李新劍

(西山煤電西銘礦選煤廠，山西 太原 030053)

隨著國家對(duì)煤炭行業(yè)政策的調(diào)整與環(huán)保治理力度加大，作為煤炭高效清潔利用的技術(shù)源頭，煤炭洗選加工具有極其重要的作用。在煤炭洗選過程中，煤泥量是一個(gè)無法忽視的問題，在國家環(huán)保政策要求下，選煤廠煤泥處理、銷售難度增大，在很大程度上影響到選煤廠正常生產(chǎn)運(yùn)行，因此，在滿足客戶對(duì)煤質(zhì)要求的前提下，對(duì)洗選工藝進(jìn)行優(yōu)化，減少煤泥產(chǎn)量成為重中之重。

1 原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造方案

1.1 選煤廠概況

西銘礦選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電股份有限公司，2007年12月正式投產(chǎn)，計(jì)劃煤炭洗選量為2.10 Mt/a。選煤工藝為50～150 mm粒級(jí)塊原煤淺槽重介分選，1～50 mm粒級(jí)的原煤重介旋流器分選，0.1～1 mm粒級(jí)粗煤泥螺旋分選機(jī)分選，小于0.1 mm的細(xì)煤泥濃縮壓濾回收。但目前主要存在以下2個(gè)問題：一是產(chǎn)品質(zhì)量過剩，精煤產(chǎn)品發(fā)熱量大于用戶需求的26.36 MJ/kg，在27.20 MJ/kg以上；二是煤泥含量大，煤泥水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)過重。

1.2 原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造前工藝

圖1 改造前工藝流程

西銘礦選煤廠原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。從圖1得知，150 mm原煤進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上物經(jīng)膠帶轉(zhuǎn)載至矸石場地，篩下物經(jīng)膠帶轉(zhuǎn)載至分級(jí)篩(篩孔為50 mm)進(jìn)行分級(jí)，大于50 mm篩上物進(jìn)入淺槽進(jìn)行分選，小于50 mm篩下物進(jìn)入主選系統(tǒng)進(jìn)行分選。對(duì)篩分后50～0.5 mm粒級(jí)物料進(jìn)行篩分浮沉試驗(yàn)，并繪制可選性曲線，如圖2所示。由圖2可知，小于50 mm的原煤進(jìn)入分選密度為1.7 kg/L的主選系統(tǒng)進(jìn)行分選，精煤產(chǎn)品灰分為12%，回收率為57.4%。

圖2 工藝改造前50～0.5 mm粒級(jí)物料可選性曲線

1.3 原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造

交叉篩的工作原理：大小篩軸處于不同安裝角度，當(dāng)物料從右至左運(yùn)動(dòng)時(shí)，大塊物料經(jīng)大徑篩軸快速運(yùn)動(dòng)，而小粒級(jí)物料逐步下沉接觸篩片交叉組成的篩孔，完成透篩；在大粒級(jí)物料向左快速運(yùn)動(dòng)過程中，不斷沖擊、打散小粒級(jí)物料，使得物料能夠均勻分布于篩孔上，并且能夠使得篩片上微細(xì)顆粒得到自動(dòng)清理。具有篩分效率高、占地面積小、篩分震動(dòng)噪聲低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)。

將原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)中預(yù)先篩分設(shè)備更換為篩孔分別為3 mm和50 mm的2段交叉篩，小于50 mm的物料進(jìn)入主選系統(tǒng)進(jìn)行分選；在原煤煤質(zhì)情況較好時(shí)小于3 mm的物料直接與洗選精煤混合作為最終產(chǎn)品銷售；在煤質(zhì)較差時(shí)與交叉篩的小于50 mm物料混合進(jìn)入主洗系統(tǒng)進(jìn)行分選。改造后原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝流程如圖3所示。

圖3 改造后原煤系統(tǒng)工藝流程

對(duì)改造后50～0.5 mm粒級(jí)物料進(jìn)行篩分浮沉試驗(yàn)繪制可選性曲線，如圖4所示。由圖4可知，主選系統(tǒng)以1.7 kg/L的分選密度進(jìn)行洗選，精煤灰分為11%，回收率為61%。

圖4 工藝改造后50～0.5 mm粒級(jí)物料可選性曲線

2 試驗(yàn)結(jié)果分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)算

2.1 工藝改造前后50～0.5 mm粒級(jí)礦物粒度組成分析

工藝改造前后50～0.5 mm粒級(jí)礦物粒度組成見表1。據(jù)表1，原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)改造后相對(duì)于改造前各粒級(jí)灰分僅出現(xiàn)細(xì)微變化，50～3 mm粒級(jí)產(chǎn)率均有所增大，而小于3 mm粒級(jí)產(chǎn)率明顯減小，說明交叉篩的使用，可使大部分小于3 mm物料不入洗直接進(jìn)入精煤倉，從而降低進(jìn)入洗選系統(tǒng)的煤泥量，減輕煤泥水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

表1 工藝改造前后礦物粒度組成

2.2 工藝改造前后礦物形貌分析

為了更加直觀的觀察原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝改造前后物料粒徑的情況，對(duì)改造前后小于50 mm粒級(jí)物料進(jìn)行800倍SEM分析，結(jié)果如圖5所示。

圖5 工藝改造前后-50 mm物料SEM分析

圖5中，在掃描電鏡下觀測相同倍數(shù)的小于50 mm粒級(jí)物料出現(xiàn)了明顯粒徑差異，改造前物料粒徑明顯偏小，說明工藝改造后小于3 mm粒級(jí)物料明顯減少，使得煤泥量在一定程度上有所降低，減輕煤泥水洗選系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

2.3 工藝改造前后礦物組成分析

針對(duì)原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝改造前后物料礦物組成變化，對(duì)改造前后小于50 mm粒級(jí)物料進(jìn)行XRD分析，如圖6所示。

圖6 工藝改造后小于50 mm物料XRD

分析圖6，通過XRD圖譜分析原煤樣品中主要包含的礦物質(zhì)有方解石(CaCO3)、高嶺石(Al2O3·2SiO2·2H2O)、蒙脫石(NaO3(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·8H2O)和石英(SiO2)。而工藝改造前后小于50 mm物料礦物組成出現(xiàn)明顯變化的是改造后物料方解石的含量明顯減少。

2.4 工藝改造前后物料發(fā)熱量分析

通過對(duì)原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝改造后的篩分浮沉試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)，得到小于3 mm物料產(chǎn)率為17.25%，小于50 mm物料理論產(chǎn)率為50.48%，綜合產(chǎn)率為67.73%，遠(yuǎn)大于工藝改造前精煤回收率57.4%。在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)工藝改造后小于50 mm精煤以及小于3 mm物料進(jìn)行發(fā)熱量測定。

表2 工藝改造前后產(chǎn)品發(fā)熱量

據(jù)表2所示，工藝改造前后小于3 mm物料發(fā)熱量沒有明顯差異，這是因?yàn)樾∮? mm物料沒有經(jīng)過洗選過程，只是經(jīng)過預(yù)先篩分，沒有混雜其他粒級(jí)物料；但小于50 mm精煤發(fā)熱量有著明顯差異。這是因?yàn)楣に嚫脑旌?，原本進(jìn)入小于50 mm粒級(jí)中小于3 mm物料經(jīng)過交叉篩預(yù)先分級(jí)后直接進(jìn)入精煤倉，與小于50 mm精煤混合，使總精煤發(fā)熱量有所降低，結(jié)果與XRD圖譜分析相印證。經(jīng)查閱文獻(xiàn)[2]，煤炭中礦物組成方解石對(duì)發(fā)熱量影響最大，而石英影響最小，由此可以從理論上解釋工藝改造后小于50 mm物料發(fā)熱量降低。

2.5 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)算

分析表3可知，工藝改造后年增加精煤產(chǎn)量為19.54萬t，減少原煤入洗量為36.19萬t，節(jié)約洗選成本為449萬元。

表3 工藝改造前后經(jīng)濟(jì)成本

綜上來看，西銘礦選煤廠經(jīng)過工藝改造后洗選精煤發(fā)熱量(27.11 MJ/kg)滿足用戶需求(26.36 MJ/kg)，同時(shí)解決了煤泥量大的問題，有效地緩解了煤泥水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并且降低了選煤廠洗選成本，使得收益更大化。

3 結(jié) 語

(1)原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)工藝改造后精煤產(chǎn)率提高10.33%，原煤洗選成本降低2 736萬元。

(2)工藝改造后精煤發(fā)熱量為27.11 MJ/kg，相對(duì)于改造前有所降低，滿足用戶需求。

(3)從物料粒度組成以及SEM分析，改造后小于50 mm粒級(jí)物料有著明顯變化，煤泥量降低13.653%。