太原選煤廠配煤方案的研究與應(yīng)用

姚海生

（西山煤電股份有限責(zé)任公司太原選煤廠，山西省太原市，030023）

太原選煤廠為大型中央型選煤廠，主要入洗西銘礦2＃和8＃煤與杜礦2＃和8＃煤。隨著礦區(qū)資源的不斷開(kāi)采，原煤質(zhì)量和可選性逐漸向難選和極難選的方向發(fā)展，精煤回收率不斷降低。由于各原煤性質(zhì)差異較大，瘦煤存在著硫份低、粘結(jié)高及難選的特點(diǎn)，而貧煤則存在著硫分高、幾乎沒(méi)有粘結(jié)以及易選的特點(diǎn)，需要通過(guò)配煤對(duì)其進(jìn)行洗選。研究原煤之間的合理配洗方案并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中才能提高精煤產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤炭資源的高效綜合利用。

1 配煤方法

在配煤過(guò)程中主要有兩個(gè)途徑，分別是原煤混合配洗和單洗配裝。

1.1 原煤混合配洗

將兩種及兩種以上的原煤按照比例混合，在分選過(guò)程中按照等密度進(jìn)行分選，這種方法主要適用于性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定、分選密度和基元灰分基本相近的原煤，同時(shí)各種原煤的質(zhì)量指標(biāo)、可選性和精煤理論產(chǎn)率等對(duì)混合后煤種的分選和配比同樣有很大的影響，直接關(guān)系到原煤配洗是否合理。

1.2 單洗配裝

原煤?jiǎn)我幻悍N經(jīng)過(guò)分選后將精煤產(chǎn)品分裝在精煤倉(cāng)中，精煤產(chǎn)品按照一定比例混合后得到合格的最終精煤產(chǎn)品。

在實(shí)際生產(chǎn)中，兩種方法都可以得到合格的精煤產(chǎn)品，對(duì)于分選性質(zhì)相近的原煤可以直接通過(guò)混合配洗得到精煤產(chǎn)品；對(duì)于性質(zhì)差異程度較大的原煤如何選擇配煤方案組織生產(chǎn)，達(dá)到精煤產(chǎn)率最高是要需要研究和解決的問(wèn)題。

2 配煤方案對(duì)比與分析

2.1 西銘礦2＃和8＃煤配煤方案分析

2.1.1 西銘礦2＃和8＃煤性質(zhì)

西銘礦2＃和8＃煤可選性比較見(jiàn)表1。

表1 西銘礦2＃和8＃煤可選性比較

由表1 可以看出，當(dāng)精煤灰分為10.50%時(shí)，西銘礦2＃煤的理論分選密度為1.502g／cm3，精煤產(chǎn)率為49.00%，基元灰分為21.20%，可選性為較難選；8＃煤的理論分選密度為1.800g／cm3，精煤產(chǎn)率為71.50%，基元灰分為51.50%，可選性為易選。兩者相比較，在理論產(chǎn)率、分選密度、基元灰分和可選性指標(biāo)差異都很大。

2.1.2 西銘礦2＃和8＃煤配洗方案比較

由于西銘礦2＃和8＃煤的理論分選密度、基元灰分和可選性相差較大，不能通過(guò)原煤混合配洗的方案進(jìn)行洗選，所以要通過(guò)原煤分洗配裝進(jìn)行分選，將西銘礦2＃和8＃煤按照1∶1的比例進(jìn)行單洗配裝，總精煤灰分為10.50%，不同配洗方案下精煤產(chǎn)率的對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 西銘礦2＃和8＃煤配洗方案對(duì)比

由表2 可以看出，當(dāng)精煤灰分為10.50%時(shí)，隨著西銘2＃煤分選密度的增大，精煤灰分和產(chǎn)率逐漸增大；相應(yīng)降低西銘礦8＃煤的分選密度、精煤灰分和產(chǎn)率，確保總精煤灰分為10.50%。

從綜合精煤產(chǎn)率可以看出，隨著難選煤西銘礦2＃煤分選密度的增大和易選煤8＃煤分選密度的降低，綜合精煤產(chǎn)率呈現(xiàn)先增大后減小規(guī)律，而且兩種煤的分界灰分越接近，綜合精煤產(chǎn)率越高。當(dāng)綜合精煤產(chǎn)率最大時(shí)，西銘礦2＃原煤的分選密度為1.59g／cm3，精煤產(chǎn)率和灰分分別為56.50%和13.00%；西銘礦 8＃原煤的分選密度為1.57g／cm3，精煤產(chǎn)率和灰分分別為67.00%和8.40%；此時(shí)西銘礦2＃和8＃煤的分界灰分恰好相等，綜合精煤產(chǎn)率達(dá)到最大61.75%，所以方案4為最佳配洗方案。

由此可以看出西銘礦2＃和8＃煤在分洗配裝中，適當(dāng)提高難選煤西銘礦2＃煤的精煤產(chǎn)率和灰分，同時(shí)降低易選煤西銘礦8＃精煤產(chǎn)率和灰分，可以提高單洗配裝的綜合精煤產(chǎn)率。

2.2 杜礦2＃和8＃煤配煤方案分析

2.2.1 杜礦2＃和8＃煤性質(zhì)比較

杜礦2＃和8＃煤可選性比較見(jiàn)表3。

表3 杜礦2＃和8＃煤可選性比較

由表3 可以看出，出當(dāng)精煤灰分為10.50%時(shí)，杜礦2＃煤的理論分選密度為1.525g／cm3，精煤產(chǎn)率為55.50%，基元灰分為26.00%，可選性為中等可選；杜礦8＃煤的理論分選密度為2.060 g／cm3，精 煤 產(chǎn) 率 為57.00%， 基 元 灰 分 為51.00%，可選性為易選。兩者相比，杜礦2＃和8＃煤的理論產(chǎn)率相近，但基元灰分、分選密度和δ±0.1含量相差較大。

2.2.2 杜礦2＃和8＃煤配洗方案比較

由于杜礦2＃和8＃煤在理論分選密度、基元灰分和δ±0.1含量相差較大，同樣不能通過(guò)原煤混合配洗方案進(jìn)行洗選，所以要通過(guò)原煤分洗配裝進(jìn)行分選。

杜礦2＃和8＃煤按1∶1 比例進(jìn)行單洗配裝，總精煤灰分為10.50%，其配洗方案對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 杜礦2＃和8＃煤配洗方案對(duì)比

由表4 可以看出，當(dāng)精煤灰分為10.50%時(shí)，隨著杜礦2＃煤分選密度的增大，精煤灰分和產(chǎn)率逐漸增大；杜礦8＃煤相應(yīng)的分選密度、精煤灰分和產(chǎn)率逐漸降低，確?？偩夯曳譃?0.50%。

由綜合精煤產(chǎn)率可以看出，隨著中等可選性的杜礦2＃煤分選密度的增大和易選8＃煤分選密度的降低，綜合精煤產(chǎn)率同樣呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律；綜合精煤產(chǎn)率最大時(shí)，中等可選性的杜礦2＃煤精煤產(chǎn)率和灰分分別為62.50%和12.57%；易選的杜礦8＃煤精煤產(chǎn)率和灰分分別為53.90%和8.10%；此時(shí)杜礦2＃和8＃煤的分界灰分恰好相等，綜合精煤產(chǎn)率為58.20%，達(dá)到最大，所以方案3為最佳配洗方案。

由此可以看出杜礦2＃和8＃煤在分洗配裝中，適當(dāng)提高中等可選性的杜礦2＃的精煤產(chǎn)率和灰分，同時(shí)降低易選的杜礦8＃精煤產(chǎn)率和灰分，從而提高杜礦2＃和8＃煤的綜合精煤產(chǎn)率。

綜上分析，對(duì)西銘礦2＃和8＃煤與杜礦2＃和8＃煤配煤方案進(jìn)行比較后可以得出，當(dāng)兩組原煤的分選密度、分界灰分和δ±0.1含量差別較大時(shí)，在原煤實(shí)際單洗配裝過(guò)程中，通過(guò)適當(dāng)提高難選煤的精煤產(chǎn)率和灰分，降低易選煤的精煤產(chǎn)率和灰分，使得各原煤?jiǎn)蜗粗懈平确纸缁曳址诌x，可以提高兩種原煤分洗配裝的綜合精煤產(chǎn)率。同時(shí)可以看出，單獨(dú)洗選過(guò)程中的分界灰分越接近，綜合精煤產(chǎn)率越高；當(dāng)分界灰分相等時(shí)，精煤產(chǎn)率達(dá)到最大。

3 洗選配煤方案理論分析及模型的建立

3.1 洗選配煤方案理論分析

由西銘礦2＃和8＃煤與杜礦2＃和8＃煤的各分選方案對(duì)比可以看出，當(dāng)入洗原煤的基元灰分、分選密度和可選性差別較大，各原煤?jiǎn)为?dú)分選時(shí)，分界灰分越接近，綜合精煤產(chǎn)率越高；當(dāng)?shù)确纸缁曳址诌x時(shí)，精煤產(chǎn)率達(dá)到最大。但在生產(chǎn)實(shí)踐中，等λ原則只是停留在理論水平上，實(shí)際操作性差。生產(chǎn)中主要是對(duì)分選密度的調(diào)整，所以研究分選密度變化時(shí)，可選性難易程度 （δ±0.1 含量）對(duì)精煤產(chǎn)率和灰分影響的關(guān)系，從而指導(dǎo)生產(chǎn)中各種原煤分選密度的確定，進(jìn)一步使實(shí)際單洗過(guò)程更加逼近等分界灰分分選，得到更高的精煤產(chǎn)率至關(guān)重要。

西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤的精煤產(chǎn)率和灰分變化量比較見(jiàn)圖1，圖中 （a）和 （b）分別為西銘礦2＃煤和杜礦2＃煤分選密度每變化0.1g／cm3時(shí)，精煤產(chǎn)率和灰分隨δ±0.1含量的變化量。

圖1 西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤的精煤產(chǎn)率和灰分變化量比較

由圖1可以看出，兩種原煤的分選密度每增加0.1g／cm3時(shí)，隨著δ±0.1含量的增大，精煤產(chǎn)率和灰分的變化量都在逐漸增大，精煤產(chǎn)率的變化幅度大于精煤灰分的幅度。

西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤精煤產(chǎn)率和灰分變化幅度比值見(jiàn)圖2，圖中 （a）和 （b）分別為西銘礦2＃煤和杜礦2＃煤精煤產(chǎn)率與灰分變化幅度的比值隨δ±0.1含量的變化。

由圖2 可以看出，隨著δ±0.1 含量的增大，精煤產(chǎn)率和灰分變化量的比值也隨之增加，即精煤產(chǎn)率與灰分的變化量增加幅度的差距也逐漸增大。

圖2 西銘2＃煤與杜礦2＃煤精煤產(chǎn)率和灰分變化幅度比值

綜合西銘礦2＃煤與杜礦2＃煤這兩種原煤δ±0.1含量與精煤產(chǎn)率和灰分變化幅度之間的關(guān)系，可以得出對(duì)于δ±0.1含量較大的難選煤，適當(dāng)提高分選密度，可以大大提高難選煤的精煤產(chǎn)率，而精煤灰分不會(huì)有大幅度的變化；對(duì)于δ±0.1含量較小的易選煤，雖然降低分選密度后，精煤產(chǎn)率會(huì)有一定程度的降低，但精煤產(chǎn)率和灰分的降低幅度較小。當(dāng)分選密度變化量相同時(shí)，δ±0.1含量的大小是導(dǎo)致精煤灰分和產(chǎn)率的變化幅度不同的主要原因。

3.2 模型的建立

通過(guò)分析4 種原煤分選密度變化量為0.1g／cm3時(shí)，得到了精煤產(chǎn)率和灰分變化量與δ±0.1含量之間的關(guān)系，并對(duì)其建立的數(shù)學(xué)模型如圖3所示。

圖3 精煤產(chǎn)率和灰分變化量與δ±0.1含量

由圖3可以看出，精煤產(chǎn)率的變化量和精煤灰分的變化量與δ±0.1含量之間的關(guān)系分別用乘冪和對(duì)數(shù)的模型進(jìn)行模擬，但此時(shí)的模型為分選密度每變化0.1g／cm3時(shí)，精煤產(chǎn)率和灰分的變化量。而在實(shí)際生產(chǎn)中，分選密度的變化可以精確到0.001g／cm3，所以對(duì)其進(jìn)行修正，使其對(duì)分選密度的精確度提高到0.001g／cm3。

由此進(jìn)一步建立精煤產(chǎn)率和灰分的變化量與δ±0.1含量和分選密度變化量之間的數(shù)學(xué)模型：精煤產(chǎn)率變化量γ、精煤灰分變化量A 與δ±0.1含量和分選密度變化量之間的關(guān)系見(jiàn)式 （1）和式 （2）：

式中：γ——精煤產(chǎn)率變化量，%；

A——精煤灰分變化量，%；

ε——δ±0.1含量，%；

Δ——分選密度變化量，10-3g／cm3。

在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)模型可以計(jì)算出改變分選密度時(shí)不同δ±0.1含量對(duì)應(yīng)的精煤產(chǎn)率和精煤灰分的影響，從而指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中各原煤分選密度的確定，進(jìn)一步逼近等λ原則的最高精煤產(chǎn)率，提高綜合精煤產(chǎn)率。

4 經(jīng)濟(jì)效益

太原選煤廠在西銘礦2＃和8＃煤分選過(guò)程中，通過(guò)研究?jī)煞N原煤性質(zhì)的差異，改變?cè)信涿合催x方案，西銘礦2＃和8＃煤新舊配煤方案比較見(jiàn)表5。

由表5可以看出，將δ±0.1含量較大的2＃原煤分選 密 度 由1.500g／cm3提 高 到1.582g／cm3，精煤灰分由10.50%提高到12.97%，精煤產(chǎn)率從48.90%提高到53.98%；相應(yīng)易選煤8＃分選密度由1.65g／cm3降 低 到1.55g／cm3，精 煤 灰 分 由10.50%降低到8.51%，精煤產(chǎn)率從70%降低到67.02%。通過(guò)配洗方案改變，合計(jì)精煤灰分仍為10.50%，但綜合精煤產(chǎn)率由59.45% 提高到60.50%，綜合精煤產(chǎn)率提高了1.05%。按太原選煤廠450 萬(wàn)t／a的原煤入洗量和700 元／t精煤計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益可增加3307萬(wàn)元／a。

表5 西銘礦2＃和8＃煤新舊配煤方案對(duì)比

5 結(jié)論

（1）當(dāng)兩種原煤性質(zhì)差異較大時(shí)，采用單洗配裝方案可適當(dāng)提高難選煤的精煤產(chǎn)率和灰分，降低易選煤精煤產(chǎn)率和灰分，可以進(jìn)一步逼近等分界灰分分選，提高綜合精煤產(chǎn)率。

（2）當(dāng)分選密度變化時(shí)，δ±0.1 含量直接影響精煤產(chǎn)率和灰分的變化幅度，δ±0.1含量越大，精煤產(chǎn)率的變化幅度越大，精煤產(chǎn)率變化幅度越大于精煤灰分的變化幅度。

（3）建立了精煤產(chǎn)率和灰分的變化量與δ±0.1含量和分選密度變化量之間的數(shù)學(xué)模型，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)中各原煤分選參數(shù)的確定，逼近等分界灰分分選，提高精煤產(chǎn)率，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

［1］ 郝鵬梅.中國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè) ［J］.中國(guó)煤炭，2012 （8）

［2］ 劉武.新建選煤廠配煤入洗的研究 ［J］.煤炭加工與綜合利用，2007 （3）

［3］ 趙愛(ài)國(guó)，李仲學(xué).基于CF 濾波法的中國(guó)煤炭生產(chǎn)周期波動(dòng)特征研究 ［J］.中國(guó)煤炭，2014 （1）

［4］ 朱子玉，蘭健，趙玉文等.選煤廠煤質(zhì)均質(zhì)化技術(shù)研究 ［J］.煤炭加工與綜合利用，2011 （2）

［5］ 劉志明，姚海生.淺析西山煤礦總公司前山礦區(qū)資源綜合利用 ［J］.山西煤炭，2003 （3）

［6］ 彭垠.選煤廠管理 ［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2013

［7］ 靳樹(shù)強(qiáng).布爾臺(tái)選煤廠配煤入洗方案實(shí)踐 ［J］.神東科技，2011 （1）