適用于煉焦煤選煤廠技術(shù)經(jīng)濟考核的四項指標(biāo)

韓萬松，閆銳敏，庾朝富，李瑞和，吳大為

(北京國華科技集團有限公司，北京 101300)

適用于煉焦煤選煤廠技術(shù)經(jīng)濟考核的四項指標(biāo)

韓萬松，閆銳敏，庾朝富，李瑞和，吳大為

(北京國華科技集團有限公司，北京 101300)

根據(jù)GB/T15715《煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法》中對錯配物的定義，提出了適用于煉焦煤選煤廠技術(shù)經(jīng)濟考核的四項指標(biāo)。這四項指標(biāo)均可在兩級浮沉(快浮)試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過結(jié)合重力分選的精煤、中煤和矸石產(chǎn)率及相應(yīng)灰分，簡便、精確地計算出來，從而為選煤廠技術(shù)經(jīng)濟考核提供了方便。

精煤帶矸污染率；中煤帶精損失率；中煤帶矸污染率；矸石帶煤損失率

我國煉焦煤選煤廠均采用重力選煤設(shè)備作為主選設(shè)備。在以前傳統(tǒng)的選煤生產(chǎn)中，需要定時或不定時地對原料煤、精煤、中煤和矸石進行快速浮沉試驗(簡稱快浮)，以此來指導(dǎo)崗位司機操作；隨著選煤管理水平的進步，這些快浮結(jié)果(或其中某些項)不但成為崗位司機的操作依據(jù)，也逐漸成為班、組、車間的考核指標(biāo)；發(fā)展至今，還演變出以下一些技術(shù)經(jīng)濟考核指標(biāo)：①上級主管部門對選煤廠的業(yè)績考核指標(biāo)；②新建選煤廠投產(chǎn)時，甲方對乙方的驗收考核指標(biāo)；③營運總承包時，業(yè)主對承包方的效益考核指標(biāo)。

選煤廠常用的四個指標(biāo)有精煤帶矸量、中煤帶精量、中煤帶矸量和矸石帶煤量。那么，根據(jù)這四個指標(biāo)可否來判斷選煤生產(chǎn)過程的優(yōu)劣呢？在此提出兩個問題：①有兩個選煤廠，其中甲選煤廠中煤帶精量為12.04%，乙選煤廠的中煤帶精量為9.53%，按照中煤帶精量來衡量，是否可以判定乙選煤廠的精煤損失少一些呢？②甲選煤廠中煤帶矸量為4.25%，乙選煤廠卻為19.32%，按照原料煤中矸石量來評定，是否可判定甲選煤廠的矸石污染少一些呢？實際上，這兩個問題的答案都是否定的。因為重選各產(chǎn)物的快浮指標(biāo)沒有確切地反映出原料煤的密度組成，也沒反映出精煤、中煤和矸石之間的比例，因而不能定量地、全面地反映出分選過程的優(yōu)劣，因而不宜作為選煤廠的重要考核指標(biāo)。因此，重選產(chǎn)物快浮指標(biāo)始終沒有作為工藝效果的評定指標(biāo)而被列入GB/T15715《煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法》中。

GB/T15715《煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法》是將總錯配物含量這項指標(biāo)定為“視需要選用的指標(biāo)”，其實它是一項科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹笜?biāo)，它定量地將入料、產(chǎn)物的密度組成與各分選產(chǎn)物的產(chǎn)率聯(lián)系在一起，從輕、重產(chǎn)物的污染或損失的角度出發(fā)，來綜合評定設(shè)備的分選完善程度。但要想得到此指標(biāo)，必須事先進行重選設(shè)備檢測，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制分配曲線，再查出分配密度，因此該方法在實用性、簡便性上與人們的需求存在很大差距。

重力分選的過程是物料依據(jù)密度差異大小，按概率進行分選的過程，所謂的分配密度只是表征重選設(shè)備在檢測期間，物料進入輕、重產(chǎn)物概率皆為50%時的密度。在生產(chǎn)中分配密度不是固定值，而是隨著原料煤煤質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)、操作人員的技術(shù)經(jīng)驗等因素隨機波動。還需指出的是，重選設(shè)備檢測是一項系統(tǒng)工程，需要較多的人力、物力、時間以及較高的試驗技術(shù)水平，在選煤廠是無法頻繁進行的，甚至某些選煤廠投產(chǎn)多年都沒進行過一次檢測。因此，筆者在此提出以快浮試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)的精煤帶矸污染率、中煤帶精損失率、中煤帶矸污染率、矸石帶煤損失率四項指標(biāo)。

1 四項指標(biāo)

以三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為例，筆者認(rèn)為可用Bkg/L和1.80 kg/L分別取代總錯配物中一、二段的分配密度。凡1.80 kg/L密度級的產(chǎn)物則稱之為“矸”。

現(xiàn)以表1中甲選煤廠的原料煤、精煤、中煤和矸石的兩級浮沉資料作為案例，對四項指標(biāo)逐個進行介紹并計算。

表1 五座選煤廠的兩級浮沉數(shù)據(jù)及四項考核指標(biāo)表Table 1 Data of two stage float-and-sink test and four evaluation indexes of coal preparation plant %

注：甲、乙選煤廠B=1.40 kg/L，丙選煤廠B=1.50 kg/L，丁選煤廠B=1.60 kg/L，戊選煤廠B=1.65 kg/L。

1.1 精煤帶矸污染率CP′矸

精煤帶矸污染率CP′矸的定義為污染到精煤中的>1.80 kg/L密度級的矸石占原料煤中該密度級的百分比值，即>1.80 kg/L密度級的矸石分配在精煤中的概率，其計算式為：

(1)

式中：γ精為精煤產(chǎn)率，%；γ精>1.8為精煤中>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%；γ原>1.8為原料煤中>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%。

根據(jù)表1中甲選煤廠生產(chǎn)月報統(tǒng)計及經(jīng)驗，甲選煤廠重力分選的精煤產(chǎn)率γ精=40.54%，精煤中>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率γ精>1.8=0.03%，原料煤中>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率γ原>1.8=34.33%，由(1)式可計算出甲選煤廠精煤帶矸污染率：

此值表示了精煤中污染的>1.80 kg/L密度級的矸石占到原料煤中該密度級的0.035%。

1.2 中煤帶精損失率ML′精

中煤帶精損失率ML′精定義為損失到中煤里的

(2)

式中：γ中為中煤產(chǎn)率，%；γ中

對于甲選煤廠，取B=1.40 kg/L。根據(jù)表1中甲選煤廠生產(chǎn)月報統(tǒng)計及經(jīng)驗，由(2)式可得甲選煤廠中煤帶精損失率：

此值表示了損失在中煤里的

1.3 中煤帶矸污染率MP′矸

中煤帶矸污染率MP′矸定義為污染到中煤里>1.80 kg/L密度級的矸石占入料中該密度級的百分比值，即>1.80kg/L密度級的矸石分配在中煤里的概率，其計算式為：

(3)

式中：γ中>1.8為中煤里>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%。根據(jù)表1中相應(yīng)的數(shù)據(jù)，由(3)式可計算出甲選煤廠中煤帶矸污染率：

此值表示污染到中煤里的>1.80 kg/L的矸石占到原料煤中該密度級的3.25%。

1.4 矸石帶煤損失率RL′煤

矸石帶煤損失率RL′煤定義為損失到矸石中的<1.80 kg/L密度級的煤炭占原料煤中該密度級的百分比值，即<1.80 kg/L密度級的煤炭分配在矸石中的概率，其計算式為：

(4)

式中：γ矸為矸石產(chǎn)率，%；γ矸<1.8為矸石中<1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%；γ原<1.8為原料煤中<1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%。

根據(jù)表1中甲選煤廠生產(chǎn)月報統(tǒng)計及經(jīng)驗，由式(4)可計算出甲選煤廠矸石帶煤損失率：

此數(shù)值表示損失到矸石的<1.80 kg/L煤炭占到原料煤中該密度級的0.25%。

2 等量原則修正法

利用上述四個計算式可以得到相應(yīng)的考核指標(biāo)，但結(jié)果還是不能盡如人意，需要進行修正。由表1數(shù)據(jù)對比，可以看出有關(guān)甲選煤廠的一些情況：

(1) 污染到精煤中的矸石灰分要比原料煤中>1.80 kg/L密度級灰分低10.25個百分點。

(2)損失到中煤里的“精煤”灰分，要比原料煤中

(3)污染到中煤里的矸石灰分，要比原料煤中>1.80 kg/L密度級低29.23個百分點。

(4)損失到矸石里的<1.80 kg/L密度級的灰分要比原料煤中同一密度級的高34.01個百分點。

這些情況在眾多選煤廠中普遍存在，這就意味著重選產(chǎn)物精煤、中煤、矸石中混有的“精”、“矸”、“煤”與原料煤中的“精”、“矸”、“煤”相對應(yīng)的灰分是不等同的，且有很大的差別。

為了消除此差別，筆者提出了非可燃體等量和可燃體等量的基本概念。概括地講，可以將煤炭中的灰分A看為非可燃體，可以將(100-A)視為可燃體。

2.1 精煤帶矸污染率CP矸

精煤帶矸污染率CP矸的實質(zhì)就是非可燃體混進輕產(chǎn)物中，增加了它的灰分，故根據(jù)(1)式可建立如下等量平衡式(即灰分量平衡式)：

γ′精>1.8×A原>1.8=γ精>1.8×A精>1.8，

(5)

式中：γ′精>1.8為修正后的精煤中>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%；A原>1.8為原料煤中>1.80 kg/L密度級的灰分，%；A精>1.8為精煤中>1.80 kg/L密度級的灰分，%。

由式(1)和式(5)可得修正后的甲選煤廠精煤帶矸率CP矸：

(6)

從而可得甲選煤廠的按非可燃體等量原則修正的精煤帶矸污染率：

此值精確地表明了與原料煤相同灰分的>1.80 kg/L密度級的矸石進入精煤產(chǎn)品中的概率僅僅為0.031%，完全可定為小概率事件，甚至可以忽略不計。

2.2 中煤帶精損失率ML精

損失率的實質(zhì)是可燃體混進重產(chǎn)物中，降低了它的灰分，故根據(jù)式(2)可建立如下可燃體等量平衡式：

γ′中

(7)

式中：γ′中

由式(2)、式(7)可得修正后的甲選煤廠中煤帶精損失率率：

(8)

從而可得甲選煤廠按可燃體等量原則修正后的中煤帶精損失率為：

此值精確地表明了甲選煤廠原料煤中同灰分的Bkg/L密度級精煤誤混進入中煤的概率為7.32%。

2.3 中煤帶矸污染率MP矸

同理，根據(jù)式(3)可建立如下的非可燃體等量平衡式：

γ′中>1.8×A原>1.8=γ中>1.8×A原>1.8，

(9)

式中：γ′中>1.8為修正后的中煤里>1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%；A原>1.8為原料煤中>1.80 kg/L密度級的灰分，%；A中>1.8為中煤中>1.80 kg/L密度級的灰分，%。

根據(jù)式(3)、式(9)可得修正后的中煤帶矸污染率：

(10)

由此可得甲選煤廠按非可燃體等量原則修正后的中煤帶矸污染率：

此數(shù)值精確地表明了原料煤中同灰分的>1.80 kg/L密度級矸石污染到中煤的概率為2.12%。

2.4 矸石帶煤損失率RL煤

同理，根據(jù)式(4)可建立如下的可燃體等量平衡式：

γ′矸<1.8×A原<1.8=γ矸<1.8×A矸<1.8，

(11)

式中：γ′矸<1.8為修正后的矸石中<1.80 kg/L密度級產(chǎn)率，%；A原<1.8為原料煤中<1.80 kg/L密度級的灰分，%；A矸<1.8為矸石中<1.80 kg/L密度級的灰分，%。

根據(jù)式(4)、式(10)可得修正后的矸石帶煤損失率：

(12)

由此可得甲選煤廠按可燃體等量原則修正后的矸石帶煤損失率RL煤：

此數(shù)值精確地表明了原料煤中同灰分的<1.80 kg/L密度級煤炭損失在矸石中的概率僅為0.15%，也屬于小概率事件。

3 影響四項指標(biāo)的因素

通過表1所列五座選煤廠兩級浮沉數(shù)據(jù)與按等量原則進行修正的四項考核指標(biāo)即可回答最初提出的兩個問題：

(1) 從快浮指標(biāo)看，乙選煤廠中煤帶精量比甲選煤廠少2.51個百分點，但從式(8)計算結(jié)果來看，乙選煤廠的原料煤中

(2) 從快浮指標(biāo)看丁選煤廠的中煤帶矸量比甲選煤廠多15.07個百分點，但根據(jù)式(10)計算結(jié)果看，丁選煤廠的中煤產(chǎn)率不到甲選煤廠的1/5，并且原料煤中矸石量比甲選煤廠多了11.70個百分點，因此計算取得的中煤帶矸污染率僅為1.33%，比甲選煤廠要少，即丁選煤廠的指標(biāo)要好于甲選煤廠。

正如前面所述，這四項考核指標(biāo)源于總錯配物含量的基本概念，因此影響錯配物大小的因素，也是影響這四項指標(biāo)的因素，下面分別作簡要分析。

3.1 影響精煤帶矸污染率的因素

從表1可知，除丙選煤廠的指標(biāo)為0.26%外，其余四座選煤廠均是極小的，甚至為零，該指標(biāo)的大小與原料煤可選性基本無關(guān)，而與各選煤廠的具體操作因素有關(guān)，例如選前原料煤潤濕程度、懸浮液進入旋流器的壓力、磁鐵礦粉粒度、入料懸浮液中煤泥含量等。

3.2 影響中煤帶精損失率的因素

根據(jù)表1數(shù)據(jù)繪制出原料煤δ±0.1含量與中煤帶精損失率的相關(guān)關(guān)系，如圖1所示。

圖1 δ±0.1含量與中煤帶精損失率的相關(guān)關(guān)系圖Fig.1 Correlation between the content of δ±0.1 near-density material and the loss rate of clean coal carried in middlings

由此可得可靠性為95%的回歸方程：

MP精=0.15×(δ±0.1)-0.38。

(13)

該方程定量地表征了原料煤的δ±0.1含量每增加10個百分點，中煤帶精損失率MP精就會增加1.50個百分點。

需要指出的是，表1中所列的5座選煤廠皆采用同一規(guī)格型號的無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，即分選設(shè)備的工藝特性(可能偏差)是一致的，故可確定中煤帶精損失率與原料煤的可選性有著良好的正相關(guān)關(guān)系，因此也能夠用式(13)的回歸方程來預(yù)測該規(guī)格型號的重介質(zhì)旋流器在處理不同可選性原料煤時MP精值的大小。

3.3 影響中煤帶矸污染率和矸石帶煤損失率的因素

就三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器而言，第二段旋流器分選出中煤和矸石，這兩個產(chǎn)品的指標(biāo)與第二段旋流器的分選密度有關(guān)。當(dāng)要求分離出純矸石時，隨分選密度增高，矸石帶煤損失率相應(yīng)減小，而中煤帶矸污染率隨之增大；反之，為保證中煤產(chǎn)品有相當(dāng)?shù)陌l(fā)熱量，則隨分選密度的降低，中煤帶矸污染率自然減小，但矸石帶煤損失率隨之增大。因此這兩項指標(biāo)與要求的中煤、矸石的灰分有直接關(guān)系。

4 結(jié)語

筆者在錯配量這一概念的基礎(chǔ)上，提出了精煤帶矸污染率CP矸、中煤帶精損失率ML精、中煤帶矸污染率MP矸和矸石帶煤損失率RL煤四項考核指標(biāo)，在選煤經(jīng)濟活動領(lǐng)域，可作為選煤工程合同中的甲、乙雙方都能接受的評定重選設(shè)備和選煤廠運營的考核指標(biāo)。該四項指標(biāo)具有以下優(yōu)點：一是撈得著。選煤廠俗稱日常進行的快速浮沉為“撈”快浮，四項指標(biāo)均是以快浮指標(biāo)為依據(jù)的；二是看得見。這四項指標(biāo)的另一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是精煤、中煤和矸石的產(chǎn)率，這些統(tǒng)計資料在選煤廠的生產(chǎn)日報、月報、年報中均能“看”到；三是做得到。有了選煤廠準(zhǔn)確的快浮指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)率，根據(jù)上述四項指標(biāo)的計算公式，就可得到相應(yīng)的數(shù)值。當(dāng)然，真正實施和應(yīng)用四項指標(biāo)來考核評價也并非易事，還需要制定符合實際情況的多項細(xì)則，例如根據(jù)選煤廠的各產(chǎn)品產(chǎn)率扣除煤泥量換算為重選設(shè)備的產(chǎn)率等等。

[1] 煤炭科學(xué)研究總院唐山分院.GB/T15715-2014煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[2] 庾朝富，王傳金，石 郡，等.3GHMC1500/1100型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選潘一選煤廠極難煤的工藝效果研究[J].選煤技術(shù)，2014(1)：24-29.

[3] 單忠健，葉立貞.中國煤炭工業(yè)百科全書加工利用·環(huán)保卷[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

[4] 吳式瑜，岳勝云.選煤基本知識(第4版)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2012.

Four indexes suitable for evaluation of technical economy of coking coal preparation plant

HAN Wan-song，YAN Rui-min，YU Chao-fu，LI Rui-he，WU Da-wei

(Beijing Guohua Technology Group Ltd.，Beijing 101300，China)

Four indexes suitable for evaluation of technical economy of coking coal preparation plant is proposed according to the concept of misplaced material in GB/T15715Coalgravityseparatingequipment-Performanceevaluation. Combined with yield and corresponding ash content of clean coal,middlings and refuse,these indexes can be simply calculated on the basis of two stage float-and-sink (quick float) test data,which is convenient for coal preparation plant to evaluate technical economy.

contamination rate of refuse carried in clean coal; loss rate of clean coal carried in middlings; contamination rate of refuse carried in middlings; loss rate of coal carried in refuse

1001-3571(2015)02-0064-05

TD94

A

2015-03-24

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.019

韓萬松(1962—)男，安徽省安慶市人，高級工程師，從事選煤廠設(shè)計和工程建設(shè)管理工作。

E-mail： ghkjsx@163.com Tel: 0315-5913440