李海華

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

國投塔山選煤廠塊煤排矸工藝系統(tǒng)改擴建的可行性

李海華

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

針對國投塔山選煤廠現(xiàn)有塊煤排矸工藝系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)需要的問題，在對煤質(zhì)資料、塊煤分選設(shè)備與工藝研究的基礎(chǔ)上，分析了該系統(tǒng)改擴建的可行性，并預(yù)測了改擴建后的經(jīng)濟效益。綜合分析表明：該選煤廠塊煤排矸工藝系統(tǒng)改擴建具有較強的可行性，投資回收期短，經(jīng)濟效益顯著。

塊煤；排矸；可行性；工藝系統(tǒng)

國投塔山選煤廠于2007年建成投產(chǎn)，是一座核定生產(chǎn)能力為3.00 Mt/a的礦井型動力煤選煤廠。原煤以脫泥方式入選，設(shè)計工藝為200～50 mm粒級采用動篩跳汰機排矸、50～0.75 mm粒級由有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再選、煤泥直接回收的聯(lián)合工藝。動篩精煤可以摻入重介精煤，二者混合后作為動力煤產(chǎn)品；也可以通過有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，再選重介精煤作為煉焦配煤或動力煤產(chǎn)品。

目前，該選煤廠入選原煤來自國投塔山礦井2號煤層，原煤灰分為32.98%；接續(xù)開采煤層為5(3-5)號煤層，原煤灰分為44.91%。隨著煤炭開采技術(shù)的提升，國投塔山礦井產(chǎn)能達到5.00 Mt/a，超出配套選煤廠處理能力2.00 Mt/a，致使動篩跳汰排矸系統(tǒng)和末煤主再選系統(tǒng)無法滿足生產(chǎn)要求。此外，由于該動篩跳汰系統(tǒng)已運行九年，設(shè)備老化嚴重，分選精度低，矸石帶煤量在5%左右，且維修工作量大，維護費用高，故障影響生產(chǎn)時間長。另外，2號煤層中>13 mm粒級塊煤灰分為38.42%，而5(3-5)號煤層中>13 mm粒級塊煤灰分為51.42%，原煤煤質(zhì)變差，導(dǎo)致動篩精煤灰分較高，無法滿足用戶需求。

這些問題成為制約選煤廠實現(xiàn)大規(guī)模、高效益的技術(shù)瓶頸，因此，必須對該選煤廠塊煤排矸工藝系統(tǒng)進行改擴建。為保證改擴建工程的順利實施，對其可行性進行了必要的研究。

1 原煤煤質(zhì)分析

國投塔山礦井和同煤塔山礦井均位于大同煤田，兩井的原煤煤質(zhì)相似度極高。該選煤廠改擴建可行性分析中所用的煤樣來源于同煤塔山礦井5(3-5)號煤層，煤樣的篩分浮沉試驗結(jié)果如表1所示。

表1 煤樣的篩分浮沉結(jié)果

由表1可知：>1.80 g/cm3密度級產(chǎn)率高達57.85%，說明煤中矸石量大；1.50～1.80 g/cm3密度級產(chǎn)率在3.85%～7.34%之間，平均產(chǎn)率為5.31%，說明原煤的中間密度級產(chǎn)率較小，可選性較好。

2 塊煤分選設(shè)備比選

目前，可以替代動篩跳汰機且分選效果更好的塊煤分選設(shè)備主要包括淺槽重介質(zhì)分選機、斜輪/立輪重介質(zhì)分選機三種[1]。斜輪/立輪重介質(zhì)分選機作為塊煤分選設(shè)備，具有入選粒級寬(300～13(6)mm)、分選精度高等特點，但由于其體積過于龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護困難、配套系統(tǒng)復(fù)雜等原因，近些年在我國已很少使用[2]。

淺槽重介質(zhì)分選機是近年來應(yīng)用比較廣泛的塊煤分選設(shè)備[3]，由于其分選長度一般在1.60～1.80 m之間，煤和矸石在懸浮液中的停留時間很短，大約是動篩跳汰機的1/2～1/3；同時，煤和矸石在槽內(nèi)運行十分平穩(wěn)，很少相互擠壓、摩擦，因此可以最大限度的提高設(shè)備分選精度，減少分選過程中產(chǎn)生的次生煤泥量[4]。淺槽重介質(zhì)分選機與斜輪/立輪重介質(zhì)分選機的性能對比結(jié)果如表2所示。由表2可知：淺槽重介質(zhì)分選機不但能夠有效及時排除大量矸石，減少大塊矸石和煤的破碎率，而且分選粒度范圍寬，分選精度高，可使更多精煤得到回收[5]。此外，該設(shè)備體積較小，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作和維護，有利于減少廠房體積和分選環(huán)節(jié)[6]。在特定的分選粒度范圍(150～13 mm粒級)內(nèi)，淺槽重介質(zhì)分選機的分選效果更好。

表2 淺槽重介質(zhì)分選機與斜輪/立輪重介質(zhì)分選機性能對比結(jié)果[7-8]

該選煤廠入選原煤中的矸石以泥巖為主，穩(wěn)固性較差，存在泥化現(xiàn)象，在原煤進入主選系統(tǒng)前應(yīng)盡快排除矸石。經(jīng)過對設(shè)備性能的分析，擬采用淺槽重介質(zhì)分選機替代動篩跳汰機對150～13 mm粒級塊煤進行分選。

3 塊煤分選工藝的確定

根據(jù)原煤煤質(zhì)資料和分選設(shè)備，國投塔山選煤廠擬采用的塊煤排矸系統(tǒng)工藝為：200～13mm粒級塊煤采用淺槽重介質(zhì)分選機分選，淺槽精煤經(jīng)破碎機破碎至<50 mm后，作為最終動力煤產(chǎn)品；淺槽重介質(zhì)分選機產(chǎn)生的粗煤泥采用振動弧形篩和離心機聯(lián)合脫水回收，而細煤泥進入煤泥水處理系統(tǒng)[6]。國投塔山選煤廠擬采用的塊煤分選原則流程如圖1所示。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，改擴建后的塊煤排矸系統(tǒng)可分為三部分，即重介分選系統(tǒng)、介質(zhì)回收系統(tǒng)、煤泥水處理系統(tǒng)。200～13 mm粒級塊煤經(jīng)脫泥篩(φ13 mm)脫泥后由淺槽重介質(zhì)分選機分選，淺槽精煤脫介、脫水后被破碎至<50 mm，作為最終精煤產(chǎn)品；淺槽矸石經(jīng)脫介、脫水后，作為最終矸石產(chǎn)品。塊精煤、塊矸石的固定篩和脫介篩篩下合格介質(zhì)，大部分回流至合格介質(zhì)桶，少部分分流后與脫介篩篩下稀介質(zhì)混合，通過磁選機分選，磁選精礦進入合格介質(zhì)桶，磁選尾礦作為塊原煤脫泥篩的噴洗水。

圖1 擬采用的塊煤分選原則流程

塊煤脫泥篩篩下水有兩種處理方式，當分選末煤時，塊煤脫泥篩篩下煤泥水經(jīng)弧形篩、煤泥離心機聯(lián)合脫水后進入末煤分選系統(tǒng)；當不分選末煤時，塊煤脫泥篩篩下煤泥水經(jīng)弧形篩、煤泥離心機聯(lián)合脫水后，與干式脫除的<13 mm粒級末煤摻配，作為最終混煤產(chǎn)品?；⌒魏Y篩下水和離心機離心液經(jīng)分級旋流器組處理后回收，分級旋流器組溢流采用濃縮機處理[9]。

4 經(jīng)濟效益預(yù)測

國投塔山選煤廠改擴建所用設(shè)備盡量選用國內(nèi)先進、可靠的設(shè)備，一些關(guān)鍵設(shè)備考慮引進技術(shù)成熟、性能良好的組裝設(shè)備，同時盡量選用同類型、同系列的大型設(shè)備。按照這個原則，此次改擴建項目投資概算為6 841.34萬元，預(yù)計投資回收期為4.89 a。

改擴建后，每年可多洗選原煤2.00 Mt，按精煤產(chǎn)率25%、精煤價格280元/t計算，每年的毛利潤高達1.40億元。該選煤廠的塊煤率取45%，按照現(xiàn)有選煤廠和類似選煤廠的成本費用140元/t計算，改建后的凈增利潤為1 400萬元/a。

5 結(jié)語

國投塔山選煤廠改擴建后，選煤廠洗選能力與礦井生產(chǎn)能力完全匹配，能夠滿足原煤全部入選的要求；此外，工藝設(shè)計合理，系統(tǒng)靈活可調(diào)，自動化水平高，可充分適應(yīng)入選原煤煤質(zhì)波動和市場變化對產(chǎn)品質(zhì)量的要求；另外，由于系統(tǒng)改擴建后，原煤洗選能力得以提升，精煤產(chǎn)率得到提高，能夠獲得良好的經(jīng)濟效益。

[1] 王 東，寧廣強，金吉元.濟寧三號煤礦選煤廠塊煤淺槽分選系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2015(1)：198.

[2] 田忠坤，齊正義，郭秀軍.動力煤洗選提質(zhì)高效工藝及裝備的探討[C]//《選煤技術(shù)》編輯部.2012年全國選煤學(xué)術(shù)交流會論文集.唐山：《選煤技術(shù)》編輯部，2012：118.

[3] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001:138-139.

[4] 梁利蘭.排矸系統(tǒng)改造可行性研究[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011(4)：71-72.

[5] 石紹輝，史英祥，趙 翠.選煤廠塊煤機械排矸工藝方法探討[J].選煤技術(shù)，2007(6)：52.

[6] 孟紅芳.介休選煤廠重介工藝改建可行性研究[J].煤炭加工與綜合利用，2005(2)：20.

[7] GB 50359—2005煤炭洗選工程設(shè)計規(guī)范[S].

[8] 戴少康.選煤工藝設(shè)計實用技術(shù)手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010:185-227.

[9] 路慶華.西曲礦選煤廠塊煤排矸系統(tǒng)改造可行性分析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011(6)：69.

Feasibility analysis of upgrade on lump coal separation system in Guotou Tashan coal preparation plant

LI Hai-hua

(China Coal Technology & Engineering Group Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., Beijing 100120, China )

To improve original lump coal separation system for removing refuse better in Guotou Tashan coal preparation plant, on the basis of coal assay, existing separation technology and equipment, the feasibility on the system upgrade is analyzed, with a prediction about economic benefit after modification. The comprehensive analysis shows that this modification is appropriate, with short payback period of investment and remarkable economic benefit.

lump coal; refuse removal; feasibility; process system

1001-3571(2015)05-0074-03

TD948.1

B

2015-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.019

李海華(1984—)，男，山東省濰坊市人，工程師，碩士，從事選煤廠工程設(shè)計工作。

E-mail：lhh_gongzuo@126.com Tel: 13811472196