李新剑

(西山煤电西铭矿选煤厂，山西 太原 030053)

随着国家对煤炭行业政策的调整与环保治理力度加大，作为煤炭高效清洁利用的技术源头，煤炭洗选加工具有极其重要的作用。在煤炭洗选过程中，煤泥量是一个无法忽视的问题，在国家环保政策要求下，选煤厂煤泥处理、销售难度增大，在很大程度上影响到选煤厂正常生产运行，因此，在满足客户对煤质要求的前提下，对洗选工艺进行优化，减少煤泥产量成为重中之重。

1 原煤准备系统改造方案

1.1 选煤厂概况

西铭矿选煤厂隶属于山西焦煤西山煤电股份有限公司，2007年12月正式投产，计划煤炭洗选量为2.10 Mt/a。选煤工艺为50～150 mm粒级块原煤浅槽重介分选，1～50 mm粒级的原煤重介旋流器分选，0.1～1 mm粒级粗煤泥螺旋分选机分选，小于0.1 mm的细煤泥浓缩压滤回收。但目前主要存在以下2个问题：一是产品质量过剩，精煤产品发热量大于用户需求的26.36 MJ/kg，在27.20 MJ/kg以上；二是煤泥含量大，煤泥水系统负担过重。

1.2 原煤准备系统改造前工艺

图1 改造前工艺流程

西铭矿选煤厂原煤准备系统工艺流程如图1所示。从图1得知，150 mm原煤进行预先筛分，筛上物经胶带转载至矸石场地，筛下物经胶带转载至分级筛(筛孔为50 mm)进行分级，大于50 mm筛上物进入浅槽进行分选，小于50 mm筛下物进入主选系统进行分选。对筛分后50～0.5 mm粒级物料进行筛分浮沉试验，并绘制可选性曲线，如图2所示。由图2可知，小于50 mm的原煤进入分选密度为1.7 kg/L的主选系统进行分选，精煤产品灰分为12%，回收率为57.4%。

图2 工艺改造前50～0.5 mm粒级物料可选性曲线

1.3 原煤准备系统改造

交叉筛的工作原理：大小筛轴处于不同安装角度，当物料从右至左运动时，大块物料经大径筛轴快速运动，而小粒级物料逐步下沉接触筛片交叉组成的筛孔，完成透筛；在大粒级物料向左快速运动过程中，不断冲击、打散小粒级物料，使得物料能够均匀分布于筛孔上，并且能够使得筛片上微细颗粒得到自动清理。具有筛分效率高、占地面积小、筛分震动噪声低、运行维护费用低等特点。

将原煤准备系统中预先筛分设备更换为筛孔分别为3 mm和50 mm的2段交叉筛，小于50 mm的物料进入主选系统进行分选；在原煤煤质情况较好时小于3 mm的物料直接与洗选精煤混合作为最终产品销售；在煤质较差时与交叉筛的小于50 mm物料混合进入主洗系统进行分选。改造后原煤准备系统工艺流程如图3所示。

图3 改造后原煤系统工艺流程

对改造后50～0.5 mm粒级物料进行筛分浮沉试验绘制可选性曲线，如图4所示。由图4可知，主选系统以1.7 kg/L的分选密度进行洗选，精煤灰分为11%，回收率为61%。

图4 工艺改造后50～0.5 mm粒级物料可选性曲线

2 试验结果分析及经济效益预算

2.1 工艺改造前后50～0.5 mm粒级矿物粒度组成分析

工艺改造前后50～0.5 mm粒级矿物粒度组成见表1。据表1，原煤准备系统改造后相对于改造前各粒级灰分仅出现细微变化，50～3 mm粒级产率均有所增大，而小于3 mm粒级产率明显减小，说明交叉筛的使用，可使大部分小于3 mm物料不入洗直接进入精煤仓，从而降低进入洗选系统的煤泥量，减轻煤泥水系统的负担。

表1 工艺改造前后矿物粒度组成

2.2 工艺改造前后矿物形貌分析

为了更加直观的观察原煤准备系统工艺改造前后物料粒径的情况，对改造前后小于50 mm粒级物料进行800倍SEM分析，结果如图5所示。

图5 工艺改造前后-50 mm物料SEM分析

图5中，在扫描电镜下观测相同倍数的小于50 mm粒级物料出现了明显粒径差异，改造前物料粒径明显偏小，说明工艺改造后小于3 mm粒级物料明显减少，使得煤泥量在一定程度上有所降低，减轻煤泥水洗选系统负担。

2.3 工艺改造前后矿物组成分析

针对原煤准备系统工艺改造前后物料矿物组成变化，对改造前后小于50 mm粒级物料进行XRD分析，如图6所示。

图6 工艺改造后小于50 mm物料XRD

分析图6，通过XRD图谱分析原煤样品中主要包含的矿物质有方解石(CaCO3)、高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)、蒙脱石(NaO3(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·8H2O)和石英(SiO2)。而工艺改造前后小于50 mm物料矿物组成出现明显变化的是改造后物料方解石的含量明显减少。

2.4 工艺改造前后物料发热量分析

通过对原煤准备系统工艺改造后的筛分浮沉试验结果总结，得到小于3 mm物料产率为17.25%，小于50 mm物料理论产率为50.48%，综合产率为67.73%，远大于工艺改造前精煤回收率57.4%。在实验室条件下对工艺改造后小于50 mm精煤以及小于3 mm物料进行发热量测定。

表2 工艺改造前后产品发热量

据表2所示，工艺改造前后小于3 mm物料发热量没有明显差异，这是因为小于3 mm物料没有经过洗选过程，只是经过预先筛分，没有混杂其他粒级物料；但小于50 mm精煤发热量有着明显差异。这是因为工艺改造后，原本进入小于50 mm粒级中小于3 mm物料经过交叉筛预先分级后直接进入精煤仓，与小于50 mm精煤混合，使总精煤发热量有所降低，结果与XRD图谱分析相印证。经查阅文献[2]，煤炭中矿物组成方解石对发热量影响最大，而石英影响最小，由此可以从理论上解释工艺改造后小于50 mm物料发热量降低。

2.5 经济效益预算

分析表3可知，工艺改造后年增加精煤产量为19.54万t，减少原煤入洗量为36.19万t，节约洗选成本为449万元。

表3 工艺改造前后经济成本

综上来看，西铭矿选煤厂经过工艺改造后洗选精煤发热量(27.11 MJ/kg)满足用户需求(26.36 MJ/kg)，同时解决了煤泥量大的问题，有效地缓解了煤泥水系统的负担，并且降低了选煤厂洗选成本，使得收益更大化。

3 结 语

(1)原煤准备系统工艺改造后精煤产率提高10.33%，原煤洗选成本降低2 736万元。

(2)工艺改造后精煤发热量为27.11 MJ/kg，相对于改造前有所降低，满足用户需求。

(3)从物料粒度组成以及SEM分析，改造后小于50 mm粒级物料有着明显变化，煤泥量降低13.653%。