楊 陽(yáng)

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山063012)

昌泰煤業(yè)有限公司選煤廠(以下簡(jiǎn)稱“昌泰選煤廠”)位于山西省壽陽(yáng)縣紅花堙村，于2015年年底建成投產(chǎn)，是一座設(shè)計(jì)能力為1.20 Mt/a的礦井型選煤廠。選煤工藝為：原煤以13 mm分級(jí)，<13 mm粒級(jí)原煤直接作為商品煤，100～13 mm粒級(jí)塊煤采用單段動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸，煤泥水采用旋流器組濃縮分級(jí)后，0.5～0.15 mm粒級(jí)煤泥采用高頻篩脫水回收，<0.15 mm粒級(jí)煤泥采用濃縮機(jī)、壓濾機(jī)聯(lián)合回收。

由于工藝設(shè)計(jì)階段對(duì)原煤煤質(zhì)分析不充分，精煤產(chǎn)品定位不合理，導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)不合理，選煤廠建成后一直不能正常運(yùn)行，設(shè)備長(zhǎng)期閑置，造成極大的資源浪費(fèi)，并嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，必須對(duì)原選煤工藝進(jìn)行調(diào)整和改造，以實(shí)現(xiàn)選煤廠的正常運(yùn)行。

1 存在問(wèn)題

(1)精煤產(chǎn)品定位不合理。昌泰煤業(yè)有限公司礦井現(xiàn)采煤層為9號(hào)煤層，該煤層煤炭為貧煤，可作為工業(yè)原料和民用燃料，洗選加工后也可作為高爐噴吹煤產(chǎn)品[1]。就銷售價(jià)格來(lái)看，高爐噴吹煤遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)力煤，周邊選煤廠的精煤產(chǎn)品均作為高爐噴吹煤銷售[2]。原工藝設(shè)計(jì)主選設(shè)備選用單段動(dòng)篩跳汰機(jī)，無(wú)法產(chǎn)出低灰、低硫的高爐噴吹煤產(chǎn)品，所產(chǎn)精煤只能作為動(dòng)力煤產(chǎn)品銷售，致使選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益受損嚴(yán)重。

(2)未考慮采煤工藝對(duì)原煤煤質(zhì)的影響。昌泰煤業(yè)有限公司礦井采用綜采放頂煤采煤工藝，導(dǎo)致頂板、底板和夾矸都混入原煤中；加之煤層不穩(wěn)定，斷層多，致使<13 mm粒級(jí)原煤質(zhì)量嚴(yán)重下降，甚至不能直接作為商品煤。此外，原工藝設(shè)計(jì)中將<13 mm粒級(jí)原煤直接摻入精煤，導(dǎo)致精煤產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降，甚至不能產(chǎn)出質(zhì)量合格的動(dòng)力煤產(chǎn)品。

(3)煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)壓力過(guò)大。原工藝設(shè)計(jì)中原煤采用一臺(tái)GFS1860振動(dòng)篩以13 mm分級(jí)，此時(shí)進(jìn)入主選系統(tǒng)的煤泥很少，故采用一臺(tái)φ7 m的深錐濃縮機(jī)和一臺(tái)XMZ300/1500-U箱式壓濾機(jī)回收細(xì)煤泥。由于采煤工藝的影響，原煤中的細(xì)粒煤增加，振動(dòng)篩分級(jí)效率下降，洗選系統(tǒng)的煤泥增多；加之9號(hào)煤層頂板和底板主要為泥巖、炭質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖，矸石存在泥化現(xiàn)象，導(dǎo)致煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)壓力過(guò)大，進(jìn)而影響選煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 原煤特性

選煤工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是原煤煤質(zhì)，其是選煤工藝制定、工藝流程計(jì)算和洗選設(shè)備選型的基本依據(jù)。原煤煤質(zhì)分析是否透徹，原煤特性把握是否準(zhǔn)確，直接關(guān)系到選煤工藝流程制定是否合理[3]。

入選原煤的粒度組成見(jiàn)表1。50～0.5 mm粒級(jí)原煤的密度組成見(jiàn)表2。

表1 原煤粒度組成Table 1 Raw coal size analysis %

表2 50～0.5 mm粒級(jí)原煤密度組成

注:δ±0.1含量中的產(chǎn)率為扣除沉矸或低密度物的產(chǎn)率[4]。

由表1可知：原煤灰分為25.16%，硫分為1.32%，發(fā)熱量為26.11 MJ/kg，屬于中灰、中硫、中高發(fā)熱量煤；高爐噴吹煤要求精煤灰分≤11%，硫分≤0.80%[4]，其經(jīng)過(guò)洗選加工后，可以作為高爐噴吹煤產(chǎn)品。3～0 mm粒級(jí)產(chǎn)率為36.17%，灰分為16.42%，硫分為1.13%，說(shuō)明末煤含量高，灰分、硫分均不符合高爐噴吹煤的質(zhì)量要求，不能直接作為產(chǎn)品，而需要全粒級(jí)入選。

由表2可知：<1.60 g/cm3密度級(jí)的產(chǎn)率為69.92%，灰分為10.99%，硫分為0.75%，說(shuō)明通過(guò)洗選加工能夠分選出符合要求的高爐噴吹煤。煤泥產(chǎn)率為0.92%，灰分為35.57%，其灰分高于原煤灰分，說(shuō)明矸石存在泥化現(xiàn)象。

3 改造方案

3.1 原則流程

在生產(chǎn)高爐噴吹煤時(shí)，原煤需要全粒級(jí)入選，分選密度在1.60 g/cm3左右，此時(shí)δ±0.1含量為12.44%，原煤屬于中等可選煤[5]，適宜的主選工藝有跳汰分選和重介分選兩種[6]。在分選中等可選煤時(shí)，跳汰選煤工藝也能獲得較好的工藝指標(biāo)[7]，結(jié)合附近選煤廠的選煤工藝及其應(yīng)用效果，確定改造后的選煤工藝為跳汰機(jī)分選、干擾床分選機(jī)(TBS)分選、浮選機(jī)分選的聯(lián)合工藝(圖1)。

圖1 改造后的原煤洗選原則流程

100～0 mm粒級(jí)原煤采用跳汰機(jī)分選，跳汰精煤脫水篩的篩下水和精煤離心脫水機(jī)的離心液采用旋流器組濃縮分級(jí)；旋流器底流采用TBS分選，TBS精煤經(jīng)離心脫水機(jī)脫水后作為精煤產(chǎn)品，TBS尾煤經(jīng)高頻篩脫水后作為中煤產(chǎn)品；濃縮旋流器溢流采用浮選機(jī)分選，浮選精礦經(jīng)隔膜壓濾機(jī)脫水后作為精煤產(chǎn)品，浮選尾煤通過(guò)濃縮機(jī)、壓濾機(jī)回收。

此次工藝改造分為兩期建設(shè)，土建部分一次完成，TBS分選系統(tǒng)和浮選系統(tǒng)在二期建設(shè)，設(shè)備購(gòu)置和安裝也分兩期進(jìn)行。一期工程的主選系統(tǒng)不變，煤泥水處理系統(tǒng)有所變動(dòng)，改為濃縮旋流器底流經(jīng)離心脫水機(jī)脫水后作為精煤產(chǎn)品，溢流采用濃縮機(jī)、壓濾機(jī)回收。此外，此次工藝充分考慮了生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性，可通過(guò)調(diào)整管道上的閥門改變煤泥水的走向，便于一期、二期選煤工藝的靈活對(duì)接。

3.2 設(shè)備選型

設(shè)備選型遵循以下原則: 關(guān)鍵設(shè)備選用國(guó)際廣泛使用的設(shè)備，或者基于國(guó)外先進(jìn)、高效、可靠技術(shù)的國(guó)內(nèi)組裝設(shè)備[8]；需要考慮采煤工藝、煤層變化對(duì)原煤煤質(zhì)的影響，主要表現(xiàn)為末煤量大、矸石量大；由于場(chǎng)地有限，選用高效深錐濃縮機(jī)作為煤泥水處理設(shè)備；由于矸石存在泥化現(xiàn)象，選用處理能力較大的煤泥水處理設(shè)備；高爐噴吹煤對(duì)水分要求嚴(yán)格，增加一臺(tái)臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)；水分對(duì)中煤產(chǎn)品的發(fā)熱量影響較大，采用斗式提升機(jī)、振動(dòng)篩脫水。

為了降低改造成本，繼續(xù)利用性能可靠的原精煤脫水篩、粗煤泥高頻脫水篩等設(shè)備，并在對(duì)其他可利用設(shè)備改造與優(yōu)化的基礎(chǔ)上加以利用，例如：將原箱式壓濾機(jī)改為隔膜壓濾機(jī)、為深錐濃縮機(jī)增加傾斜板[9-10]等。除利用原有設(shè)備外，新增了部分設(shè)備，新增設(shè)備選型見(jiàn)表3。

4 生產(chǎn)效果

此次工藝改造于2017年10月中旬完成，且一次調(diào)試成功，原煤處理量和產(chǎn)品指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。調(diào)試期間的生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知：原煤處理量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，精煤灰分、水分、硫分完全滿足高爐噴吹煤的質(zhì)量要求；中煤發(fā)熱量在14.65 MJ/kg左右，可以作為動(dòng)力煤銷售；中煤帶精煤量少，矸石發(fā)熱量低，原煤分選效果良好。

表3 新增設(shè)備選型一覽表

表4 調(diào)試期間的生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 4 Statistics of washing results recorded during commissioning period %

5 結(jié)語(yǔ)

昌泰選煤廠工藝改造有效解決了不能洗選出合格高爐噴吹煤的問(wèn)題，煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)壓力過(guò)大等問(wèn)題也得到解決，且原煤分選效果良好。從此次工藝改造可以看出，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要詳細(xì)分析原煤煤質(zhì)，掌握原煤特性，并充分考慮采煤工藝和煤層狀況對(duì)于原煤煤質(zhì)的影響，還要仔細(xì)了解產(chǎn)品定位，這樣才能避免因工藝設(shè)計(jì)不合理造成的重大損失。