西銘礦選煤廠原煤準備系統技術改造

李新劍

(西山煤電西銘礦選煤廠，山西 太原 030053)

隨著國家對煤炭行業政策的調整與環保治理力度加大，作為煤炭高效清潔利用的技術源頭，煤炭洗選加工具有極其重要的作用。在煤炭洗選過程中，煤泥量是一個無法忽視的問題，在國家環保政策要求下，選煤廠煤泥處理、銷售難度增大，在很大程度上影響到選煤廠正常生產運行，因此，在滿足客戶對煤質要求的前提下，對洗選工藝進行優化，減少煤泥產量成為重中之重。

1 原煤準備系統改造方案

1.1 選煤廠概況

西銘礦選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電股份有限公司，2007年12月正式投產，計劃煤炭洗選量為2.10 Mt/a。選煤工藝為50～150 mm粒級塊原煤淺槽重介分選，1～50 mm粒級的原煤重介旋流器分選，0.1～1 mm粒級粗煤泥螺旋分選機分選，小于0.1 mm的細煤泥濃縮壓濾回收。但目前主要存在以下2個問題：一是產品質量過剩，精煤產品發熱量大于用戶需求的26.36 MJ/kg，在27.20 MJ/kg以上；二是煤泥含量大，煤泥水系統負擔過重。

1.2 原煤準備系統改造前工藝

圖1 改造前工藝流程

西銘礦選煤廠原煤準備系統工藝流程如圖1所示。從圖1得知，150 mm原煤進行預先篩分，篩上物經膠帶轉載至矸石場地，篩下物經膠帶轉載至分級篩(篩孔為50 mm)進行分級，大于50 mm篩上物進入淺槽進行分選，小于50 mm篩下物進入主選系統進行分選。對篩分后50～0.5 mm粒級物料進行篩分浮沉試驗，并繪制可選性曲線，如圖2所示。由圖2可知，小于50 mm的原煤進入分選密度為1.7 kg/L的主選系統進行分選，精煤產品灰分為12%，回收率為57.4%。

圖2 工藝改造前50～0.5 mm粒級物料可選性曲線

1.3 原煤準備系統改造

交叉篩的工作原理：大小篩軸處于不同安裝角度，當物料從右至左運動時，大塊物料經大徑篩軸快速運動，而小粒級物料逐步下沉接觸篩片交叉組成的篩孔，完成透篩；在大粒級物料向左快速運動過程中，不斷沖擊、打散小粒級物料，使得物料能夠均勻分布于篩孔上，并且能夠使得篩片上微細顆粒得到自動清理。具有篩分效率高、占地面積小、篩分震動噪聲低、運行維護費用低等特點。

將原煤準備系統中預先篩分設備更換為篩孔分別為3 mm和50 mm的2段交叉篩，小于50 mm的物料進入主選系統進行分選；在原煤煤質情況較好時小于3 mm的物料直接與洗選精煤混合作為最終產品銷售；在煤質較差時與交叉篩的小于50 mm物料混合進入主洗系統進行分選。改造后原煤準備系統工藝流程如圖3所示。

圖3 改造后原煤系統工藝流程

對改造后50～0.5 mm粒級物料進行篩分浮沉試驗繪制可選性曲線，如圖4所示。由圖4可知，主選系統以1.7 kg/L的分選密度進行洗選，精煤灰分為11%，回收率為61%。

圖4 工藝改造后50～0.5 mm粒級物料可選性曲線

2 試驗結果分析及經濟效益預算

2.1 工藝改造前后50～0.5 mm粒級礦物粒度組成分析

工藝改造前后50～0.5 mm粒級礦物粒度組成見表1。據表1，原煤準備系統改造后相對于改造前各粒級灰分僅出現細微變化，50～3 mm粒級產率均有所增大，而小于3 mm粒級產率明顯減小，說明交叉篩的使用，可使大部分小于3 mm物料不入洗直接進入精煤倉，從而降低進入洗選系統的煤泥量，減輕煤泥水系統的負擔。

表1 工藝改造前后礦物粒度組成

2.2 工藝改造前后礦物形貌分析

為了更加直觀的觀察原煤準備系統工藝改造前后物料粒徑的情況，對改造前后小于50 mm粒級物料進行800倍SEM分析，結果如圖5所示。

圖5 工藝改造前后-50 mm物料SEM分析

圖5中，在掃描電鏡下觀測相同倍數的小于50 mm粒級物料出現了明顯粒徑差異，改造前物料粒徑明顯偏小，說明工藝改造后小于3 mm粒級物料明顯減少，使得煤泥量在一定程度上有所降低，減輕煤泥水洗選系統負擔。

2.3 工藝改造前后礦物組成分析

針對原煤準備系統工藝改造前后物料礦物組成變化，對改造前后小于50 mm粒級物料進行XRD分析，如圖6所示。

圖6 工藝改造后小于50 mm物料XRD

分析圖6，通過XRD圖譜分析原煤樣品中主要包含的礦物質有方解石(CaCO3)、高嶺石(Al2O3·2SiO2·2H2O)、蒙脫石(NaO3(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·8H2O)和石英(SiO2)。而工藝改造前后小于50 mm物料礦物組成出現明顯變化的是改造后物料方解石的含量明顯減少。

2.4 工藝改造前后物料發熱量分析

通過對原煤準備系統工藝改造后的篩分浮沉試驗結果總結，得到小于3 mm物料產率為17.25%，小于50 mm物料理論產率為50.48%，綜合產率為67.73%，遠大于工藝改造前精煤回收率57.4%。在實驗室條件下對工藝改造后小于50 mm精煤以及小于3 mm物料進行發熱量測定。

表2 工藝改造前后產品發熱量

據表2所示，工藝改造前后小于3 mm物料發熱量沒有明顯差異，這是因為小于3 mm物料沒有經過洗選過程，只是經過預先篩分，沒有混雜其他粒級物料；但小于50 mm精煤發熱量有著明顯差異。這是因為工藝改造后，原本進入小于50 mm粒級中小于3 mm物料經過交叉篩預先分級后直接進入精煤倉，與小于50 mm精煤混合，使總精煤發熱量有所降低，結果與XRD圖譜分析相印證。經查閱文獻[2]，煤炭中礦物組成方解石對發熱量影響最大，而石英影響最小，由此可以從理論上解釋工藝改造后小于50 mm物料發熱量降低。

2.5 經濟效益預算

分析表3可知，工藝改造后年增加精煤產量為19.54萬t，減少原煤入洗量為36.19萬t，節約洗選成本為449萬元。

表3 工藝改造前后經濟成本

綜上來看，西銘礦選煤廠經過工藝改造后洗選精煤發熱量(27.11 MJ/kg)滿足用戶需求(26.36 MJ/kg)，同時解決了煤泥量大的問題，有效地緩解了煤泥水系統的負擔，并且降低了選煤廠洗選成本，使得收益更大化。

3 結 語

(1)原煤準備系統工藝改造后精煤產率提高10.33%，原煤洗選成本降低2 736萬元。

(2)工藝改造后精煤發熱量為27.11 MJ/kg，相對于改造前有所降低，滿足用戶需求。

(3)從物料粒度組成以及SEM分析，改造后小于50 mm粒級物料有著明顯變化，煤泥量降低13.653%。