选煤工程中多煤层煤质分析方法应用研究

2023-08-08张宏剑

煤炭与化工 2023年6期

张宏剑

（华阳新材料集团选煤质量管理中心，山西阳泉 045000）

1 概况

华阳一矿矿井年产原煤4.7 Mt/a，其原煤属于中黏结—强黏结气煤，各项主要指标均与1/3 焦煤比较接近。对原煤进行洗选之后，可以用作炼焦配煤、动力煤。该矿井有配套选煤厂，计划生产能力是1.6 Mt/a。虽然选煤厂进行过3 次改造，但洗选系统仍无法满足所有原煤均入选的现实需求，仅发挥着块煤的排矸作用，因此产品质量不高，只能用作动力煤进行市场销售。为提高经济效益，该选煤厂计划对产品重新进行定位，改为动力煤与焦配煤兼顾，从而促使产品结构更加丰富。

经过实地调查，该矿井可采的煤层较多，分别为3、4、5、6、7 号煤层。同时开采多个煤层，导致煤层配比变化频率较大，原煤分析难度大幅提高，而煤质分析对于煤炭合理利用意义重大。因此，本文根据华阳一矿选煤厂和该矿煤层具体情况，采取多煤层煤质分析法，在提升分析结果准确性的同时，尽可能简化分析过程，提升工作效率。

2 多煤层煤质分析法应用

对煤层进行简化合并的煤质分析方法称之为多煤层煤质分析法，能够大幅减少工作量。对华阳一矿矿井原煤煤质资料进行分析发现，该矿3 号与4号煤层接近，5 号、6 号与7 号煤质相似。因此，可以将3 号与4 号归纳为一组，称为“上煤”；将5 号、6 号与7 号归纳为一组，称为“下煤”。这样，原本对5 个煤层配采进行分析的问题，可简化成对2 个煤层配采的分析。

但是，需要对这种划分方式的可行性进行验证。下面从沉浮组成特性、粒度组成特性、工业分析指标等方面探讨其可行性。

2.1 浮沉组成特性

对原煤煤质而言，浮沉组成是关键性数据。对华阳一矿各煤层的150～0.5 mm 粒径各密度基元灰分展开分析发现，3 号和4 号各密度级的基元灰分高度相似，低密度计的基元灰分处于较高水平；5 号、6 号与7 号各密度级的基元灰分高度相似，低密度计的基元灰分处于较低水平。当灰分为20%以内时，3 号和4 号原煤基元灰分和平均基元灰分之间的相对差在10%以内；当灰分为20%以上时，两者之间基元灰分和平均基元灰分之间的相对差在2%以内。当灰分为20%以内时，5 号、6 号与7 号原煤基元灰分和平均基元灰分之间的相对差在10%以内；当灰分为20%以上时，三者之间基元灰分和平均基元灰分之间的相对差在2%以内。

根据《煤炭浮沉试验方法》相应规定，3 号和4 号，5 号、6 号与7 号，两组原煤的各密度级基元灰分差均在试验允许的误差范围之中，故而可以认定，两组原煤均属于同一煤样平行样。

对各层原煤的150～0.5 mm 粒级浮物的组成状况进行分析，结果见表1。从表1 中可以看出，3 号与4 号煤种-1.4 kg/L 的浮物累计灰分为12%左右；5 号、6 号和7 号煤中-1.4 kg/L 的浮物累计灰分为7%左右。故而可以将3 号和4 号划分为同一类，将5 号、6 号和7 号煤划分为同一类。

表1 各层原煤浮物累计统计Table 1 Accumulative statistics of rawcoal floats in each layer

2.2 粒度组成特性

煤层的开采方法、贮存条件，对出井的原煤粒度有直接影响。各层原煤的开采方法、贮存条件见表2。其中3 号和4 号煤层比较厚，采用轻型放顶煤方式开采，出井原煤粒度组成相似性较高；5 号、6 号和7 号原煤贮存条件比较类似，煤层较薄，只采不放，出井原煤粒度组成相似性较高。

表2 各层原煤的开采方法、贮存条件Table 2 Mining methods and storage conditions of rawcoal in each layer

2.3 工业分析指标

各层原煤的工业分析指标见表3。从表3 中分析，各煤层原煤中，煤种是45 号气煤。3 号与4号的工业分析指标比较接近，两者的共同特征为硫分低、灰分高、粘结指数低、发热量低；5 号、6号与7 号比较接近，共同特征为硫分高、灰分低、粘结指数高、发热量高。

表3 各原煤工业分析指标Table 3 Analysis indexes of rawcoal industry

3 应用效果分析

通过上述分析，验证了将3 号与4 号归纳一组“上煤”，将5 号、6 号与7 号归纳为一组“下煤”的可行性。在简化之后，将煤层配比视作变量，基于这一变量绘制动力煤、炼焦配煤生产中的利润变化曲线，如图1 所示。通过分析两条曲线彼此的关系，确定动力煤、炼焦配煤煤层配比大概在5∶5的比例时，利润最大，为实际生产提供指导。

图1 利润曲线Fig.1 Profit curve

在简化之前，若按照动力煤：炼焦煤5∶5 的比例配采，需要对5 种煤进行调配，不仅工作量大，而且难度大。在采用多煤层分析法后，只需要对2 种煤进行配采，难度大幅度降低。经过统计，采用该方法后工作效率提升了2.5 倍以上，将煤炭的洗选量由之前的120 万t/a，提升至160 万t/a，可以多产精煤24 万t/a，每年可以多创造利润3 900 万元，经济效益显著。