中煤再选改造方案初步设计

2012-01-05刘莉君

中国矿业 2012年6期

张镜，刘莉君，杨涛

(1.山西焦煤霍州煤电集团有限责任公司白龙矿洗煤厂，山西霍州 031400，2.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 710054)

煤炭是我国的主要能源，尽管我国有着丰富的煤炭资源，但是其数量和地域分布却极不均匀。从煤种分布上看，其比例也相差很大，在已发现的资源中，动力煤约占72.54%，用于炼焦的中等变质程度的烟煤，即传统上称之为“炼焦用煤”，其数量较少，约占27.46%，而且大多数为气煤，占烟煤的46.9%，肥煤、焦煤、瘦煤则较少，分别占烟煤的13.6%、24.3%和15.1%[1]。结合我国煤炭资源的特点，从炼焦分选工艺的中煤中再选出品质较高的精煤，是一条解决我国炼焦用煤资源短缺，最大效益地合理利用煤炭资源的有效途径。

荆树春等[2]对城山煤矿选煤厂的主选中煤破碎到3mm以下，然后采用螺旋分选机进行分选，得到产率为50.89%，灰分10.67%的精煤，可明显增加经济效益。吕玉庭等[3]根据峻德选煤厂的工艺现状进行分析，设计增设中煤再选系统，改造完成后精煤产率增加了6.76%，经济效益显著提高。何茂林[4]对新桥选煤厂处理工艺进行调整，增设中煤再选环节，有效控制中煤损失，增加了选煤厂的经济效益。另外一些炼焦煤洗煤厂考虑对中煤进行细磨采用浮选或选择性团聚浮选[5-6]的方式来提高中煤的利用率，可见中煤再选已经成为炼焦煤洗煤厂提高精煤产率的一条重要途径。

目前大多数选煤厂主要将炼焦中煤作动力煤使用，这样造成大量优质炼焦煤资源的浪费。通过破碎、解离、再选增加精煤产率，可以提高炼焦煤资源利用率。笔者以白龙选煤厂的重介质分选工艺中的中煤为研究对象，通过破碎、浮沉等试验，探讨中煤再选的有效途径。同时，对该中煤再选方案进行初步设计，为白龙洗煤厂中煤再选改造提高依据。

1 洗煤厂生产情况

白龙洗煤厂为群矿型选煤厂，选煤工艺为+70mm级动筛跳汰排矸、70～0.5mm级原煤不脱泥无压重介三产品旋流器+粗煤泥重介分选、-0.5mm级直接浮选、浮选精尾煤两段浓缩两段回收、煤泥滚筒干燥降水、洗水闭路循环工艺。设计生产10级冶炼精煤、其他精煤、洗中煤及末煤。实际生产中平均中煤产率约占入洗原煤16.55%由于该厂原料煤来源复杂，易造成矸石中跑煤或精煤灰分超标，要兼顾矸石和精煤的指标可以适当提高中煤产量，而为了保证精煤产率，提高经济效益，可以考虑增加中煤再选系统。

2 中煤再选可行性分析

2.1 煤质分析

试验所用煤样取自白龙选煤厂重介选中煤，分析中煤粒度组成和密度组成。中煤粒度组成结果见表1。

由表1可知，-13mm灰分较高，说明-13mm分选较为彻底，与之相比粒度+13mm粒级含量较高，而灰分较低，这说明+13mm粒级的中煤为中间密度级产品，多为煤和矸石的连生体，在进一步对+13mm粒级的中煤进行浮沉分析，经过多次浮沉试验，得到中煤密度组成数据，结果见表2。

从表2可以看出中煤+13mm的产物灰分为24.55%，比入选原煤总体灰分较低，但是-1.4g/cm3的物料产量很低，只有1.76%，而1.5～1.6g/cm3密度级的产率很高，达到63.37%，说明+13mm的中煤是大量煤和矸石的连生体构成，直接分选很难提高精煤产率。因此考虑通过合适的破碎方式来提高煤与矸石的解离，进一步进行分选来提高精煤产率。

2.2 破碎后浮沉试验

煤中矿物质和有机质的充分解离是实现煤炭有效分离的前提，解离是否充分直接影响着分选效果。为确定煤样的解离程度，找出合适的破碎粒度，笔者将煤样利用破碎机进行破碎。但考虑煤炭合理的分选粒度以及减少煤炭过粉碎，破碎粒度初步选为-6 mm，并对破碎产品进行浮沉试验，确定破碎后中煤的解离程度。通过对破碎后产品浮沉试验结果的分析，结果见表3。

表1 中煤粒度组成

表2 中煤+13mm密度组成

表3 中煤破碎至-6mm密度组成

从表3可以看出：①中煤破碎至6 mm以下时，产生的低密度物料含量有所增加，中间密度物料含量有所减少，而+1.8g/cm3密度级含量有所增加，这说明经过破碎，煤样实现了部分解离。②同时煤样-1.4g/cm3的产率占浮物累计产率的17.33%，累积灰分只有9.07%；-1.5g/cm3的产率为41.38%，灰分为13.69%，可以得出，将该中煤煤样破碎至6 mm以下，可以回收部分合格的精煤和排出部分高灰矸石。从解离试验的结果可看出，对于该煤样，破碎解离程度较小，即可以达到理想的解离程度。

中煤是煤炭分选加工过程中的副产品，其煤岩组成及特征不同于原煤，曾凡桂等[10]对中煤进行煤岩分析，不同密度级产品的煤岩特征有极大的差别。将煤样破碎至6mm，煤样密度组成即发生较大变化，可以认为基本实现有机质和矿物质的解离，通过合适的分选方式既能得到质量合格的精煤。

3 中煤再选初步设计方案

3.1 方案一：破碎直接返回原煤系统

中煤再选系统的设计考虑经济因素和中煤的产率，中煤产率相对较低，且由于选煤厂为群矿型选煤厂，原煤生产原料相对不稳定，可以考虑将中煤破碎后返回原煤分选系统进行直接分选，来提高精煤产品。

3.2 方案二：直接有压返回原煤分选系统

结合选煤厂无压给料的工艺特点：可以考虑将中煤脱水脱介筛前+13mm物料集中破碎，进入新建中煤混料桶，通过有压给料的方式，直接混入原煤主选重介无压给料系统的入料中。

3.3 方案三：建立中煤再选的小系统

为避免中煤破碎过程中产品的细粒级对原煤分选产生污染，影响原煤生产过程，可以另建立一套中煤再选系统，增加一台小直径重介质分选旋流器，分选产品与原煤分选产品进行综合。

上述三个方案的其他相应设备的相差比较大，方案一需增加多台转载运输设备(刮板输送机或皮带输送机)，会给检修造成一定的难度。方案二较符合工厂现行工艺，所需新添加设备少，工艺简单可行。方案三增加中煤分选小直径旋流器，产品脱介脱水可以考虑返回原煤重介质旋流器产品脱介脱水段，也可以增加小型脱介脱水设备，选后产品通过转载运输设备与原煤生产系统进行混合。增设中煤分选旋流器，需要一定的资金，同时需考虑脱介脱水作业，也增加了管理人员和日后的维修工作量。比较以上三种方案，方案一具有工程量小，所需转载设备多，管理维修量相对较小的特点，而方案二工艺简单，投资少，改造方案较为可行。方案三则投资量大，中煤分选过程独立，更合适选煤厂煤种复杂分选过程不稳定的情况。综合考虑，可以采取方案二。

4 改造后经济效益分析

为了保证改造经济效益，对改造前后产品进行分析。以中煤破碎后密度组成做理论计算，得改造后精煤和中煤对应指标，结果见表4。

表4 改造前后选煤产品对比

在不影响中煤销售的前提下，精煤灰分较为稳定，且产率略有提升，中煤作为动力煤，发热量是主要考核指标，现灰分在34%的中煤发热量约在4000大卡中煤售价约为400元，热量每降低100卡，售价下降40元左右。经过改造能按年处理量300万t来计算，在不考虑改造流程增加的成本情况下，每年经济效益约能增加2400万元。尤其是工艺流程改造能保证精煤产品和排矸产品质量，使生产工艺更为稳定。