山西神州煤業選煤廠擴能改造工藝探索與實踐

謝登峰

（中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012）

山西神州煤業選煤廠屬于礦井型煉焦煤選煤廠，生產規模為0.6 Mt/a[1]。礦井擴能改造完成后，需要在現有工業場地內進行擴能改造，改造后選煤廠生產規模與礦井生產規模一致，為1.2 Mt/a。

原有選煤廠的工藝流程為：原煤50 mm 分級，+50 mm 塊原煤破碎至-50 mm；-50 mm 級原煤預先0.5 mm 脫泥后進入有壓三產品重介旋流器分選，分選出精煤、中煤和矸石三種產品，經脫介脫水后成為最終產品；精煤和中矸系統稀介質合并磁選；粗煤泥經濃縮旋流器+高頻篩回收后摻入精煤，細粒煤泥浮選回收，浮選精礦經加壓過濾機回收摻入精煤，浮選尾礦經濃縮、壓濾回收。

1 選煤廠120 萬t/a 擴能改造工藝探索

1.1 原料煤質量特征

山西神州煤業礦井改擴建完成后，其主采工作面由4 號煤層調整至8 號煤層和10 號煤層，原煤性質發生較大變化。因此，選煤廠擴能改造需要針對煤質變化進行重新設計。

1.1.1 篩分資料分析

從表1 中發現：（1）原煤灰分為18.28%，屬中灰煤。（2）原煤中+50 mm 大塊含量7.13%，灰分40.83%；大塊中可見矸含量為2.15%，屬中含矸煤；大塊中含有部分夾矸煤，大塊需破碎解離煤與矸石。（3）主導粒度級為3～0.5 mm，其含量為27.49%；原煤-13 mm 物料含量超過70%，末煤含量大。（4）各粒級原煤灰分隨著粒級的逐漸減小，灰分逐漸降低，而各粒級原煤產率呈逐漸增加趨勢，說明本礦煤質較軟、易碎。（5）-0.5 mm 煤泥含量較高，為14.16%，且其灰分較3～0.5 mm 粒級原煤灰分稍高，但遠低于原煤總灰分，說明原生煤泥中含有一定量的高灰細泥。

表1 原煤大篩分試驗結果表

1.1.2 浮沉及可選性分析

山西神州煤業選煤廠擴能改造后，原煤經篩分破碎后，50～0.75 mm 原煤綜合級浮沉組成見表2。

由表2 可知：（1）主導密度級為1.3～1.4 g/cm3，其占本級含量為30.62%。（2）-1.5 g/cm3密度級的浮物累積產率為71.39%，灰分為8.76%，+2.0 g/cm3密度級的產率為11.51%， 灰分為63.49%。原煤通過洗選，能排出純矸，生產優質精煤。（3）當洗選灰分為10%的煉焦煤產品時，理論分選密度為1.55 g/cm3，以扣除+2.0 g/cm3沉矸為100%計算，δ±0.1 含量為20.4%，原煤可選性等級為較難選；排矸時，以扣除-1.5 g/cm3浮煤為100%計算，原煤可選性等級為中等可選[2]。

表2 50～0.75 mm 原煤綜合級浮沉試驗表

綜上所述，原煤洗選可以有效降低產品灰分，使其滿足產品質量需求。

1.2 選煤廠擴能改造工藝探索

1.2.1 選煤廠擴能改造選煤工藝確定

（1）原煤洗選原則工藝的確定

該廠洗選的煉焦煤產品主要供集團公司內部自用，精煤產品質量要求為：粒度<50 mm，Ad≤10%，Mt≤12%。

生產煉焦煤產品時，原煤可選性等級為中等可選，因此重選工藝宜選擇重介選。另因本次擴能改造工業場地有限，已無場地新建工業廠房，擴能所用設備要求布置在現有廠房內，故確定采用有壓三產品重介旋流器洗選工藝，簡化工藝流程。

（2）分選粒級的確定

使用大直徑重介旋流器時細粒末煤的分選精度相對較差[3]，由于末煤含量大，故引入TBS 粗煤泥分選系統，入料粒度上限為0.75 mm，入料粒度下限為0.25 mm。-0.25 mm 細煤泥采用浮選。

（3）浮選精煤回收方案比選

選煤廠現有一臺60 m2的加壓過濾機，用于浮選精煤回收。根據目前國內外的技術發展現狀，結合項目本身的實際應用情況，本次擴能改造在浮選精煤回收環節，可采用以下兩種技術方案：

方案一：利用現有的一臺60 m2加壓過濾機[3]，新增一臺500 m2快開隔膜壓濾機[4]，即一臺60 m2加壓過濾機+一臺500 m2快開隔膜壓濾機。

方案二：拆除現有的一臺60 m2加壓過濾機，新增兩臺500 m2快開隔膜壓濾機，即兩臺500 m2快開隔膜壓濾機。

針對上述兩種不同浮精回收方案，從設備工藝性能（見表3）和技術經濟（見表4）兩個方面進行比較。

表3 浮精回收設備工藝性能比較表

表4 浮精回收技術經濟比較表

由于該廠煤泥中粗粒含量較多，根據表3 分析結果，用加壓過濾機回收浮選精煤更有利于發揮其設備性能優勢。

根據表4 計算結果，采用方案二時，最終精煤產品水分難以達到≤12%；方案一采用加壓+壓濾的聯合回收方式，可根據現場生產的實際情況，靈活調整加壓和快開壓濾機的入料量，實現兩種設備的優勢互補，系統靈活性更高，更能保證產品指標的穩定[5]。另外，在建設投資上，方案一充分利用原有設備，對原有結構破壞少，方案一比方案二節省100.51 萬元。

綜上所述，本浮精脫水環節采用方案一，即利用現有的一臺60 m2加壓過濾機+新增一臺500 m2快開壓濾機。

因此，選煤廠擴能改造最終的選煤方法為：脫泥有壓三產品重介旋流器+粗煤泥TBS 分選+煤泥浮選，浮精用加壓過濾機+快開隔膜壓濾機聯合回收，浮尾濃縮壓濾回收。

1.2.2 選煤廠工藝流程

選煤廠擴能改造后的工藝流程為：原煤50 mm分級，+50 mm 塊原煤破碎至-50 mm；-50 mm 級原煤預先0.75（1.0）mm 脫泥，50～0.75（1.0）mm 原煤經有壓三產品重介旋流器分選，分選出精煤、中煤和矸石三種產品，經脫介脫水后成為最終產品；稀介質合并磁選；0.75（1.0）～0.25 mm 粗煤泥TBS干擾床分選，TBS 精煤粗煤泥振動弧形篩+煤泥離心機回收摻入精煤，TBS 尾煤經高頻篩脫水摻入中煤進中煤離心機脫水，細煤泥采用浮選，浮選精礦采用加壓過濾機+快開隔膜壓濾機回收，浮選尾礦經濃縮、壓濾回收。

選煤廠擴能改造后原則工藝流程圖如圖1。

圖1 山西神州煤業選煤廠擴能改造原則工藝流程圖

根據煤質計算結果，選煤廠主要設備規格型號見表5。

表5 山西神州煤業選煤廠主要設備型號表

2 結語

山西神州煤業選煤廠進行擴能改造，針對該廠末煤含量較大的實際需要，增設粗煤泥TBS 分選系統，完善了煉焦煤洗選工藝，同時利用現有設備及生產車間，降低了選煤廠基建投資。