漳村煤礦原煤選矸系統改造的設計思路

張信龍 張軍

（1.中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300120；2.中國礦業大學化工學院，江蘇 徐州 221116）

漳村煤礦始建于1958年，現核定生產能力4.0Mt/a。現有原煤處理工藝存在的主要問題有兩種：一是現有原煤破碎機對硬度高的矸石破碎效果差，塊煤存在過粉碎現象；二是現有原煤分級篩的處理能力小，篩分效果差。這些問題造成動篩跳汰機的入料粒度下限降低，惡化了動篩跳汰機的分選環境。當出現塊煤產率增大或塊煤中矸石含量較大時，動篩跳汰機處理能力達不到生產要求，精煤損失增加，部分矸石無法提前排出而堵塞排矸輪，或者進入到后續作業，增加重介系統的生產負擔，降低了系統的可靠性，增加了生產成本。

1 煤質特征和可選性

1.1 煤質特征

漳村煤礦批準開采3號、15-1號和15-3號煤層。現開采煤層為3號煤層，煤種為貧煤、貧瘦煤，瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井。煤質具有低灰、特低硫、可磨性好、熱穩定性好、高灰熔點和高發熱量等特點，主要作為動力煤、噴吹煤和煉焦配煤。

1.2 原煤可選性

1.2.1 資料依據及代表性評述

采用的煤質資料為《漳村煤礦篩分浮沉試驗綜合報告》（2018年3月），符合現場實際狀況，以此作為原煤可選性分析的依據。

1.2.2 原煤可選性

原煤自然級篩分組成如表1所示。原煤灰分為30.99%，硫分為0.31%，屬中高灰、特低硫煤。+50mm粒級產率為19.68%，灰分為51.56%，其中矸石產率為9.49%，矸含量大，宜進行預先排矸。50～0.5mm隨著粒度的降級，各粒級的灰分相近。0.5～0mm產率為11.17%，灰分為20.68%，原生煤泥含量較高。

2 選煤工藝

2.1 選煤方法

目前用于塊煤分選主要有重介淺槽分選機、動篩跳汰機、射線智能干選機等[1]，而智能分選機器人系統在煤炭行業應用較少。

重介淺槽分選機近年來廣泛應用于各類動力、化工用煤選煤廠的塊煤分選作業中。不過對于矸石易泥化的煤種較為不利，分選上限一般為200mm，有介質循環量大、系統復雜、生產費用較高等問題。在實際應用中，動篩跳汰排矸存在以下問題：隨著產量加大和矸石量增大，處理能力嚴重不足；矸石含量較高時，設備磨損嚴重，故障率高；分選效果不佳，矸石帶煤率高[2]。

射線智能干選機通過X或γ射線和圖像識別技術，運用深度學習算法等技術，對煤和矸進行識別，實現了對塊煤的精準識別與分選。射線智能干選機不用水、不用介、不產生煤泥，具有分選精度高、分選粒度寬、處理能力大、智能程度高、安全可靠、節能環保、項目投資成本低等特點[3-5]。

智能分選機器人系統采用卷積神經網絡技術，用視覺對煤和矸石進行深度學習，利用大數據來識別煤和矸石，模擬人工抓取動作作為執行機構，具有操作簡單、維護方便、抗惡劣環境等特點。

2018年6月，漳村煤礦采集300～50mm塊原煤共2.5t，進行X射線智能分選試驗。試驗入料塊原煤性質如表2所示，塊原煤試驗分選結果如表3所示。300～50mm塊原煤平均矸石產率為73.20%，經過X射線智能干選機分選后，干選精煤的平均灰分為11.33%，干選矸石的平均矸石帶煤率為0.73%，平均排矸率為99.36%，平均灰分為89.65%。X射線分選效果明顯，精度高，適用于漳村煤礦300～50mm塊原煤的分選。

因此，推薦采用X射線智能干選機對塊煤進行分選。

動篩跳汰機是以水為介質進行分選，以機械方式替代人工手選，減輕工人勞動強度，提高效率。

表3 塊原煤試驗分選結果表

2.2 工藝流程

改造后的工藝流程為原煤經過300mm破碎后，進行50mm分級，50～0mm混煤直接旁路，300～50mm塊煤經過X射線智能干選，塊精煤直接作為產品銷售，塊矸石經過50mm分級，篩上物去現有礦井矸石處理系統，篩下物摻入混煤。

2.3 主要工藝設備選型

主要工藝設備選型如表4所示。

表4 主要工藝設備選型表

2.4 車間工藝布置

原煤先進入原煤破碎機分級破碎，再進入到原煤分級篩，其篩上物300～50mm塊煤進入到X射線智能干選機，分選出塊精煤和塊矸石。塊精煤由帶式輸送機轉運至11號轉載點，進入到選煤廠生產系統；塊矸石進入到塊矸石分級篩，其篩上物由矸石帶式輸送機收集后，再由矸石帶式輸送機依次轉運至12號轉載點、13號轉載點進入現有矸石排放系統。原煤分級篩篩下物50～0mm混煤由刮板輸送機收集后和塊矸石分級篩篩下物一起由帶式輸送機轉運至11號轉載點，進入到選煤廠生產系統。

3 結語

在實現改善分選效果、穩定產品質量的前提下，針對漳村煤礦現有原煤選矸系統故障率高、穩定性差、分選精度差等情況，通過本次改造提高了系統可靠性、穩定了產品質量、實現了智能化生產、達到減員增效的效果。