高陽煤礦塊煤TDS智能干選改造分析

葛喆鑫

（山西焦煤汾西礦業集團公司高陽煤礦，山西 孝義 032306）

高陽煤礦生產能力為6.0Mt/a，礦井機械選矸車間投產至今已有十多年，由于運行時間久，設備老化嚴重，故障率大大增高。由于機械動篩跳汰機分選效果較差，導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備造成影響（包括電力與設備損耗），增大洗選系統的生產成本，造成了資源浪費與財產損失。

鑒于上述情況，為提高精煤回收率，提高系統穩定性，急需將動篩系統升級改造為分選精度高、設備故障率低的塊煤機械排矸設備。

1 現有洗選系統

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#系統分流。（1#系統）經過314圓振動篩進行250mm篩分，將毛煤中粒度大于250mm的物料經溜槽運至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的物料經過302香蕉篩進行50mm篩分。篩下末原煤經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。動篩矸石經皮帶運輸到矸石山堆放，動篩精煤破碎到50mm以下經皮帶輸送至原煤倉儲存，末煤通過斗式提升機提出后脫水，經皮帶輸送至原煤倉儲存。

1.2 洗選系統工藝

選煤廠采用重介旋流器+粗煤泥TBS/RC分選+浮選的聯合工藝流程。

1.3 產品結構

精煤（50～0mm）：焦煤。中煤（50～0mm）：電煤。

2 煤質資料設計依據

高陽煤礦洗煤廠煤質科對高陽礦東部采區進行篩分大樣試驗，試驗結果見表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，說明煤質軟且易碎，煤泥中矸石細末含量小。

3 智能干選改造

目前國內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，系統復雜，而且耗水耗介生產成本高。針對該礦，需另外新建廠房，系統復雜，投資高。

3.1 方案比較

下面就TDS智能干選機與現有的重介淺槽分選機對本廠塊煤預排矸進行技術經濟比較。

（1）系統配置

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

淺槽工藝需要借助水和介質實現對煤炭的分選，設置有產品脫水脫介、水處理及介質回收系統，系統復雜。

（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。

根據對多個運行使用選煤廠調研知，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智能干選系統年帶煤損失比淺槽系統高130.03萬元。

（3）生產成本對比

根據前述可知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智能干選系統年加工費比淺槽系統低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，則分選過程不產生煤泥，相對于淺槽一方面減輕了后續煤泥水系統的負荷，另一方面降低了后續煤泥浮選的加工成本。

經過調研，煤泥浮選及過濾加工成本約30元/t。淺槽系統的次生煤泥產率約為3%，則相比較TDS智能干選的不產煤泥，淺槽系統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智能干選系統投資為2258.66萬元，淺槽系統投資為5794.73萬元，TDS智能干選系統比淺槽系統投資低3536.07萬元，投資優勢明顯。

綜上分析，通過與動篩、淺槽的經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智能干選系統改造在1#動篩系統進行，2#動篩系統保留作為備用系統。結合重慶院對原煤篦粗工藝的改造，塊煤TDS預排矸的工藝流程為：礦井毛煤經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，執行“打煤”工藝。經TDS分選后的塊煤經現有破碎機破碎至50mm以下與滾軸篩篩下末原煤一同由原煤轉載皮帶運至現有原煤倉。TDS矸石進入新增限下篩分器進行50mm篩分，篩上進入現有矸石運輸系統，篩下進入現有原煤轉載皮帶。

當井下生產遇到過斷層或放頂煤時，塊原煤產量增大。塊原煤量大于干選機處理能力時，經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。

TD分選系統流程圖如圖1所示。

圖1 新增TDS分選系統流程圖

（2）主要工藝設備選型

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

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有規模下的正常生產需求。若煤質情況臨時變化，塊煤產量超過干選機的處理能力，則系統分流部分原煤至保留的2#動篩系統分選。

后期礦井擴能之后，為與新的礦井規模相匹配，可將2#動篩預排矸系統改造成TDS預排矸系統。系統主要設備選型表見表2。

表2 主要設備選型表

4 結 論

（1）TDS智能干選機可以對煤與矸石有效識別，通過高壓風執行系統將矸石排出，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、產品不沾水等特點。

（2）與傳統淺槽工藝相比，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勢。TDS改造方案總投資2258.66萬元，相對于淺槽排矸系統減少3536.07萬元，投資優勢明顯。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智能干選機的經濟效益比淺槽分選機高1404.06萬元/a。