邸兰君

(山西离柳焦煤集团有限公司，山西 吕梁 033000)

我国煤炭资源储量丰富，但炼焦煤资源依然稀缺，仅约占煤炭资源总量的五分之一，然而其中优质炼焦煤资源更加稀缺，仅占炼焦煤资源的3%[1-2]。国家发改委2013年发布的《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》，要求对肥煤、焦煤等稀缺煤种实施保护性开发利用[3-4]。因此，炼焦用煤是煤炭资源利用中的重点保护对象，原煤必须全部入洗，并最大程度地减少损失在中煤中的精煤量，提高炼焦煤利用率。

1 选煤厂概况

山西玻纤煤化选煤厂原设计能力为1.2 Mt/a，为群矿型炼焦煤选煤厂，主要入选华瑞煤矿、梁家沟煤矿及其他附近煤矿原煤，煤的牌号为焦煤，原煤来源多，煤质差异大。

山西玻纤煤化选煤厂采用不分级混合入选，工艺为：跳汰+浮选+浓缩压滤。原煤经筛分破碎后，50～0 mm粒级全部进入跳汰机分选，得到精煤、中煤、矸石产品；跳汰精煤经弧形筛、直线振动筛、离心机脱水后得到主精煤产品，中煤经过斗式提升机和振动筛脱水后作为中煤产品，矸石经过斗式提升机脱水后作为矸石产品。精煤和中煤振动筛筛下水及精煤离心液经煤泥高频筛截粗后，筛上物进入煤泥离心机脱水后得到粗煤泥产品。煤泥离心机离心液、高频筛筛下水进入浮选系统，浮选精煤经精煤压滤机脱水后，得到浮选精煤；浮选尾矿进入浓缩池处理，浓缩机底流经尾煤压滤机处理后得到尾煤泥。浓缩机溢流及压滤机滤液作为循环水循环利用，全厂洗水闭路循环，煤泥水不外排。

2 选煤厂存在的问题

随着煤源矿井开采年限的增加，优质资源正在减少，部分煤矿原煤煤质变差，选煤厂原有跳汰选煤工艺已经不能适应入选原煤煤质的变化。当入选可选性较差的原煤时，会出现跳汰精煤回收率降低，精煤损失在中煤产品中，导致选煤厂经济效益下降。

针对选煤厂入选较差煤质原煤分选效率较低的情况，技术人员对跳汰中煤进行了筛分和浮沉试验，并在2019年3月煤质较差时对跳汰中煤进行快速浮沉试验，统计中煤中的精煤损失数据，结果如表1～表3。

(1)通过表1可知，中煤粒度较粗，主要粒度集中在50～6 mm，中煤经过斗式提升机和振动筛脱水后，小于0.5 mm煤泥含量很低；中煤各粒级灰分基本随着粒度的减小而增加，说明矸石较煤更易碎。

表1 跳汰中煤筛分

表2 跳汰中煤50～0.5 mm粒级浮沉试验结果

(2)通过表2可知，小于1.4 g/cm3密度级累计产率为18.18%，累计灰分为13.45%，低密度级产率较高，灰分较低，说明有部分精煤损失到中煤产品中。

(3)通过3表可知，入选较差原煤时，中损在8%～11%之间，中损量较大。

综上所述，跳汰工艺在原煤煤质较差时，分选精度较低，精煤损失在中煤里的量较大，会降低选煤厂的经济效益，因此需要对选煤厂工艺进行升级改造。

表3 煤质较差时中煤中的精煤损失统计

3 技术改造思路

3.1 中煤再洗方案选择

针对上述问题，考虑了以下3种解决方案：方案一是拆除现有主洗跳汰分选设备，改为主洗采用三产品重介质旋流器分选，保留粗煤泥及煤泥水系统；方案二是跳汰中煤破碎后用重介质旋流器分选；方案三是跳汰中煤破碎后返回主洗跳汰机再次分选。并进行3个方案论证和比较：

(1)方案三：虽然工艺简单，理论上可以提高精煤产率，但一般中煤可选性与原煤差异较大，当要求精煤灰分相同时，中煤和原煤的分选密度差异较大，不符合产率最大原则，影响各产品质量；另外中煤直接返回原跳汰系统，势必降低了原煤处理量[5-6]，因此，不建议采用方案三。

(2)方案一和方案二的比选：两种方案在周边其他选煤厂均有使用，在分选相同煤质、生产相同灰分精煤产品时，精煤产率基本相同。因此，方案一和方案二的选择主要比较建设投资及生产成本，如表4。

表4 方案一和方案二建设投资及生产成本对比

通过表4可知，方案一的建设投资和生产成本均高于方案二，而且方案一与方案二精煤产率基本相同，销售收入基本相同，因此选择方案二作为改造方案，即在原有跳汰洗选工艺的基础上，增加1套无压三产品重介旋流器分选系统对原跳汰中煤进行再选。

3.2 中煤再洗入洗粒度选择

中煤是矸石和煤的连生体，是一种复杂的混合物，一般认为中煤经过破碎后，使煤与矸石解离，能够提高中煤再洗工艺的精煤产率。

相关中煤解离再选研究表明，中煤的破碎解离深度没有统一标准，只能根据具体煤质情况研究最经济合理的解离深度，不能简单追求产率最大化，应以最小的成本投入换取最大的经济效益为原则[7-9]。因此，为确定最佳解离度，对中煤分别进行25 mm、13 mm和6 mm破碎，破碎机采用快速冲击碎磨机，并对破碎后的物料进行筛分和浮沉试验，相关试验数据、可选性曲线及精煤灰分为9.5%时可选性分析见表5～表7。

表5 中煤破碎级筛分试验结果

表6 中煤破碎级浮沉试验结果

表7 中煤破碎后可选性分析

(1)分析表5可知，破碎后各粒级灰分随着粒度的减小而减小，说明中煤有解离现象；破碎粒度越小，小于0.5 mm粒度级产率明显增大，说明中煤较易碎，为了减小煤泥水系统压力，应找到一个合适的粒度级进行破碎，不是破碎的越小越好。

(2)分析表5和表6可知，中煤破碎到25 mm粒级时小于1.4 g/cm3密度级累计产率最高，这是由于破碎到13 mm和6 mm时，破碎煤泥量急剧增大，把低密度物破碎到煤泥里面后大于0.5 mm粒级轻产物减少造成的。

(3)分析表6、表7及图1～图3可知，当精煤灰分要求9.5%时，中煤13 mm破碎，±0.1含量(去矸)最小，可选性最好；但是破碎到25 mm时，精煤产率最大，达到27.86%，且破碎煤泥量最小，因此中煤破碎粒级选择为25 mm。

图1 中煤破碎到25 mm以下可选性曲线

图2 中煤破碎到13 mm以下可选性曲线

图3 中煤破碎到6 mm以下可选性曲线

3.3 改造后工艺流程

通过3.1节和3.2节分析可知，适合选煤厂的改造工艺为跳汰中煤破碎到25 mm后用三产品重介质旋流器再选，原则工艺流程见图4。

4 技术改造应用效果

确定改造方案后，于2019年6月开始改造施工，2019年10月改造完成。改造后选煤厂经济效益明显提升，改造前、后产品产率比较见表8。

图4 改造后原则工艺流程

表8 改造前后产品产率对比

由表8可知，跳汰中煤再选技术改造后，中煤中小于1.4 kg/L密度级含量明显降低，精煤产率提高、中煤产率降低、矸石产率略有增加，其他产品基本无变化。同时，中煤发热量降低了2.51 MJ/kg。根据当前市场行情，中煤销售价格由原来的320元/t降至260元/t，精煤售价850元/t。按选煤厂年处理原煤120万t计，技改后精煤产率提升每年可产生销售收入8 925万元，中煤产率降低及发热量下降每年减少的销售收入5 448.48万元，选煤厂每年可新增销售收入3 476.52万元。技改后每年新增运行费用约360万元。项目完成后，每年为选煤厂带来经济效益3 116.52万元，技术改造效果明显。

5 结 语

山西玻纤煤化选煤厂在原有的跳汰工艺基础上，增加了1套无压三产品重介分选系统对原跳汰系统产生的中煤进行重介再选，工艺简单，有效提高了精煤回收率，减少了由于中煤带煤造成的炼焦煤资源浪费，提高了选煤厂经济效益，符合国家对焦煤资源利用政策。