一緣煤業新建選煤廠方案設計分析

金前進

(潞安礦業集團公司 煤質洗選中心，山西 長治 046204)

和順一緣煤業是潞安集團2009年進行資源整合的一座礦井，礦井年生產能力為180萬t/a。現階段主采15號煤層，煤種為貧煤，具有低灰、高硫、低磷、高發熱量、低揮發分、高灰熔點等特點，是較好的動力用煤和民用煤，洗選后的精煤可作為高爐噴吹用煤。

1 新建選煤廠的必要性

1) 一緣煤業生產的原煤經簡單篩分處理后即作為電煤銷售，屬于高硫高含矸煤，若不通過洗選存在以下問題：①商品煤中有大塊矸石(含量約在40%)，商品煤發熱量低(約17.56 MJ/kg)；②由于硫分高，導致電廠脫硫成本增大，銷售壓力大；③附近地區高質量的電煤較多，市場競爭激烈。

2) 由于礦井可采煤層多，各個煤層薄厚不一，煤質波動大，原煤煤質穩定性無法保證，難以滿足質量要求。

3) 通過洗選加工可以生產部分噴吹煤、化工用煤和電煤，同時可以降低商品煤硫分，其銷售價格遠遠高于原煤，提高企業經濟效益。

考慮到礦井的長遠發展，新建選煤廠項目勢在必行。

2 方案比較

2.1 煤質資料分析和產品方案

2.1.1 煤質資料分析

通過對原煤進行篩分試驗，試驗結果如表1所示。

從表1可以看出，原煤大篩分特性如下：

表1 原煤大篩分試驗

1) 原煤灰分為45.57%，硫分3.15%，屬高灰高硫煤。

2) +50 mm粒級占31.83%，灰分為70.28%。其中可見矸石含量占到23.87%，灰分為84.04%，屬高含矸煤，且矸石很純。

3) -50 mm各粒級原煤灰分和硫分隨著粒度減小呈降低趨勢，說明原煤易碎。

4) 原煤中-3 mm的產率為25.22%，灰分為17.87%,發熱量為23.57 MJ/kg，說明粉煤含量大，且直接篩出不入洗能滿足電煤產品要求，后續工藝考慮-3 mm原煤直接篩出作為電煤產品。

5) -0.5 mm原生煤泥的產率較低為9.19%，灰分為22.94%，說明原生煤泥含量較低，但灰分低于原煤灰分45.57%，符合原煤易碎特征。

2.1.2 產品方案

根據原煤煤質及市場形勢，本設計確定產品結構及產品質量指標如下：

1) 洗塊煤(150～50 mm)，發熱量Qnet,ar≥27.18 MJ/kg，化工用煤或者地銷民用；

2) 洗混煤(-50 mm)，發熱量Qnet,ar≥22.58 MJ/kg，供電廠用煤或者鍋爐用煤；

3) 洗精煤(-50 mm)，Ad≤11.0%，硫分≤1.2%，供高爐噴吹用煤；

4) 洗矸石，Ad≥75.00%，就近綜合利用。

選煤廠的產品結構可根據煤質變化和市場需求靈活調整。

2.2 選煤方法

由于本廠產品的目標市場定為化工用煤、高爐噴吹煤和電煤，考慮到入料粒度對分選效果的影響及業主對產品粒度的要求，確定塊煤分選系統分選上限為150 mm，末煤分選上限為50 mm。由于原煤中-3mm的產率為25.22%，硫分為1.74%，發熱量為23.57 MJ/kg，-3 mm原煤直接篩出不入洗能滿足電煤產品發熱量要求，因此設計可以考慮3 mm脫粉。

根據入洗煤質資料和產品方案，進行多方案選煤方法對比。

2.2.1 塊煤動篩與重介淺槽分選比較

目前，常用的塊煤分選方法有動篩跳汰分選和重介淺槽分選。

1) 動篩跳汰分選。當原煤中塊矸含量很多，特別是矸石的巖性又屬于易泥化的泥巖或炭質泥巖時，宜采用動篩跳汰機排矸代替人工揀矸，提前將大塊易泥化矸石從系統中排除，對后續主選工藝十分有利。主要缺點：①分選密度范圍較窄，只適合高密度排矸，不適合低密度分選，因而只適用于原煤準備初步排矸或生產對質量要求不太嚴格的塊煤產品；②煤回收率明顯低于重介分選；③動篩生產過程噪音大，檢修維護工作量比重介大[1]。

2) 重介淺槽分選。重介淺槽分選技術非常成熟，主要優點：①分選粒度范圍較寬，一般情況為200～13 mm；②根據分選密度的控制重介淺槽既適合低密度分選出精煤，又適合高密度排矸；③分選精度高，產品回收率高；④結構簡單，自動化程度高，易于操作和維護[2]。

通過對比，塊煤系統分選推薦采用重介淺槽。

2.2.2 重介旋流器分選與跳汰分選的選擇

重介旋流器分選主要優點：①排矸純度高，精煤回收率高；②對煤質變化的適應性強，產品結構穩定；③自動化程度高，操作簡便。跳汰分選雖然工藝簡單、生產成本低，但有以下缺點：①分選精度遠低于重介分選工藝；②系統循環水量大，煤泥水處理系統復雜；③-6 mm以下末煤透篩損失大，產品回收率低[3]。

因此設計推薦采用重介質旋流器分選。

2.2.3 重介旋流器分選方法的選擇

目前重介旋流器分選工藝有三產品重介旋流器分選和兩段兩產品重介旋流器分選。

1) 采用三產品重介旋流器可同時生產三種產品，具有以下優點：①介質流程和工藝環節簡化，布置緊湊，對設備、管道的磨損小；②無壓入料三產品重介旋流器有利于減少矸石泥化和次生煤泥量。缺點是第二段分選密度及工作壓力不能在線任意調節和控制[4]。

2) 采用兩段兩產品旋流器生產三種產品時，優點是分選密度可以完全實現自動控制和調節，介質循環量較小。缺點是與三產品重介旋流器分選相比，多了一套介質循環系統和一套密度自動控制調節系統，增加了選煤廠投資及生產成本，在實際生產中事故多、管理難度加大[5]。

因此末煤系統分選推薦采用三產品重介旋流器。

2.2.4 粗、細煤泥的分選回收

由于本廠原煤入洗前經過3 mm脫粉，分選下限為3 mm，粗、細煤泥含量較少，粗、細煤泥不分選直接回收后摻入電煤產品，無需設置粗煤泥和細煤泥分選工藝。由于混煤作為電煤水分有一定的質量要求，因此設計推薦細煤泥采用加壓過濾機脫水。考慮到加壓過濾機濾液含有一定量的細粒級煤泥，設計備用一臺壓濾機在加壓過濾機不工作時回收細粒級的煤泥。

綜上所述，推薦該選煤廠選煤方法為：原煤篩分破碎至-150 mm，預先進行50 mm分級和3 mm脫粉，150～50 mm塊原煤采用淺槽分選，50～3 mm末原煤采用有壓給料三產品重介質旋流器分選，-3 mm原煤不分選，粗煤泥采用濃縮分級旋流器+振動弧形篩+煤泥離心機回收、細煤泥濃縮加壓過濾機脫水回收的聯合洗選工藝。

3 結 語

1) 為適應礦井發展戰略，提高產品質量，增加經濟效益，新建選煤廠項目是十分必要的。

2) 通過對選煤工藝幾種具體方案的比較，認為采用塊煤淺槽、有壓三產品重介質旋流器、粗煤泥采用濃縮分級旋流器+振動弧形篩+煤泥離心機回收、細煤泥濃縮加壓過濾機回收更適合該廠的實際情況。

3) 新建選煤廠方案要根據本廠的煤質特點、 產品質量要求等具體情況加以對比分析，最終達到工藝設計先進合理、降低投資成本和提高企業經濟效益目的。