益、社會(huì)效益以及選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。影響選煤廠效益的主要因素包括選煤方法的選擇(原煤粒度特性、矸石巖性)、原煤入選粒度上限值和下限值、原煤入選方式的確定以及中間產(chǎn)物處理方式等[3]。

選煤工藝流程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指的是選煤工藝作業(yè)環(huán)節(jié)的確定以及煤炭、煤泥水、懸浮物以及水等物質(zhì)最終的去向。由于選煤廠入選原煤的密度、粒度以及牌號各不相同，因此不同原煤選煤廠的類型及選煤工藝也各不盡相同。

根據(jù)我礦區(qū)原煤的特征，可采用的分選作業(yè)流程結(jié)構(gòu)可以分為原煤不分級入選的重選流程(跳汰主選+重介旋流器再選流程、跳汰粗選+重介旋流精選流程)以及原煤分級入選中選流程(塊煤跳汰選-末煤跳汰選流程、塊煤重介選-末煤跳汰選流程、塊煤跳汰選-末煤重介旋流器選流程、塊煤重介-末煤重介旋流器選流程)。煤泥浮選流程結(jié)構(gòu)可分為兩產(chǎn)品分選結(jié)構(gòu)(一次粗選流程、帶有中間產(chǎn)物返回的掃選流程)和三產(chǎn)品分選結(jié)構(gòu)。煤泥水的處理流程可以歸納為全部煤泥水預(yù)先濃縮-浮選流程、全部煤泥水直接浮選流程以及部分煤泥水直接浮選流程等。

2 選煤廠煤質(zhì)特性分析

為保證該煤礦煤質(zhì)特性結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性，本文選用煤礦B組7、8、11槽和C組13槽即將入洗的原煤進(jìn)行采樣、制樣，注重對原煤的化學(xué)特性、發(fā)熱量、焦化特性等煤質(zhì)特性進(jìn)行分析，具體分析闡述如下。

2.1 原煤的元素及工業(yè)分析

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對該礦區(qū)B組7、8、11槽和C組13槽即將入洗原煤的元素及工業(yè)進(jìn)行分析。其中，工業(yè)分析所遵循的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 212-2008，元素分析所遵循的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T476-2008。工業(yè)及元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 煤的元素及工業(yè)分析

如表1所示：M代表水分，A代表灰分，V代表揮發(fā)分，C代表碳含量，H代表氫含量，N代表氮含量，S代表硫含量；均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 原煤發(fā)熱量分析

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對該礦區(qū)B組7、8、11槽和C組13槽即將入洗原煤進(jìn)行發(fā)熱量分析。其所遵循的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 213-2008，且上述四個(gè)槽內(nèi)的原煤發(fā)熱量統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 原煤發(fā)熱量統(tǒng)計(jì)表

2.3 原煤焦化特性分析

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對該礦區(qū)B組7、8、11槽和C組13槽即將入洗原煤進(jìn)行焦化特性分析。其所遵循的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T5449-1997，且上述四個(gè)槽內(nèi)的原煤焦化特性結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 原煤焦化特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 選煤工藝的確定

綜合分析選煤工藝流程理論基礎(chǔ)和該礦區(qū)原煤特性的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)與之相匹配的選煤工藝。選煤工藝的確定包括有對重選方式的確定、粗煤泥回收工藝的確定、浮選與煤泥水處理工藝的確定等[4]。

3.1 重選方式的確定

根據(jù)對該礦區(qū)原煤特性的分析可知，礦區(qū)原煤的牌號相近且其灰分差別不大。因此，針對該礦區(qū)的這種原煤所采用的入選方式為不分組的入選方式。綜合對比跳汰選煤、淺槽分選機(jī)分選以及重介質(zhì)選煤方式的優(yōu)劣勢以及考慮該礦區(qū)情況的基礎(chǔ)上，該礦區(qū)原煤的分選方式為重介質(zhì)分選，且其主選設(shè)備為不分級無壓三產(chǎn)品重介旋流器[5]。

3.2 粗煤泥回收工藝的確定

由于該礦區(qū)原煤的粒度較大，且煤質(zhì)較脆、易碎等特點(diǎn)，在采用不分級無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選原煤時(shí)，容易產(chǎn)生煤泥。為保證最終的選煤質(zhì)量，需為其增設(shè)一套粗煤泥回收工藝。

一般的粗煤泥分選采用設(shè)備主要有煤泥重介質(zhì)、螺旋分選機(jī)、干擾床分選機(jī)以及水介質(zhì)旋流器等設(shè)備。其中，螺旋分選機(jī)主要適用于密度較高分選，而煉焦煤的密度較低；水介質(zhì)旋流器的分選精度較低，不適用該礦難選粗煤泥；干擾床分選機(jī)對物料的密度要求較為嚴(yán)格，針對該礦區(qū)粗煤泥分選其效率較低。因此，綜合考慮該礦區(qū)粗煤泥的分選方法為采用粗煤泥重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選。

3.3 浮選與煤泥水處理工藝的確定

經(jīng)對原煤煤質(zhì)特性分析后可知，該礦原煤分選后所產(chǎn)生煤泥的粒度較大，且原煤中灰分較大，容易導(dǎo)致矸石泥化。僅有一次的浮選遠(yuǎn)達(dá)不到精煤的要求，因此在浮選入料前需對其進(jìn)行脫泥處理。

具體浮選工藝如下：將浮選入料經(jīng)過脫泥處理后進(jìn)行一次浮選操作，將一次浮選所得精煤進(jìn)入二次浮選操作，將二次浮選操作后所得精煤脫水處理后得到最終所需的精煤。而且，兩次浮選操作中均采用濃縮工藝。在充分調(diào)研市場的基礎(chǔ)上，浮選工藝所選用的設(shè)備為FJC系列煤用噴射式浮選機(jī)，加壓過濾機(jī)為GPJ型加壓過濾機(jī)；脫水設(shè)備為LWZ1400×2000型沉降過濾離心脫水機(jī)。

4 結(jié)語

選煤廠分選工藝流程的確定與原煤的特性、中間產(chǎn)物的處理方式以及原煤粒度大小相關(guān)。因此，在選煤工藝中，需對原煤的特性進(jìn)行充分研究，并結(jié)合該礦區(qū)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)與之相匹配的選煤工藝，選用相應(yīng)的分選設(shè)備、濃縮過濾設(shè)備以及脫水機(jī)等，為提供高質(zhì)量的精煤奠定基礎(chǔ)。