FGX復合式干選機分選平朔風氧化煤和雜煤的可行性分析

解 禎，趙建群，劉昆侖，劉春龍

(1.中煤平朔集團有限公司，山西 朔州 036006；2.山西小回溝煤業(yè)有限公司，山西 太原 030400)

FGX復合式干選機分選平朔風氧化煤和雜煤的可行性分析

解 禎1，趙建群2，劉昆侖1，劉春龍2

(1.中煤平朔集團有限公司，山西 朔州 036006；2.山西小回溝煤業(yè)有限公司，山西 太原 030400)

針對平朔風氧化煤和雜煤量大、水分低、極細粒多的問題，在對原煤煤質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，研究采用FGX復合式干選機對其進行分選的可行性，并對基于復合式干選機的干法選煤工藝進行確定。試驗結(jié)果表明：FGX復合式干選機對風氧化煤和雜煤分選效果良好，精煤產(chǎn)率為62.02%，灰分下降13.39個百分點，低位發(fā)熱量提高4.65 MJ/kg；矸石產(chǎn)率為25.06%，灰分高達73.54%，低位發(fā)熱量為3.89 MJ/kg；中煤產(chǎn)率為12.92%，灰分為41.69%，低位發(fā)熱量為15.55 MJ/kg。基于FGX復合式干選機的干法選煤技術(shù)工藝簡單，成本低，投資少，可獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

風氧化煤；雜煤；FGX復合式干選機；提質(zhì)

在氧化作用和風化作用下，煤的一些固有物理性質(zhì)、化學性質(zhì)發(fā)生很大變化，致使其性質(zhì)向著不利于工業(yè)利用的方向轉(zhuǎn)變，甚至完全失去工業(yè)價值，這部分煤就是風氧化煤。與正常煤相比，風氧化煤的結(jié)構(gòu)疏松，水分高，抗碎強度低，灰分高，洗選加工困難。中煤平朔集團有限公司各露天礦每年產(chǎn)生的風氧化煤、雜煤數(shù)量超過8.00 Mt，由于其煤質(zhì)特殊，地銷困難且售價低。這部分煤進入現(xiàn)有選煤廠洗選加工時，不僅給濕法重介質(zhì)選煤廠的正常生產(chǎn)帶來許多不利影響，導致生產(chǎn)管理問題增多，還會使優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)量下降，影響企業(yè)經(jīng)濟效益。因此，選擇經(jīng)濟適用的選煤方法對其進行加工提質(zhì)成為當務(wù)之急。

目前，國內(nèi)沒有有效分選風氧化煤的方法，通常風氧化煤直接落堆銷售。復合式干法選煤技術(shù)是我國獨創(chuàng)的、適合我國國情的新型選煤方法，具有工藝簡單、投資少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。采用該技術(shù)對易泥化煤炭進行洗選加工，不但節(jié)能節(jié)水，有利于保護環(huán)境，而且能適應不同動力煤煤炭企業(yè)的需求，其為解決我國易泥化煤炭的洗選加工、煤矸石綜合利用、提高原煤入選率等做出了重要貢獻[1-4]。為解決平朔風氧化和雜煤的有效分選問題，基于原煤煤質(zhì)分析，采用FGX復合式干選機對其進行分選，探索該方案的可行性和選煤工藝的合理性。

1 煤質(zhì)特征

通過風氧化煤、雜煤粒度組成(表1)可知：風氧化煤、雜煤的水分較低，僅為6.45%；灰分較高，高達39.64%；發(fā)熱量較低，為15.49 MJ/kg。

表1 風氧化煤、雜煤粒度組成Table 1 Size composition of weathering-oxidized coal and mixed coal %

<0.5 mm粒級風氧化煤、雜煤粒度組成如表2所示。由表2可知：<0.045 mm粒級極細粒產(chǎn)率較高，高達46.11%。若采用濕法選煤技術(shù)對氧化煤、雜煤進行洗選，不但會導致極細粒難以沉降，煤泥水系統(tǒng)壓力增大，而且會使產(chǎn)品水分增加，發(fā)熱量下降。因此，采用干法選煤技術(shù)對其洗選加工更合適。

表2 <0.5 mm粒級風氧化煤、雜煤粒度組成Table 2 Size composition of - 0.5 mm weathering-oxidized coal and mixed coal %

2 FGX復合式干選機

2.1 結(jié)構(gòu)

FGX復合式干選機由分選床、振動器、風室、機架、吊掛裝置等組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。分選床由床面、背板、格條、排料擋板組成，床面下布置有可控制風量的風室，離心通風機提供的氣流通過床面上的風孔作用于分選物料；吊掛裝置的作用是將分選床、振動器懸掛于機架，以方便調(diào)節(jié)分選床縱向、橫向的角度。

圖1 FGX復合式干選機結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of FGX compound dry washing machine

2.2 工作原理

在物料做螺旋翻轉(zhuǎn)運動的條件下，通過振動力和風力的綜合作用使床層松散并使礦粒按密度分層(圖2)。在螺旋運動中的分選作用(圖3)、自生介質(zhì)的分選作用、離析作用、風力作用的綜合作用下，低密度物上浮，高密度物下沉。上浮物從精煤段排出成為精煤，中等密度物從中煤段排出成為中煤，下沉物從矸石段排出成為矸石。高密度物相互作用產(chǎn)生的浮力效應可有效地阻止低密度煤混入矸石，從而保證排出矸石的純度[4-9]。

圖2 礦粒分層作用示意圖Fig.2 Schematic diagram of mineral particle stratification

圖3 物料在螺旋運動中的分選作用Fig.3 Sorting material in spiral motion

2.3 技術(shù)特點

針對平朔礦區(qū)露天礦風氧化煤、雜煤煤質(zhì)特征，結(jié)合國內(nèi)洗選煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，采用復合式干法選煤技術(shù)對其進行分選最合適。

(1)風氧化煤、雜煤矸石含量大，對設(shè)備磨損大，給重介選煤廠的正常生產(chǎn)帶來許多不利，生產(chǎn)管理問題增多。而復合式干法選煤技術(shù)工藝簡單，投資少，生產(chǎn)成本低，操作管理方便，有利于節(jié)約投資成本。

(2)風氧化煤、雜煤中矸石泥化嚴重，剝離層中的泥土易混入其中，導致重介選煤廠煤泥水很難處理[10]。復合式干法選煤技術(shù)適用于干旱缺水的產(chǎn)煤地區(qū)動力煤排矸，適合于易泥化煤種的分選，不存在煤泥水處理的問題。

3 干法分選試驗

采用FGX復合式干選機對安太堡礦風氧化煤、雜煤進行工業(yè)分選試驗。試驗時先取4 t左右風氧化煤、雜煤，混合均勻后取其中2 t進行連續(xù)分選試驗，對分選出的精煤、中煤、矸石進行全斷面、分段取樣，并對煤樣進行化驗，結(jié)果如表3所示。

由表3可知：經(jīng)干法分選后，精煤產(chǎn)率為62.02%，灰分為27.45%，低位發(fā)熱量達到20.11 MJ/kg；矸石產(chǎn)率為25.06%，灰分高達73.54%，低位發(fā)熱量為3.89 MJ/kg；中煤產(chǎn)率為12.92%，灰分為41.69%，低位發(fā)熱量為15.55 MJ/kg。與原煤相比，精煤灰分下降13.39個百分點，低位發(fā)熱量提高4.65 MJ/kg，分選效果較好。

表3 風氧化煤、雜煤分選試驗結(jié)果Table 3 Results of separation test of weathering-oxidized coal and mixed coal %

4 選煤工藝與設(shè)備的確定

4.1 設(shè)備選型

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和市場需求，確定新建干法選煤廠的設(shè)計能力為2.0Mt/a,工程建設(shè)預計需要投資2 000萬元。新建干法選煤廠的主選設(shè)備為FGX復合式干選機，主要運輸設(shè)備為帶式輸送機，主要設(shè)備選型如表4所示。

表4 設(shè)備選型情況Table 4 Equipment selection

4.2 選煤工藝的確定

通過自卸汽車將需要分選的風氧化煤、雜煤運至煤場，用鏟車將其給入受煤坑的固定篩上(φ300 mm)，>300 mm粒級用鏟車鏟走，選出其中的大塊煤炭，單獨銷售；<300 mm粒級進入受煤坑，經(jīng)帶式輸送機給入固定篩(φ80 mm)，80～300 mm粒級被破碎至<80 mm后與篩下物混合，進入干選機分選；干選機分選出的精煤、中煤、矸石分別由帶式輸送機送至儲存地堆存，精煤、中煤由汽車外運銷售，矸石由汽車運至露天礦排矸區(qū)。干法選煤系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖如圖4所示。

圖4 干法選煤系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系圖Fig.4 Equipment connection diagram of dry coal preparation system

5 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

經(jīng)干法分選后，劣質(zhì)風氧化煤、雜煤增值效果明顯，達到經(jīng)濟效益最大化的目的。精煤產(chǎn)品低位發(fā)熱量在20 MJ/Kg以上，滿足平九商品煤的發(fā)熱量要求，可單獨銷售或摻配外銷；中煤發(fā)熱量較低，將其作為燃料供給矸石電廠使用；矸石低位發(fā)熱量在4 MJ/kg以下，純度較高，含煤量少。根據(jù)選煤工藝和市場需求，確定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如表5所示。

表5 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)Table 5 Product composition

根據(jù)目前煤炭市場情況，風氧化煤、雜煤地銷含稅價格為100元/t，精煤含稅價格為265元/t，中煤含稅價格為100元/t，這部分煤經(jīng)分選后每年銷售收入達35 454.6萬元，經(jīng)營總費用為22 756萬元。因此，每年可增加利稅總額12 698.6萬元，經(jīng)濟效益顯著。

6 結(jié)語

采用復合式干法選煤技術(shù)分選風氧化煤、雜煤技術(shù)上可行。經(jīng)干法分選后，精煤產(chǎn)率為62.02%，灰分為27.45%，灰分下降13.39個百分點，低位發(fā)熱量提高4.65 MJ/kg，提質(zhì)降灰效果明顯。劣質(zhì)風氧化煤、雜煤經(jīng)提質(zhì)后，增值效果顯著，不但能提高企業(yè)經(jīng)濟效益，而且能有效解決風氧化煤、雜煤堆存帶來的環(huán)境污染問題。

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Feasibility study on separating weathering-oxidized coal and mixed coal in Pingshuo by FGX compound dry washing machine

XIE Zhen1, ZHAO Jian-qun2, LIU Kun-lun1, LIU Chun-long2

(1.China Coal Pingshuo Group Co., Ltd., Shuozhou, Shanxi 036006, China; 2.Shanxi Xiaohuigou Coal Mining Co., Ltd., Taiyuan, Shanxi 030400, China)

In order to solve problem of a large amount of weathering-oxidized coal and mixed coal with low content of moisture and many very fines in Pingshuo, on the basis of raw coal assay, feasibility of separating these coals by FGX compound dry washing machine is studied, established dry coal preparation technology.The result shows that FGX compound dry washing machine is preferred for separating these coals, and then by a 13.39% drop in ash content, yield of clean coal reaches 62.02% with a 4.65 MJ/kg increase in calorific value; gotten 25.06% yield of refuse with 73.54% ash content and 3.89 MJ/kg net calorific value as well as 12.92% yield of middlings with 41.69% ash content and 15.55 MJ/kg net calorific value.It is remarkable for economic and social benefit as the result of simple dry coal preparation technology and low cost.

weathering-oxidized coal; mixed coal; FGX compound dry washing machine; upgrading

1001-3571(2015)03-0059-04

TD942

A

2015-05-18

10.16447/j.cnki.cpt.2015.03.017

解 禎(1966—),男,山西省朔州市人，高級工程師，從事煤炭洗選技術(shù)管理工作。

E-mail:xiezhen_ps@163.com Tel:0349-2050286