同忻选煤厂洗选工艺优化升级

2021-10-26薄春丽王大卫

中国矿业 2021年10期

薄春丽，王大卫

(1.山西大同大学煤炭工程学院，山西大同 037003；2.大同煤矿集团有限责任公司大地选煤公司，山西大同 037003)

同忻煤矿选煤厂二期位于同忻矿井工业场地内东北侧，入洗原煤全部来自同忻矿井，属于大型矿井型选煤厂[1]。选煤厂一期年入选原煤10.0 Mt[2]，二期年入选原煤6.0 Mt，年工作天数为330 d，每天工作时间为16 h，服务年限与矿井相同，为62.8 a。选煤厂采用全重介分级入洗工艺，50.0～1.0 mm末煤采用两段两产品重介旋流器分选，1.00～0.25 mm粗煤泥采用TSS煤泥分选机分选，0.25～0 mm细煤泥采用加压过滤机+板框压滤机联合脱水回收[3]，50 mm以上大块原煤在筛分破碎车间经分级、手选、破碎后，与50 mm以下原煤一起进入旋流器系统分选[4]。改造前筛分破碎车间工艺流程如图1所示。

图1 改造前筛分破碎车间原则工艺流程图Fig.1 Principle flow chart of screening and crushingworkshop before transformation

近年来，同忻煤矿出井原煤质量变差，大块原煤急剧增多，严重时50 mm以上物料占比达40%，最大粒度为400 mm，同时大块原煤中矸石含量也有所增加，导致选煤厂出现了一系列制约生产的问题，包括原煤破碎机破碎能力不足、手选皮带溢煤停机、岗位工人数量不足、劳动强度较大、洗选设备磨损严重等，亟需通过技术改造来优化洗选工艺，提高设备开机率，保证正常生产。

1 煤质分析

1.1 原煤筛分浮沉资料分析

采用同忻煤矿近期生产的煤样进行筛分、浮沉试验，结果见表1和表2；+50 mm原煤可选性分析见表3。

表1 原煤筛分组成表Table 1 Raw coal screening composition table

由表1可知，原煤灰分为35.00%，属中高灰原煤；+50 mm粒级含量为21.19%，含量较高，灰分为47.57%，远高于原煤灰分，可见矸石含量为14.00%，占+50 mm本级的66.61%，属高含矸煤。

由表2可知，<1.50 g/cm3密度物占本级产率为25.58%，灰分为11.50%，低密度物含量较高，灰分低；>2.0 g/cm3密度物占本级产率为42.91%，灰分为76.31%，矸石含量高，且较纯；浮沉煤泥产率为0.53%，灰分32.38%，与原生煤泥灰分差别不大，矸石泥化现象不严重[5]。

表2 原煤浮沉试验表Table 2 Raw coal floating and sinking test table

1.2 +50 mm原煤可选性分析

原煤可选性曲线包括灰分特性曲线(λ曲线)、浮物曲线(β曲线)、沉物曲线(θ曲线)、密度曲线(δ曲线)和密度±0.1曲线(ε曲线)等5条曲线。由表3和图2可知，+50 mm粒级含矸量(+2.0 kg/L)高达42.91%，且灰分较高，大量矸石影响产品的发热量，必须经过洗选降灰；当理论分选密度为1.8 kg/L时，精煤灰分为18.10%，理论精煤回收率为39.50%，±0.1含量为11.49%，可选性为中等可选。

表3 +50 mm原煤可选性计算表Table 3 +50 mm raw coal optionality calculation table

图2 +50 mm原煤可选性曲线Fig.2 +50 mm raw coal selectivity curve

2 技术改造

2.1 改造方案

为解决大块原煤车间原煤破碎机、手选皮带等设备事故频发的制约生产问题，在主厂房介质库旁边新建浅槽车间，对50 mm以上的大块原煤预先排矸[6]，排矸后的精煤破碎后直接作为产品，50 mm以下的末原煤仍进入主厂房洗选。原煤在50 mm筛分破碎车间经50 mm分级，筛上物料(200～50 mm块煤)落入新增块煤转载带式输送机，经转载进入重介浅槽分选机分选[7-8]，分选出精煤和矸石两种产品，浅槽精煤经破碎机破碎后落入精煤出厂皮带，浅槽矸石经新增转载皮带转载至现有矸石出厂皮带。大块原煤筛分破碎车间原煤破碎机拆除，其中一台移位至新建浅槽车间，精煤出厂皮带后延至破碎机处。新建浅槽车间一层布置3个桶和3台泵，脱介筛下合介自流回浅槽合介桶，稀介汇至稀介桶，经泵打入磁选机，磁选精矿回到合介桶，尾矿进入磁选尾矿桶，经泵转排后进入主厂房原煤脱泥筛。

2.2 选煤工艺

原煤经50 mm原煤分级筛分后，200～50 mm大块原煤进入重介浅槽分选机分选，50.0～1.0 mm末煤采用两段重介两产品旋流器主再选，1.00～0.25 mm粗煤泥采用TSS煤泥分选机分选，0.25～0 mm细煤泥采用加压过滤机和板框压滤机联合脱水回收[9-12]。技术改造后同忻选煤厂二期大块车间工艺流程如图3所示。

图3 技术改造后大块车间工艺流程图Fig.3 Process flow chart of large workshop aftercompletion of transformation

2.3 产品结构

+50 mm大块原煤经重介浅槽分选机预排矸后，精煤发热量可达到5 500 Kcal/kg以上，掺入精煤，产品发热量满足用户需求。块煤经重介浅槽分选后的产品预测见表4，改造前同忻选煤厂二期产品平衡表见表5。

表4 块煤产品预测表Table 4 Block coal product forecast table

表5 技术改造前二期产品平衡表Table 5 The balance sheet of phase II before transformation

浅槽产品与主厂房产品混合后，最终产品平衡表见表6。由表6可知，最终洗精煤发热量可达5 206.49 Kcal/kg，水分8.51%，灰分20.45%，产品质量满足用户要求。

表6 技术改造完成后最终产品平衡表Table 6 Table of final product balance after completion of the transformation

3 应用效果

3.1 选煤厂生产能力提升

增加浅槽系统后，进入重介旋流器系统的物料比例大幅度降低，同忻选煤厂二期生产能力进一步提高，小时带煤量由1 136 t提高至1 326 t，月处理能力平均由0.607 Mt提高至0.702 Mt。技术改造前后二期月度产量对比情况见表7。由表7可知，技术改造后同忻选煤厂二期洗选能力大幅提升，月入洗原煤量提高0.1 Mt左右。

表7 技术改造前后二期月度产量对比表Table 7 Comparison of monthly production of phase Ⅱbefore and after technical upgrading

3.2 设备开机率大幅度提高

技术改造前，同忻选煤厂二期大块车间破碎机和手选皮带故障频发，尤其是破碎机破碎大块原煤，工作负荷过大，经常出现齿辊松动和断裂的情况；技术改造后，进入破碎机的物料由原煤变为精煤，破碎机的处理量及工作强度均大幅降低，事故率显著降低。同时，进入旋流器系统的物料量和矸石比例下降，降低了旋流器系统设备的磨损程度，延长了设备的使用周期，节省生产成本，选煤厂整体设备开机率大幅度提高。

由表8和表9可知，技术改造前大块处理车间的整体设备开机率仅为94.46%，低于公司要求值，而原煤破碎机的开机率更是不足90%，严重制约生产；技术改造完成后破碎机的开机率提高至99.81%，整体设备开机率提高至98.69%，保证了选煤厂的连续、稳定生产。

表8 技术改造前大块车间设备开机率Table 8 Operating rate of large-scale workshop equipmentbefore technical transformation

表9 技术改造后浅槽车间设备开机率Table 9 Equipment operating rate of shallow slot sorterworkshop after technical transformation

3.3 降低煤泥水系统运行压力

增加浅槽系统后，去除了原煤破碎环节，选煤厂次生煤泥量减少，细煤泥含量下降1个百分点，煤泥水系统工作压力得到较大缓解[13-15]，正常生产时浓缩机耙架运行压力可控制在1.0 MPa以内，压滤车间设备工作负荷大幅度降低，压滤系统故障影响生产的时间逐步降低。2018年9月下旬浅槽系统投入使用后，细煤泥含量情况如图4所示。