黃邦松

(天津美騰科技股份有限公司，天津市南開(kāi)區(qū)，300385)

1 雙柳煤礦塊煤排矸系統(tǒng)升級(jí)改造的必要性

雙柳煤礦隸屬于汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，礦井生產(chǎn)能力為3.0 Mt/a，可采煤層為3+4#、8#、9#煤層，目前開(kāi)采3+4#煤層，后期開(kāi)采8#和9#煤層。3+4#煤層以焦煤為主，有少量肥煤，8#和9#煤層為焦煤。

雙柳煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)配套建設(shè)有動(dòng)篩排矸系統(tǒng)及選煤廠，原有選煤廠生產(chǎn)規(guī)模為1.50 Mt/a，部分原煤外銷(xiāo)給周邊選煤廠洗選。目前新建了3.0 Mt/a的選煤廠，實(shí)現(xiàn)了雙柳煤礦生產(chǎn)的原煤在雙柳選煤廠全部洗選。

雙柳煤礦原設(shè)計(jì)采用動(dòng)篩排矸系統(tǒng)進(jìn)行300～50 mm塊原煤預(yù)排矸。隨著礦井開(kāi)采深度的增加，原煤中含矸量增大，塊原煤中矸石含量增多，現(xiàn)有動(dòng)篩排矸系統(tǒng)分選精度變差，矸石帶煤率高達(dá)7%，精煤損失嚴(yán)重，降低了產(chǎn)品銷(xiāo)售收入[1]。為了避免矸石帶煤損失，動(dòng)篩排矸系統(tǒng)已停用。動(dòng)篩排矸系統(tǒng)停用后，大量塊矸石由破碎機(jī)破碎后進(jìn)入重介洗選系統(tǒng)，這樣一方面造成破碎機(jī)需破碎大量矸石，破碎機(jī)容易損壞，增加破碎機(jī)的維修費(fèi)；另一方面增加了重介洗選系統(tǒng)的入料量，由此增加了重介洗選系統(tǒng)的生產(chǎn)成本[2]，因此需要對(duì)動(dòng)篩排矸系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

2 煤質(zhì)資料分析

根據(jù)雙柳煤礦3+4#原煤的篩分和浮沉試驗(yàn)資料，篩分試驗(yàn)后對(duì)原煤煤質(zhì)進(jìn)行了分析，試驗(yàn)選用原煤的樣品質(zhì)量為5314.50 kg，原煤灰分Ad為31.90%，屬中高灰分煤。得到粒級(jí)50～0 mm 的原煤質(zhì)量為4372.50 kg , 占全樣的82.27%，灰分Ad為27.80%；得到粒級(jí)>50 mm的原煤質(zhì)量為942 kg, 占全樣的17.73%，灰分Ad為50.90%，其中矸石占34.00%，灰分Ad為81.86%，矸石較純。在粒級(jí)>50 mm的原煤樣品中，得到粒級(jí)300～50 mm的原煤質(zhì)量為310.50 kg , 占全樣的5.84%，灰分Ad為25.34%。得到粒級(jí)>300 mm的原煤質(zhì)量為70.50 kg , 占全樣的1.33%，灰分Ad為24.21%。3+4#原煤樣品粒級(jí)>300 mm和粒級(jí)300～50 mm大篩分試驗(yàn)見(jiàn)表1，3+4#原煤樣品粒級(jí)>50 mm浮沉試驗(yàn)見(jiàn)表2。

表1 3+4#原煤樣品粒級(jí)>300 mm和粒級(jí)300～50 mm大篩分試驗(yàn)

表2 3+4#原煤樣品粒級(jí)>50 mm浮沉試驗(yàn)

由表2可以看出，3+4#原煤樣品浮沉特性為：主導(dǎo)密度級(jí)為+2.0 kg/L，占本級(jí)產(chǎn)率的54.78%，高密度物含量多。密度級(jí)為-1.50 kg/L含量為27.88%，灰分為12.23%，低密度物含量少。密度級(jí)為1.5～1.8 kg/L含量為12.87%，灰分為35.79%，中間密度物含量低，有利于原煤分選。密度級(jí)為+1.8 kg/L含量為59.25%，灰分為73.35%，說(shuō)明粒級(jí)>50 mm塊原煤中矸石含量大且矸石較純，通過(guò)預(yù)排矸后可以有效降低原煤灰分。

3 塊原煤分選設(shè)備選擇

3.1 塊原煤分選設(shè)備介紹

目前，國(guó)內(nèi)用于塊原煤排矸的主要設(shè)備為動(dòng)篩排矸系統(tǒng)、重介淺槽分選機(jī)以及TDS智能干選機(jī)。雙柳煤礦使用的動(dòng)篩排矸系統(tǒng)分選精度差，已停用，因此適合塊原煤排矸的設(shè)備為重介淺槽分選機(jī)和TDS智能干選機(jī)。TDS智能干選機(jī)是近幾年新興的選煤設(shè)備，其原理為采用智能識(shí)別方法，針對(duì)不同的煤質(zhì)特征建立與其相適應(yīng)的分析模型，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析，對(duì)煤與矸石進(jìn)行數(shù)字化識(shí)別，最終通過(guò)智能排矸系統(tǒng)將矸石排出[3]。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

下面就TDS智能干選機(jī)和重介淺槽分選機(jī)對(duì)雙柳煤礦粒級(jí)300～50 mm塊原煤排矸分選從投資、生產(chǎn)成本進(jìn)行對(duì)比分析。

3.2.1 投資對(duì)比

TDS智能干選機(jī)不用水、不用介質(zhì)，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，TDS智能干選機(jī)在現(xiàn)有動(dòng)篩車(chē)間即可完成改造，投資比重介淺槽分選機(jī)低。其中，TDS智能干選機(jī)投資為2238.61萬(wàn)元，重介淺槽分選機(jī)投資為5100萬(wàn)元，TDS智能干選機(jī)比重介淺槽分選機(jī)投資低2861.39萬(wàn)元。

3.2.2 生產(chǎn)成本對(duì)比

(1)塊原煤加工費(fèi)。TDS智能干選機(jī)加工費(fèi)明細(xì)見(jiàn)表3，重介淺槽分選機(jī)加工費(fèi)明細(xì)見(jiàn)表4。

表3 TDS智能干選機(jī)加工費(fèi)明細(xì)

表4 重介淺槽分選機(jī)加工費(fèi)明細(xì)

(2)次生煤泥加工費(fèi)。塊原煤采用重介淺槽分選機(jī)分選，遇水會(huì)產(chǎn)生次生煤泥，次生煤泥需通過(guò)后續(xù)浮選環(huán)節(jié)分選，次生煤泥產(chǎn)率按照3%計(jì)算，浮選煤泥加工費(fèi)按照30元/t煤泥考慮，采用重介淺槽分選機(jī)分選產(chǎn)生的次生煤泥加工費(fèi)為47.87萬(wàn)元/a。TDS智能干選機(jī)采用先進(jìn)的檢測(cè)及執(zhí)行技術(shù)，分選過(guò)程不需水，幾乎不產(chǎn)生煤泥，不產(chǎn)生該部分加工費(fèi)。

(3)矸石帶煤損失。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)檢測(cè)可知，TDS智能干選機(jī)分選矸石帶煤率為1%～3%，平均按2%計(jì)算，重介淺槽分選機(jī)分選矸石帶煤率按1%計(jì)算，矸石含量按照60%技術(shù)，原煤按照400元/t計(jì)算，則TDS智能干選機(jī)分選矸石帶煤損失為：300×17.73%×60%×2%×400=255.31萬(wàn)元/a。重介淺槽分選機(jī)分選矸石帶煤損失為：300×17.73%×60%×1%×400=127.66萬(wàn)元/a。

(4)經(jīng)濟(jì)效益綜合比較。通過(guò)上述投資對(duì)比和生產(chǎn)成本對(duì)比可以看出，對(duì)于本礦300～50mm塊原煤預(yù)排矸分選，TDS智能干選機(jī)比重介淺槽分選機(jī)投資低2861.39萬(wàn)元/a，生產(chǎn)成本低93.17萬(wàn)元/a，TDS智能干選機(jī)在投資、生產(chǎn)成本方面比淺槽系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯。TDS智能干選機(jī)與重介淺槽分選機(jī)生產(chǎn)成本對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 TDS智能干選機(jī)與重介淺槽分選機(jī)生產(chǎn)成本對(duì)比 萬(wàn)元/a

3.3 TDS智能干選機(jī)分選半工業(yè)試驗(yàn)

為了驗(yàn)證TDS智能干選機(jī)對(duì)本礦塊原煤的分選效果，對(duì)雙柳煤礦塊原煤采樣進(jìn)行TDS智能干選機(jī)分選半工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)入料粒級(jí)300～50 mm塊原煤性質(zhì)見(jiàn)表6，試驗(yàn)分選結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 試驗(yàn)入料粒級(jí)300～50 mm塊原煤性質(zhì)

表7 試驗(yàn)分選結(jié)果

從表6可以看出，入料粒級(jí)300～50 mm塊原煤的平均矸石含量為53.96%，與浮沉表中+1.8 kg/L物料含量接近，說(shuō)明試驗(yàn)原煤煤質(zhì)與實(shí)際生產(chǎn)情況相近。

由表7可以看出，雙柳煤礦粒級(jí)300～50 mm塊原煤經(jīng)過(guò)TDS智能干選機(jī)分選后，平均矸石帶煤率為0.51%，平均煤中含矸率為3.87%，說(shuō)明TDS智能干選機(jī)對(duì)雙柳煤礦粒級(jí)300～50 mm塊原煤分選精度高、排矸效果明顯。

3.4 TDS智能干選機(jī)實(shí)際分選效果檢測(cè)

2018年9月，TDS智能干選機(jī)在雙柳選煤廠安裝完畢，之后完成了帶煤調(diào)試，調(diào)試正常后對(duì)矸石進(jìn)行了采樣化驗(yàn)，計(jì)算矸石帶煤率。TDS智能干選機(jī)分選指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 TDS智能干選機(jī)分選指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

由表8可以看出，TDS智能干選機(jī)對(duì)雙柳煤礦粒級(jí)300～50 mm塊原煤分選后，平均矸石帶煤率為1.70%。本項(xiàng)目合同要求的TDS智能干選機(jī)分選矸石帶煤率為≤3%，檢測(cè)的矸石帶煤率滿(mǎn)足合同指標(biāo)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于雙柳煤礦粒級(jí)300～50 mm塊原煤排矸分選，通過(guò)TDS智能干選機(jī)和重介淺槽干選機(jī)的對(duì)比分析，TDS智能干選機(jī)在投資、生產(chǎn)成本方面均比重介淺槽干選機(jī)有明顯優(yōu)勢(shì)。通過(guò)塊原煤TDS智能干選機(jī)實(shí)際分選的工業(yè)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用，TDS分選出的矸石平均帶煤率為1.70%，比合同值低，且遠(yuǎn)低于雙柳煤礦動(dòng)篩排矸系統(tǒng)的矸石帶煤率，因此雙柳煤礦用TDS智能干選機(jī)代替動(dòng)篩排矸系統(tǒng)進(jìn)行粒級(jí)300～50 mm 塊原煤排矸分選是合理的。