干法分選工藝在龍門煤礦易泥化煤加工提質(zhì)中的應(yīng)用

吉英華，祝學(xué)斌，石萬松

(河南能源化工集團(tuán) 永煤集團(tuán)股份有限公司 新橋選煤廠，河南 永城 476600)

干法分選工藝在龍門煤礦易泥化煤加工提質(zhì)中的應(yīng)用

吉英華，祝學(xué)斌，石萬松

(河南能源化工集團(tuán) 永煤集團(tuán)股份有限公司 新橋選煤廠，河南 永城 476600)

針對龍門煤礦煤炭較脆易碎，泥化程度高，原煤發(fā)熱量較低且波動大，硫含量較高，銷售困難的問題，結(jié)合同一井田郭村礦、嵩山礦煤質(zhì)特性和產(chǎn)品銷售市場，選擇了干法分選加工提質(zhì)方案。工業(yè)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明：干法分選工藝對水分低、泥化程度高、洗選不夠經(jīng)濟(jì)的易選煤具有良好的分選效果，并且投資少，安裝調(diào)試周期短，工藝控制難度低，加工成本低。

易選煤；泥化；干法分選；復(fù)合式干法分選機(jī)；發(fā)熱量；硫含量

隨著環(huán)保問責(zé)力度的加大，國家及地方對煤炭銷售使用提出了較以往更高的要求，從而導(dǎo)致市場對商品煤質(zhì)量要求越來越嚴(yán)，低熱值高硫煤逐漸不被市場接受。河南洛陽龍門煤礦地處頂板、底板、煤層三軟的偃龍煤田，煤炭質(zhì)量難以有效控制，原煤發(fā)熱量在14.64～19.65 MJ/kg之間，硫含量在1.40%～2.00%之間，不能滿足電煤發(fā)熱量>17.56 MJ/kg、硫含量<1%的要求；同時受井下工作面條件限制，商品煤質(zhì)量極不穩(wěn)定，銷售非常困難，導(dǎo)致煤場庫存居高不下，礦井無法正常生產(chǎn)?？紤]到礦井地質(zhì)構(gòu)造、綜采時頂?shù)装寤烊氲纫蛩赜绊懀a(chǎn)品質(zhì)量只會進(jìn)一步惡化，因此對原煤生產(chǎn)加工方案進(jìn)行分析與研究，以期選擇適合礦井煤質(zhì)、滿足產(chǎn)品要求的加工提質(zhì)方案。

1 原煤煤質(zhì)特性分析

1.1 粒度組成分析

由龍門煤礦原煤粒度組成(表1)可以看出：隨著粒度減小，各粒級產(chǎn)率增加，灰分和硫含量均下降。>50 mm粒級全部為矸石，灰分為77.52%，硫含量高達(dá)3.24%，產(chǎn)率僅有0.09%；>13 mm粒級含量僅有15.67%，灰分為59.11%，硫含量為2.47%；<13 mm粒級含量高達(dá)84.33%，灰分為31.13%，硫含量只有1.20%；<6、<3、<1、<0.5 mm粒級產(chǎn)率分別為69.59%、51.16%、37.89%和23.23%，灰分分別為28.37%、25.99%、24.76%、23.80%，硫含量分別為0.91%、0.82%、0.74%、0.69%，灰分和硫含量都在下降。這種情況表明：

(1)硫主要賦存于矸石中，煤炭松軟易碎，煤相對矸石更脆，優(yōu)質(zhì)煤富集于細(xì)粒級中。

(2)原煤煤泥含量大，如對原煤進(jìn)行洗選提質(zhì)，則煤泥回收比較困難，方案不經(jīng)濟(jì)。

(3)如進(jìn)行6 mm分級，除去篩上低熱值混煤，篩下商品煤灰分可控制在28.37%左右，硫含量能達(dá)到0.91%；商品煤完全滿足市場需求，但產(chǎn)率只有69.59%。同時考慮到6 mm干法篩分難度較大，因此該方案也不理想[1]。

表1 龍門煤礦原煤大篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)報告

1.2 浮沉資料分析

通過原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果(表2)可知：>2.00 g/cm3密度級矸石含量較大，達(dá)到42.68%，灰分高達(dá)83.25%；經(jīng)過計(jì)算，1.60～2.00 g/cm3密度級含量較少，累計(jì)產(chǎn)率只有5.94%，灰分加權(quán)平均值達(dá)到69.70%。據(jù)此可初步判斷,當(dāng)分選密度處于1.60～2.00 g/cm3之間時該煤礦原煤較易選。

表2 龍門煤礦原煤>1 mm粒級浮沉試驗(yàn)綜合結(jié)果

根據(jù)《煤炭可選性評定方法》評定該原煤的可選性[2-4]：當(dāng)分選密度為1.40 g/cm3時，精煤產(chǎn)率為41.54%，灰分僅為7.80%，δ±0.1含量(去矸)為72.09%，該原煤屬于極難選煤；當(dāng)分選密度為1.50 g/cm3時，精煤產(chǎn)率為47.57%，灰分只有8.98%，δ±0.1含量(去矸)為17.15%，該原煤屬中等可選煤；當(dāng)分選密度為1.60～2.00 g/cm3時，精煤產(chǎn)率為51.37%～57.32%，灰分為10.22%～13.69%，δ±0.1含量(去矸)≤9.87%，該入選原煤屬于易選煤。結(jié)合高密度物中>2.00 g/cm3密度級矸石相對集中、含量大的特點(diǎn)，理論上采用簡單排矸就可以使商品煤質(zhì)量得到提高，且精煤灰分更有保障。

2 加工提質(zhì)方案分析

通過前述對龍門煤礦原煤煤質(zhì)特性的分析可知，篩分提質(zhì)與入選提質(zhì)方案均不夠經(jīng)濟(jì)，但分選密度在1.60～2.00 g/cm3范圍內(nèi)時原煤屬易選煤，產(chǎn)品質(zhì)量可滿足市場需求。

經(jīng)調(diào)查分析同一礦區(qū)永煤公司下屬嵩山礦、郭村礦的煤質(zhì)特性，可知該礦區(qū)煤種變質(zhì)程度高，可磨指數(shù)較高，采用管道輸送過程中松散性較差，<0.045 mm粒級含量較高，易泥化，入水洗選加工成本較高，洗選無煙噴吹煤(精煤)沒有優(yōu)勢[5-6]；此外，由于該礦區(qū)煤揮發(fā)分低，二氧化碳反應(yīng)性較弱，硅鋁比僅為1.44，因此作為化工用煤也不占優(yōu)勢[7-8]；結(jié)合周邊化工企業(yè)與電廠對煤質(zhì)的要求，原煤經(jīng)過簡單排矸后，可作為化工、發(fā)電或優(yōu)質(zhì)動力煤使用[9]，但從投資、效益和目前煤炭市場行情分析，跳汰、重介和浮游選煤工藝也非經(jīng)濟(jì)可行方案。鑒于龍門煤礦原煤水分不高(僅為5.0%左右)的特點(diǎn)，比較適合采用干法分選[10-11]。

3 干法分選工業(yè)試驗(yàn)

為了確定龍門煤礦煤質(zhì)對干法分選工藝的適應(yīng)性，決定采用唐山神州機(jī)械集團(tuán)移動干法分選車對龍門礦生產(chǎn)煤樣進(jìn)行干選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 龍門煤礦原煤采用移動干法分選車分選各段組成綜合結(jié)果Table 3 Yield of float and sink products at different stages of cleaning using the mobile dry cleaning machine %

由表3可知，當(dāng)原煤灰分為37.05%、硫含量為1.48%、發(fā)熱量為19.45 MJ/kg時，經(jīng)過分選后，1—5段產(chǎn)品灰分和硫含量逐漸升高，其中第五段硫含量高達(dá)4.72%；各段產(chǎn)品產(chǎn)率以第四段最低，可初步判斷在第四段處分割產(chǎn)品，此時精煤和矸石中錯配物含量最小，可選性最好。結(jié)合用戶對商品煤的要求灰分28%左右、發(fā)熱量20.91 MJ/kg左右、硫含量低于1%，將1—4段產(chǎn)品混合作為精煤，混合精煤灰分為29.75%，硫含量為0.93%，發(fā)熱量達(dá)到21.97 MJ/kg，產(chǎn)率高達(dá)85.36%；五段矸石灰分高達(dá)79.64%，硫含量為4.72%，發(fā)熱量只有4.76 MJ/kg，產(chǎn)率僅為14.64%，可直接外排[12-13]。

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，采用干法分選工藝生產(chǎn)符合要求的精煤產(chǎn)品時，發(fā)熱量可以提高2.52 MJ/kg，硫含量可降低約0.55個百分點(diǎn)，能夠控制在1%以內(nèi)，商品煤回收率可達(dá)85.36%，矸石外排率只有14.64%，分選效果較好。

4 干法分選工藝應(yīng)用實(shí)踐及效果評價

4.1 應(yīng)用效果分析

根據(jù)礦井生產(chǎn)能力，該煤礦安裝了一套FGX-12型復(fù)合式干法分選機(jī)，設(shè)備加工周期25 d，設(shè)備到貨后10 d即安裝完畢，調(diào)試后運(yùn)行良好。

在FGX-12型復(fù)合式干法分選機(jī)調(diào)試正常后，對入選原煤、產(chǎn)品煤進(jìn)行抽查化驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4、表5。

表4 龍門煤礦10月份生產(chǎn)煤樣化驗(yàn)結(jié)果匯總表

由表4可知，當(dāng)入選原煤發(fā)熱量為17.70 MJ/kg、硫含量為1.49%時，分選后精煤產(chǎn)率為75%，發(fā)熱量為21.06 MJ/kg，硫含量為0.93%；中煤產(chǎn)率為15%，發(fā)熱量為11.33 MJ/kg，硫含量為1.75%；矸石產(chǎn)率為10%，發(fā)熱量測試不著火，硫含量為4.46%。

由表5可知，當(dāng)入選原煤發(fā)熱量為14.40 MJ/kg、硫含量為1.32%時，分選后精煤產(chǎn)率為71%，發(fā)熱量為19.22 MJ/kg，硫含量為0.85%；中煤產(chǎn)率為9%，發(fā)熱量為9.40 MJ/kg，硫含量為1.40%；矸石產(chǎn)率為20%，發(fā)熱量和硫含量未檢測，但由精煤、中煤指標(biāo)情況可以判斷，發(fā)熱量較低、硫含量較高。

由此可見，通過干法分選后，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，精煤發(fā)熱量平均提高3.35 MJ/kg以上，硫含量降低幅度達(dá)0.5個百分點(diǎn)以上，可控制在1.0%以內(nèi)。從生產(chǎn)實(shí)踐來看，該設(shè)備運(yùn)行至今，分選效果理想，精煤產(chǎn)品發(fā)熱量和硫含量指標(biāo)可控，可滿足現(xiàn)有市場需求，有效保障了礦井的穩(wěn)定生產(chǎn)。

表5 龍門煤礦11月份生產(chǎn)煤樣化驗(yàn)結(jié)果匯總表

4.2 綜合效益分析

根據(jù)2015年1—10月生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用干選系統(tǒng)后新增費(fèi)用為：人工費(fèi)折合0.99元/t，電費(fèi)折合2.34元/t，設(shè)備折舊費(fèi)0.50元/t，維護(hù)費(fèi)用按廠家提供的0.15元/t計(jì)算，則新增加工成本合計(jì)為3.98元/t。

按照當(dāng)前商品煤市場計(jì)價方式，考慮硫含量、發(fā)熱量等因素，參照實(shí)際商品煤銷售價格及目前生產(chǎn)指標(biāo)控制情況，龍門煤礦原煤入選可增加收入1 506.65～2 454.5萬元/a，按保守?cái)?shù)字1 506.65萬元/a計(jì)算，扣除各項(xiàng)成本費(fèi)用、稅金及附加費(fèi)264.39萬元/a，年創(chuàng)利潤在1 242.15萬元以上，投資收益率達(dá)到414%，2個月即可收回干選分選系統(tǒng)投資。

5 結(jié)語

隨著煤炭銷售市場持續(xù)疲軟及國家環(huán)保力度不斷加大，市場對煤炭質(zhì)量，特別是硫含量要求越來越嚴(yán)格，提高和穩(wěn)定商品煤質(zhì)量、降低硫含量成為劣質(zhì)煤生產(chǎn)企業(yè)首要解決的重大難題。從近幾年干選設(shè)備在煤礦的使用效果來看，干法分選設(shè)備在排矸提質(zhì)方面使用效果較好，產(chǎn)品能夠滿足市場需求。龍門煤礦干法分選設(shè)備的工業(yè)試驗(yàn)和成功應(yīng)用表明：FGX-12型復(fù)合式干法分選機(jī)對水分低、泥化程度高、洗選不夠經(jīng)濟(jì)的易選煤具有良好的分選效果，并且具有投資少，安裝調(diào)試周期短，工藝控制難度低，加工成本較低，降灰提質(zhì)效果明顯等優(yōu)勢，能夠滿足目前化工、發(fā)電及動力煤銷售市場需求，并可拓展銷售市場，增加產(chǎn)品銷路，提高企業(yè)競爭力。

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Application of the dry cleaning technology for upgrading Longmen Mine's size degradation-prone coal

JI Ying-hua, ZHU Xue-bin, SHI Wan-song

(Xinqiao Coal Preparation Plant of Yongmei(Group) Co., Ltd., Henan Energy & Chemical Group, Yongcheng, Henan 476600, China)

The coal produced by Longmen Coal Mine is friable in nature with high degree of size degradation, high sulfur, and low calorific value, making it very hard to find to find a ready market. After an investigation of the properties of the raw coal produced by two adjacent mines, Guocun and Songshan, in the same coalfield, and the marketing condition of their products, a dry cleaning method is finally selected for upgrading Longmen coal. Result of industrial test and field application of the method demonstrates that the use of the method is highly effective for treating the low-moisture easy-to-clean Longmen coal. It would be economically unjustified if the coal is, otherwise, treated by wet method for its liability to undergo size degradation in water. The dry cleaning method proves to be cost-effective, low in initial and operating costs, short in lead time and there is less difficulty to control the coal cleaning operations.

easy-to-treat coal; size degradation in water; dry cleaning method; compound dry cleaning machine; calorific value; sulphur content

1001-3571(2016)05-0047-04

TD942

A

2016-08-14

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.012

吉英華(1985—)，男，甘肅省民樂縣人，工程師，從事選煤技術(shù)與煤質(zhì)管理工作。

E-mail：1985jyh@163.com Tel：15237000511

吉英華，祝學(xué)斌，石萬松. 干法分選工藝在龍門煤礦易泥化煤加工提質(zhì)中的應(yīng)用[J]. 選煤技術(shù)，2016(5)：47-50，53.