新維煤礦2#層煤的可選性分析

王磊　王得濤　李俊強

摘? 要：在分析新維煤礦2#層煤質特征的基礎上，利用篩分試驗和浮沉試驗研究了該礦區煤的可選性。研究結果表明，該礦區的2#煤層為高灰、低硫無煙煤。篩分試驗報告顯示，25～13mm粒度級含量為27.667%，為主導粒級，篩分之后各粒度級水分、硫分無大的變化，但隨著粒度減小煤的灰分逐漸降低，說明煤質脆易碎。浮沉試驗結果顯示，當分選密度為1.50g/cm3時，鄰近物含量10.97%，為中等可選煤;當分選密度為1.60g/cm3時，鄰近物含量36.60%，為難選煤。在分選密度為1.70g/cm3時，鄰近物含量60.70%，為極難選煤。在分選密度為1.80g/cm3時，鄰近物含量33.51%，為難選煤。在分選密度為2.00g/cm3時，鄰近物含量3.78%，為易選煤。

關鍵詞：煤質? 可選性? 篩分試驗? 浮沉試驗

中圖分類號：TD11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（b）-0080-04

Abstract： Based on the analysis of coal quality characteristics of No.2 Coal Seam in Xinwei coal mine， the washability of coal in Xinwei coal mine was studied by screening test and float sink test. The results show that the No.2 Coal Seam in the mining area is high ash and low sulfur anthracite. The screening test report shows that the content of 25～13mm particle size is 27.667%， which is the main particle size. After screening， the moisture and sulfur content of each particle size class have no significant change， but with the decrease of particle size， the ash content of coal gradually decreases， indicating that the coal is brittle and fragile. The results of float and sink tests show that when the separation density is 1.50g/cm3， the content of adjacent matter is 10.97%， which is medium washable coal; when the separation density is 1.60g/cm3， the content of adjacent matter is 36.60%， which is difficult to be cleaned. When the separation density is 1.70g/cm3， the content of adjacent substances is 60.70%， which is extremely difficult to clean. When the separation density is 1.80g/cm3， the content of adjacent substances is 33.51%， which is difficult to clean. When the separation density is 2.00g/cm3， the content of adjacent matter is 3.78%， which is easy to clean.

Key Words： Coal quality; Washability; Screening test; Float sink test

煤的可選性是指在分選過程中獲得既定質量產品的可能性和難易程度，是選煤廠設計與洗選工藝研究的重要依據。通過對煤的可選性評價，可以選擇合理的分選方法，并對分選效果進行初步評估，而選煤廠則可根據入選原煤的可選性等級，對煤的分選效果進行評定。

在實際生產中影響煤層的可選性因素非常多，如密度、伴生礦物含量、煤層的組成成分等，以往對可選性的研究大多數是從煤層的密度和粒度特性出發的，單以粒度、密度特性作為煤層的可選性的評價依據，最終難以得到客觀的評級結果。本文以新維2#煤層為研究對象，綜合考慮井田的地質特征，對煤層可選性進行初步評價，為新維煤礦選煤廠的建設、洗選效果的評測以及經濟預測提供客觀的參考依據。

1? 井田地質特征

新維煤礦2#層煤的結構較簡單。煤層總厚度為0～2.07m，平均1.35m，屬薄～中厚煤層。煤層厚度的變化沿北東方向有明顯規律，總趨勢是中部厚而兩端薄，薄化區面積約6km2，約占煤層分布面積的29%。井田北東端煤層變薄，多為單一結構。井田的中部及西部煤層常分為上、下兩部分，上、下煤分層之間的矸石一般厚度為0.1～0.2m，巖性以灰色泥巖為主，下部煤分層是煤層的主體，一般厚度0.7～0.9m，變化較小。在226勘探線以南，為煤層可采區，可采厚度0.7～1.74m，一般1.06m，可采區面積16.5km2。煤層直接頂板一般厚3m左右，由粘土巖、泥巖和砂巖組成，常有厚度一般在0.2m左右的黑色泥巖偽頂，底板為粘土巖。

2? 煤質特征

2.1 物理性質

本井田可采煤層煤巖成分以亮煤及暗煤為主，具條帶狀及線理狀結構，層狀構造，強玻璃光澤及多屬半亮和半暗型煤，比重一般1.70左右，質地堅硬，普氏硬度一般3～4，脆度小，屬低變質階段的無煙煤。

2.2 化學性質

原煤灰分平均53.08%，水分2.18%，固定碳平均39.44%，揮發分平均7.48%，全硫0.49%，發熱量平均15.46 MJ/kg（Qgr.v.d）。

3? 可選性分析

3.1 工業分析主要指標數據（表1）

（1）水分（Mad%）：原煤分析水分（Mad）為2.18%，浮煤水分（Mad）2.86%。

（2）灰分（Ad%）：原煤灰分為53.08%，為高灰分煤;浮煤灰分為9.92%，為低灰分煤。

（3）硫分（St.d%）：原煤全硫為：0.49%，為特低硫煤;浮煤全硫為0.63%，為低硫分煤。

（4）揮發分（Vdaf）及固定碳（FCad）：原煤揮發分為9.48%，浮煤揮發分為7.22%。原煤固定碳含量39.44%，屬特低固定煤炭，浮煤固定碳含量83.57%，屬高固定煤碳。

（5）發熱量（Qgr，v，d）：分析煤樣的發熱量為15.46MJ/kg。

3.2 可選性分析

根據2#煤層篩分浮沉試驗綜合表（表2），入洗2#原煤的可選性分析如下：

從試驗報告可以看出，原煤灰分為53.08%，屬高灰分煤，其原煤硫分為0.49%，屬特低硫煤。

粒度分析：從2#原煤篩分結果報告表可知，>50mm含量為0.914%;50～25mm粒級為17.975%;25～13mm粒度級含量為27.667%，為主導粒級;13～6mm粒度級含量為18.440%，6～3mm粒度級含量為19.868%;3～1mm粒度級含量為11.832%;1～0.5mm粒度級含量為2.322%;<0.5mm含量為0.982%。從2#原煤篩分結果報告表可以看出，隨著粒度減小煤的灰分逐漸降低，說明煤質脆易碎。

從2#煤層50～0.5mm粒級原煤浮沉試驗綜合表可以看出，當分選密度為1.50g/cm3時，浮物產率為6.66%，灰分為10.66%，硫分為0.65%，鄰近物含量為10.97%，為中等可選煤;當分選密度為1.60g/cm3時，浮物產率23.39%，灰分為19.52%，硫分為0.58%，鄰近物含量36.60%，為難選煤。在分選密度為1.70g/cm3時，浮物產率43.54%，灰分為25.16%，硫分為0.54%，鄰近物含量60.70%，為極難選煤。在分選密度為1.80g/cm3時，浮物產率54.66%，灰分為28.15%，硫分為0.52%，鄰近物含量33.51%，為難選煤。在分選密度為2.00g/cm3時，浮物產率60.74%，灰分為30.26%，硫分為0.51%，鄰近物含量3.78%，為易選煤。

4? 結語

本文對新維煤礦2#煤層的可選性進行初步的評價，對選煤廠設計、選煤效果預測、以及技術經濟評估提供重要依據。初步評價得出如下結論。

在分選密度為1.90g/cm3和2.00g/cm3時，都為易選煤，且在此分選密度時浮物產率都在60%以上，浮物灰分在30%左右，沉物灰分在80%以上。因此采用跳汰工藝排出原煤中的矸石，提高煤質發熱量是可行的。

經過新維煤礦進行經濟效益分析后最終確定的產品方案要求精煤灰分<33%，硫分<0.5%。通過可選性曲線與相關數據分析，在理論分選密度為2.05g/cm3時屬于易選煤，精煤灰分為32.50%，硫分為0.46%，浮物累計產率63.50%，沉物累計產率為36.50%，沉物灰分為86.40%，因此確定最終分選密度為2.05g/cm3。

參考文獻

[1] 宋革，朱炎銘，王陽，等.徐州地區深部不可采煤層CO_2地質處置潛力分析[J].煤田地質與勘探，2015，42（4）：11-15.

[2] 魏少華.龐莊煤礦2層煤爆破參數的優化[J].煤炭技術，2016（10）：53-54.

[3] 周晶晶.高潛水位煤礦區地表沉陷信息提取研究[D].泰安：山東農業大學，2020.

[4] 王靜靜.朔里煤礦環境地質現狀評價[J].能源技術與管理，2020，45（4）：18-21.

[5] 周繼慶.煤礦防爆膠輪車失速控制方案研究[J].能源技術與管理，2020，45（4）：116-118.

[6] 郝曉貞.全國煤礦安全信息數據綜合平臺設計與實現[D].濟南：山東大學，2020.