高陽煤礦塊煤TDS智能干選改造分析

葛喆鑫

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團公司高陽煤礦，山西 孝義 032306）

高陽煤礦生產(chǎn)能力為6.0Mt/a，礦井機械選矸車間投產(chǎn)至今已有十多年，由于運行時間久，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率大大增高。由于機械動篩跳汰機分選效果較差，導(dǎo)致排出的矸石中矸中帶煤率高（矸中帶煤率4.5%），并且入洗雜物也會對選煤廠的洗選設(shè)備造成影響（包括電力與設(shè)備損耗），增大洗選系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，造成了資源浪費與財產(chǎn)損失。

鑒于上述情況，為提高精煤回收率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，急需將動篩系統(tǒng)升級改造為分選精度高、設(shè)備故障率低的塊煤機械排矸設(shè)備。

1 現(xiàn)有洗選系統(tǒng)

1.1 動篩排矸工藝

高陽礦毛煤由主斜井201皮帶自井下運出后，首先由原煤車間202主皮帶運輸毛煤到選矸樓6層301刮板機中進行1#、2#系統(tǒng)分流。（1#系統(tǒng)）經(jīng)過314圓振動篩進行250mm篩分，將毛煤中粒度大于250mm的物料經(jīng)溜槽運至308慢速皮帶人工手選除雜后通過皮帶排至矸石山，粒度小于250mm的物料經(jīng)過302香蕉篩進行50mm篩分。篩下末原煤經(jīng)皮帶運輸至原煤倉儲存，篩上物進入304機械動篩跳汰機進行動篩分選。動篩矸石經(jīng)皮帶運輸?shù)巾肥蕉逊牛瑒雍Y精煤破碎到50mm以下經(jīng)皮帶輸送至原煤倉儲存，末煤通過斗式提升機提出后脫水，經(jīng)皮帶輸送至原煤倉儲存。

1.2 洗選系統(tǒng)工藝

選煤廠采用重介旋流器+粗煤泥TBS/RC分選+浮選的聯(lián)合工藝流程。

1.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

精煤（50～0mm）：焦煤。中煤（50～0mm）：電煤。

2 煤質(zhì)資料設(shè)計依據(jù)

高陽煤礦洗煤廠煤質(zhì)科對高陽礦東部采區(qū)進行篩分大樣試驗，試驗結(jié)果見表1所示。

表1 原煤篩分試驗表

篩分資料分析：

（1）原煤灰分為41.04%，屬中高灰分煤；

（2）原煤自然級+50mm粒級含量占28.64%，灰分為64.80%，其中矸石含量占本級達到80.00%，灰分為77.51%，矸石很純；

（3）原煤-13mm粒級產(chǎn)率58.31%，說明粉末煤含量較高；

（4）各粒級灰分隨粒度減小呈降低趨勢，說明矸石較硬而煤較脆；

（5）-0.5mm煤泥含量占10.63%，灰分為23.46%，低于 3～0.5mm粒級物料的灰分，說明煤質(zhì)軟且易碎，煤泥中矸石細(xì)末含量小。

3 智能干選改造

目前國內(nèi)用于大塊煤排矸的主要工藝為塊煤跳汰機、動篩跳汰機、重介淺槽及TDS智能干選機。塊煤跳汰機、動篩跳汰機是以水為介質(zhì)進行分選，有效分選精度不如重介淺槽及TDS智能干選機。淺槽分選是傳統(tǒng)的機械排矸方法，精度相對動篩高。但存在問題是：淺槽分選必須配有水、介處理回收系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜，而且耗水耗介生產(chǎn)成本高。針對該礦，需另外新建廠房，系統(tǒng)復(fù)雜，投資高。

3.1 方案比較

下面就TDS智能干選機與現(xiàn)有的重介淺槽分選機對本廠塊煤預(yù)排矸進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

（1）系統(tǒng)配置

TDS智能干選工藝因不需借助水和介質(zhì)對煤炭分選，從而沒有產(chǎn)品脫水、脫介、水處理及介質(zhì)回收系統(tǒng)而大大簡化了工藝流程，系統(tǒng)非常簡潔。

淺槽工藝需要借助水和介質(zhì)實現(xiàn)對煤炭的分選，設(shè)置有產(chǎn)品脫水脫介、水處理及介質(zhì)回收系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜。

（2）矸石帶煤損失

由前述分析可知，TDS智能干選機矸石帶煤損失為721.09萬元/a。

根據(jù)對多個運行使用選煤廠調(diào)研知，淺槽做不到矸石完全不帶煤，大部分選煤廠淺槽矸石帶煤率約為0.5%～1%，按0.5%計。本礦塊煤矸石含量80%，精煤按860元/t計，則：淺槽帶煤損失為：171.82×80%×0.5%×860=591.06（萬元/a）。每年TDS智能干選系統(tǒng)年帶煤損失比淺槽系統(tǒng)高130.03萬元。

（3）生產(chǎn)成本對比

根據(jù)前述可知TDS加工費為338.75萬元/a。

重介淺槽噸塊煤加工費按10元計，則塊煤加工費為：10×171.82=1718.20萬元/a。則TDS智能干選系統(tǒng)年加工費比淺槽系統(tǒng)低1379.45萬元。

（4）煤泥加工費對比

由于TDS智能干選機不需借助水來對塊煤進行分選，則分選過程不產(chǎn)生煤泥，相對于淺槽一方面減輕了后續(xù)煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷，另一方面降低了后續(xù)煤泥浮選的加工成本。

經(jīng)過調(diào)研，煤泥浮選及過濾加工成本約30元/t。淺槽系統(tǒng)的次生煤泥產(chǎn)率約為3%，則相比較TDS智能干選的不產(chǎn)煤泥，淺槽系統(tǒng)需增加煤泥浮選加工成本為：171.82×3%×30=154.64（萬元/a）。

（5）投資對比

TDS智能干選系統(tǒng)投資為2258.66萬元，淺槽系統(tǒng)投資為5794.73萬元，TDS智能干選系統(tǒng)比淺槽系統(tǒng)投資低3536.07萬元，投資優(yōu)勢明顯。

綜上分析，通過與動篩、淺槽的經(jīng)濟效益比較及針對高陽礦的TDS試驗情況，推薦高陽煤礦選煤廠250～50mm粒級塊煤預(yù)排矸項目采用TDS智能干選工藝。

3.2 TDS智能干選工藝

（1）工藝流程

本次TDS智能干選系統(tǒng)改造在1#動篩系統(tǒng)進行，2#動篩系統(tǒng)保留作為備用系統(tǒng)。結(jié)合重慶院對原煤篦粗工藝的改造，塊煤TDS預(yù)排矸的工藝流程為：礦井毛煤經(jīng)200mm篦粗后，篦粗篩篩下由新增滾軸篩進行50mm分級，滾軸篩篩上物料由振動布料器布料后，進入TDS智能干選機進行分選，執(zhí)行“打煤”工藝。經(jīng)TDS分選后的塊煤經(jīng)現(xiàn)有破碎機破碎至50mm以下與滾軸篩篩下末原煤一同由原煤轉(zhuǎn)載皮帶運至現(xiàn)有原煤倉。TDS矸石進入新增限下篩分器進行50mm篩分，篩上進入現(xiàn)有矸石運輸系統(tǒng)，篩下進入現(xiàn)有原煤轉(zhuǎn)載皮帶。

當(dāng)井下生產(chǎn)遇到過斷層或放頂煤時，塊原煤產(chǎn)量增大。塊原煤量大于干選機處理能力時，經(jīng)篦粗后的井下原煤由改造后的刮板機分流至備用的2#動篩系統(tǒng)。

TD分選系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 新增TDS分選系統(tǒng)流程圖

（2）主要工藝設(shè)備選型

本著簡單實用、減少投資為原則，僅針對1#動篩系統(tǒng)進行改造，2#動篩系統(tǒng)作為備用。

① 原煤分級篩選型

礦井原煤直接進入機械選矸車間，原煤分級篩選型時要與礦井皮帶的運輸能力匹配。目前礦井原煤皮帶最大運輸量為1800t/h。

② TDS智能干選機選型

目前礦井原煤皮帶正常運輸量為1400t/h，按28.64%的塊煤產(chǎn)率計算，則所需處理的塊煤量為400.96t/h，選用兩臺B=1800mm的TDS智能干選機即可滿足現(xiàn)有規(guī)模下的正常生產(chǎn)需求。若煤質(zhì)情況臨時變化，塊煤產(chǎn)量超過干選機的處理能力，則系統(tǒng)分流部分原煤至保留的2#動篩系統(tǒng)分選。

后期礦井?dāng)U能之后，為與新的礦井規(guī)模相匹配，可將2#動篩預(yù)排矸系統(tǒng)改造成TDS預(yù)排矸系統(tǒng)。系統(tǒng)主要設(shè)備選型表見表2。

表2 主要設(shè)備選型表

4 結(jié) 論

（1）TDS智能干選機可以對煤與矸石有效識別，通過高壓風(fēng)執(zhí)行系統(tǒng)將矸石排出，具有分選精度高、矸石帶煤率小、自動化程度高、工藝簡單、加工成本低、投資低、產(chǎn)品不沾水等特點。

（2）與傳統(tǒng)淺槽工藝相比，TDS智能干選機從投資方面、分選精度及加工成本方面具有明顯的優(yōu)勢。TDS改造方案總投資2258.66萬元，相對于淺槽排矸系統(tǒng)減少3536.07萬元，投資優(yōu)勢明顯。綜合了塊煤加工成本、矸石帶煤損失及煤泥浮選及過濾成本后，TDS智能干選機的經(jīng)濟效益比淺槽分選機高1404.06萬元/a。