淺談屯寶選煤廠降低煤泥產(chǎn)量的實(shí)踐

常發(fā)軍，茍曉東

(中煤科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南　平頂山　467002)

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·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

淺談屯寶選煤廠降低煤泥產(chǎn)量的實(shí)踐

常發(fā)軍，茍曉東

(中煤科工集團(tuán) 北京華宇工程有限公司，河南平頂山467002)

屯寶選煤廠建成后，因入水后的煤泥水分增高、發(fā)熱量降低，降低了選煤廠效益。分析了該廠的煤泥組成及其被脫除的可能性，通過(guò)合理設(shè)置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、深度篩分、脫泥入選、減小沖擊破碎等技術(shù)措施，配合原煤倉(cāng)保持一定的倉(cāng)存、保持產(chǎn)銷平衡、加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)等管理措施，降低了屯寶選煤廠末煤產(chǎn)品中的煤泥產(chǎn)量，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

煤泥；深度篩分；發(fā)熱量；產(chǎn)量

屯寶選煤廠是屯寶煤礦配套建設(shè)的一座生產(chǎn)能力達(dá)3.0 Mt/a的現(xiàn)代化動(dòng)力煤選煤廠。建設(shè)選煤廠的主要目的是為解決礦井產(chǎn)業(yè)升級(jí)前，因井下開(kāi)采原煤矸石含量大、發(fā)熱量較低、過(guò)斷層頻繁、煤質(zhì)變化顯著，僅通過(guò)簡(jiǎn)單篩分無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量從而影響產(chǎn)品銷售的問(wèn)題，通過(guò)提高產(chǎn)品質(zhì)量增加企業(yè)效益。

屯寶選煤廠工藝流程為：200～13 mm塊煤采用重介淺槽分選，-13 mm末煤不分選，粗煤泥采用濃縮分級(jí)旋流器+振動(dòng)弧形篩+煤泥離心機(jī)聯(lián)合回收，細(xì)煤泥濃縮+壓濾機(jī)脫水回收的聯(lián)合分選工藝。塊煤產(chǎn)品通過(guò)重介淺槽分選和脫水設(shè)備的把關(guān)，其質(zhì)量穩(wěn)定可控。進(jìn)入塊煤分選系統(tǒng)中的煤泥經(jīng)脫水回收后和30～13 mm的末精煤一同摻入到末煤產(chǎn)品中，煤泥的產(chǎn)量和水分對(duì)末煤產(chǎn)品質(zhì)量影響顯著，降低了產(chǎn)品的發(fā)熱量。因此，在保證塊煤生產(chǎn)的前提下，減小煤泥的產(chǎn)量、控制煤泥的水分是穩(wěn)定、提高末煤產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。

1　煤泥組成

選煤廠的煤泥組成可以分為3部分：原生煤泥、浮沉煤泥和次生煤泥。

原生煤泥是指原煤中粒度小于0.5 mm的物料，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性應(yīng)嚴(yán)格按照GB/T 477-2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》對(duì)空氣干燥狀態(tài)下的煤樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)獲得。

浮沉煤泥是指按照GB/T 478-2008《煤炭浮沉試驗(yàn)方案》獲得的煤泥，即浮沉試驗(yàn)之前先將煤樣稱量，放入網(wǎng)底桶內(nèi)，每次放入的煤樣厚度一般不超過(guò)100 mm. 用水洗凈附著在煤塊上的煤泥，濾去洗水再進(jìn)行浮沉試驗(yàn)。收集同一粒級(jí)沖洗出的煤泥水，用澄清法或過(guò)濾法回收煤泥，然后干燥稱量，此煤泥通常稱為浮沉煤泥。

次生煤泥是指選煤過(guò)程中，煤炭因粉碎和泥化所產(chǎn)生的煤泥。次生煤泥與選煤方法及煤的易碎程度有關(guān)[1]，可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行選取計(jì)算。

浮沉煤泥與原生煤泥都是原煤入選前已經(jīng)存在的煤泥，兩者雖然有相同點(diǎn)，但也有顯著的區(qū)別。一方面，浮沉煤泥主要是極細(xì)物料因各種吸附力黏附在煤塊表面以及篩分過(guò)程中煤泥黏結(jié)打團(tuán)形成的假粒[2]，進(jìn)入水中分散得到的煤泥，與通過(guò)煤炭篩分試驗(yàn)透過(guò)孔徑為0.5 mm篩面得到的原生煤泥概念不同。另一方面，浮沉煤泥是分散在粒度大于0.5 mm的各粒級(jí)篩分物料中，未進(jìn)入洗選環(huán)節(jié)的物料，浮沉煤泥仍會(huì)附著在其顆粒表面。

原生煤泥和浮沉煤泥的含量受限于礦井采煤工藝，含量相對(duì)較高且穩(wěn)定。通過(guò)采取措施在分選環(huán)節(jié)前將大部分的原生煤泥和次生煤泥篩除[3]，并減少生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的次生煤泥，是達(dá)到煤泥減量化生產(chǎn)目標(biāo)切實(shí)可行的途徑。

2　技術(shù)措施

2.1合理設(shè)置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

新疆地區(qū)民用煤炭主要為粒度較大的塊煤，但是其市場(chǎng)規(guī)模較小。根據(jù)原煤篩分試驗(yàn)綜合結(jié)果，粒度>200 mm粒級(jí)的物料產(chǎn)率為9.06%，灰分Ad=88.46%，其中，特大塊矸石占全樣產(chǎn)率為8.75%，矸石含量特別大，特大塊煤占全樣產(chǎn)率僅為0.31%，其產(chǎn)量能夠滿足民用需求。手選環(huán)節(jié)將粒度>200 mm物料中的煤挑揀出來(lái)作為產(chǎn)品，不僅保證了重介淺槽分選機(jī)的分選上限，而且減小了塊煤破碎環(huán)節(jié)的投資和運(yùn)行成本，也降低了因物料破碎產(chǎn)生的原生煤泥含量。

2.2深度篩分

屯寶選煤廠采用的脫粉入洗工藝具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、單套系統(tǒng)處理能力大、分選粒級(jí)范圍寬、次生煤泥量小的優(yōu)點(diǎn)[4]. 重介淺槽的有效分選下限為13 mm，若將細(xì)顆粒物料帶入到重介淺槽中，由于不能得到有效分選，會(huì)使重介質(zhì)系統(tǒng)遇到矸石泥化和末煤量大的問(wèn)題。因此，必須通過(guò)深度篩分嚴(yán)格把控篩分效率。

屯寶選煤廠采用1臺(tái)型號(hào)為AHFDS3685的雙層弛張篩，處理能力Q=850 t/h. 上層為孔徑d1=30 mm的方孔形狀的不銹鋼編織篩網(wǎng)，下層為d2=13 mm的柔性聚氨酯篩網(wǎng)。利用亞共振原理，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)運(yùn)動(dòng)為篩機(jī)整體做圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)運(yùn)動(dòng)為篩機(jī)浮動(dòng)框沿篩面方向做直線運(yùn)動(dòng)與圓運(yùn)動(dòng)的合成長(zhǎng)橢圓運(yùn)動(dòng)，篩面上面的激振力能達(dá)到50 G，柔性聚氨酯篩網(wǎng)能夠彈性變形，擁有自清理功能，適合對(duì)難篩物料進(jìn)行篩分[5]. 上層不銹鋼篩網(wǎng)的設(shè)置不僅減少了進(jìn)入到下層篩網(wǎng)的物料量，有利于提高篩分效率，并且能夠防止大塊物料砸落導(dǎo)致柔性篩網(wǎng)的破損。

弛張篩篩分效率高、處理能力大、篩孔不易堵塞、適應(yīng)性強(qiáng)[6]. 研究顯示，神華集團(tuán)就干法深度篩分課題進(jìn)行研究并已做實(shí)際工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，弛張篩6 mm分級(jí)篩分效率已大于85%(90%左右)[7]. 因?yàn)槌趶埡Y實(shí)現(xiàn)干法深度篩分，能夠顯著減少進(jìn)入分選的煤泥量，成為解決煤泥入水后水分增高、發(fā)熱量下降影響產(chǎn)品質(zhì)量這一問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)[7].

2.3脫泥入選

屯寶選煤廠經(jīng)深度篩分后的塊原煤經(jīng)濕法脫泥后進(jìn)入分選環(huán)節(jié)。原煤經(jīng)過(guò)濕法脫泥，可以將塊煤上黏附的大部分浮沉煤泥脫除進(jìn)入煤泥水處理環(huán)節(jié)，經(jīng)粗煤泥回收后，細(xì)煤泥進(jìn)行壓濾回收，縮短了煤泥在水系統(tǒng)中停留的時(shí)間，可以進(jìn)一步降低細(xì)粒煤泥的產(chǎn)生。并且，因脫泥作業(yè)減少煤泥進(jìn)入到懸浮液系統(tǒng)，降低了懸浮液的黏度，減少分流量，有利于提高分選效率和降低介質(zhì)消耗[8].

2.4減小沖擊破碎

屯寶選煤廠的原煤煤質(zhì)較脆，在篩分、運(yùn)輸轉(zhuǎn)載過(guò)程中，會(huì)較大程度地解離破碎，從而增加次生煤泥產(chǎn)量。通過(guò)降低塊煤的運(yùn)動(dòng)速度、延長(zhǎng)顆粒間及其他物體間的碰撞時(shí)間可緩解此問(wèn)題。

1) 原煤分級(jí)篩、塊煤脫泥篩、脫介篩的入料端盲板采用聚氨酯盲板，并在入料溜槽的出口處安裝膠帶或其他柔軟的擋皮。當(dāng)物料接觸到上述物體時(shí)，能夠延長(zhǎng)其接觸時(shí)間[9]，降低煤炭顆粒受力，減少因破碎產(chǎn)生的次生煤泥。

2) 減少轉(zhuǎn)載，降低轉(zhuǎn)載高度。屯寶選煤廠在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)研究物料的走向，以減少轉(zhuǎn)載過(guò)程，并有效控制轉(zhuǎn)載高度。對(duì)于轉(zhuǎn)載總高度較高的溜槽，在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，將溜槽內(nèi)部落煤點(diǎn)設(shè)計(jì)為積煤面，讓煤落到積煤面上降速、轉(zhuǎn)向[10]. 另外，在溜槽內(nèi)增設(shè)鐵鏈以阻止物料下落，減小物料勢(shì)能。

3) 系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備布置充分考慮煤流、水流的重力自流，減少泵的數(shù)量，以降低次生煤泥的量。

3　管理措施

3.1原煤倉(cāng)保持一定的倉(cāng)存

選煤廠運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，煤炭的入倉(cāng)存儲(chǔ)是煤炭跌落落差最大的環(huán)節(jié)[10]. 為減小物料跌落過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥，應(yīng)保證在正常生產(chǎn)過(guò)程中，原煤倉(cāng)始終存有一定的物料：1) 可以降低煤炭跌落高度。2) 物料砸落在松軟的煤炭堆上，形成一定的緩沖，避免直接撞擊土建結(jié)構(gòu)和設(shè)備。從而減小煤泥產(chǎn)量、降低噪聲、延長(zhǎng)土建結(jié)構(gòu)和設(shè)備使用壽命等。

3.2保持產(chǎn)銷平衡，減小煤炭堆積時(shí)間

煤炭具有一定的自燃性，特別是低變質(zhì)程度的煤種。關(guān)于煤炭自燃起因和過(guò)程自17世紀(jì)初已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行了一系列的探索，并且迄今仍然未能得到圓滿的解釋[11]，但是煤氧復(fù)合反應(yīng)為大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)同。當(dāng)產(chǎn)量大于銷售量時(shí)，大量的煤炭堆放在工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)，與空氣中的氧進(jìn)行物理吸附、化學(xué)吸附以及煤氧化學(xué)反應(yīng)釋放出熱量[12]，當(dāng)散熱不充分時(shí)，放熱量的增加使得煤溫升高最終導(dǎo)致燃燒。發(fā)生過(guò)自燃的煤炭由于氧化作用、風(fēng)化作用而發(fā)生碎解，增加了煤泥的產(chǎn)量。并且煤炭長(zhǎng)時(shí)間堆積過(guò)程中，顆粒外表面吸附的自由水在重力場(chǎng)的作用下向下運(yùn)動(dòng)，使得煤堆下方的煤炭長(zhǎng)時(shí)間在水中浸泡發(fā)生泥化。為加強(qiáng)煤炭存儲(chǔ)過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥，應(yīng)當(dāng)保持產(chǎn)銷平衡，減小煤炭堆積時(shí)間。

3.3加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

井下原煤一般含有較高的水分，物料潮濕易黏結(jié)，使得潮濕細(xì)粒煤炭篩分時(shí)常常堵孔、黏孔和篩面上的顆粒物互相粘連，篩分過(guò)程難以進(jìn)行，降低了篩分機(jī)的工作效率[13]，并且原煤中夾帶一些柔性條狀物等雜物堵塞篩板。篩分面積的減小導(dǎo)致大量的煤泥進(jìn)入到洗選系統(tǒng)中。此外，設(shè)備發(fā)生故障，存留在洗選系統(tǒng)中的煤炭將進(jìn)一步泥化產(chǎn)生次生煤泥。生產(chǎn)與檢修是一對(duì)矛盾統(tǒng)一體，組織好檢修，必然節(jié)約時(shí)間，保證設(shè)備運(yùn)行可靠性，提高生產(chǎn)率[14]，減小末煤產(chǎn)品中的煤泥產(chǎn)量。

4　結(jié)　語(yǔ)

屯寶選煤廠通過(guò)采用技術(shù)措施和管理措施，使得進(jìn)入到洗選系統(tǒng)經(jīng)壓濾回收的煤泥產(chǎn)率由設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)的4.25%降低到投產(chǎn)后的1%～2%，大幅度減弱了入水煤泥水分增高、發(fā)熱量下降、降低選煤廠效益的不利影響。在不影響塊煤生產(chǎn)的條件下，保證了末煤產(chǎn)品的發(fā)熱量，為企業(yè)贏得了市場(chǎng)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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Discussion on Practice of Decrease Coal Slime Yield in Tunbao Coal Preparation Plant

Chang Fajun， Gou Xiaodong

After completion of Tunbao coal preparation plant the economic benefit declined, due to the increased moisture in the coal slime which gets into water and the reduced calorific value. Analyzes the composition of coal slime and the possibility of coal slime removal. By technical measures like optimizing product structure, deep screening, desliming and reducing impact crushing and so on, combines with management measures such as maintaining a certain level of material in raw coal bin, balancing production and sales, as well as strengthening the maintenance of equipments, the coal slime yield of slack coal in the Tunbao coal preparation plant is reduced, and the product quality is guaranteed.

Coal slime; Deep screening; Calorific value; Yield

2016-04-04

常發(fā)軍(1987—)，男，河南鶴壁人，2012年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，碩士研究生，助理工程師，主要從事選煤工藝設(shè)計(jì)工作

(E-mail)cfjabc@163.com

TD922

B

1672-0652(2016)05-0004-03