孫家溝選煤廠入選方式的確定

萬巨明

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院 選煤所，山西 太原 030001)

孫家溝選煤廠入選方式的確定

萬巨明

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院 選煤所，山西 太原 030001)

根據(jù)煤質(zhì)和市場(chǎng)情況，確定了孫家溝礦可以洗選發(fā)熱量為22.190 MJ/kg和23.027 MJ/kg的產(chǎn)品。通過對(duì)比，詳細(xì)分析了實(shí)現(xiàn)該兩種發(fā)熱量產(chǎn)品時(shí)的入選粒級(jí)，并得出洗選發(fā)熱量為22.190 MJ/kg的產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)全廠效益最大化。

煤質(zhì)分析；發(fā)熱量；分級(jí)粒度；入選方案

孫家溝礦井位于山西保德縣境內(nèi)，隸屬于山西世德孫家溝煤礦有限責(zé)任公司。礦井建設(shè)于2008年，設(shè)計(jì)能力為3.00 Mt/a，采用斜井開拓方式，綜采一次采全高采煤法；可采煤層主要為13號(hào)煤層，煤層全區(qū)穩(wěn)定可采，煤層最大厚度為15. 62 m，最小為13.29 m，平均為13.94 m，且區(qū)內(nèi)煤厚變化趨勢(shì)性不明顯。但該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾石2～4層，夾石厚0.30～0.72 m，但多數(shù)在0.30～0.50 m之間，只有局部地區(qū)在0.50 m以上，巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖。煤層頂板與底板均為砂質(zhì)泥巖，偶有泥巖。13號(hào)煤層煤質(zhì)以弱粘煤為主，從煤質(zhì)[1]看主要作為動(dòng)力用煤[2]。

為礦井配套的孫家溝選煤廠規(guī)模與礦井規(guī)模相同，設(shè)計(jì)能力也為3.00 Mt/a。該選煤廠尚未建設(shè)，目前處于詳細(xì)的方案論證階段。經(jīng)多方研究和討論，重點(diǎn)關(guān)注的問題是選煤廠洗選精煤發(fā)熱量達(dá)到多少，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益能夠達(dá)到最大化，競(jìng)爭(zhēng)力能更強(qiáng)?；诖藢?duì)孫家溝選煤廠入選方式的確定進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 煤質(zhì)分析

孫家溝礦原煤大樣為礦井生產(chǎn)大樣，通過表1[3]可以看出孫家溝礦井100～13 mm粒級(jí)原煤浮沉特性：

(1)<1.50 g/cm3密度級(jí)為主導(dǎo)粒級(jí)，產(chǎn)率為75.12%，灰分為17.18%；1.50～1.80 g/cm3中間密度物產(chǎn)率為8.15%，灰分為36.73%；>1.80 g/cm3密度級(jí)含量較高，產(chǎn)率為16.25%，灰分為78.97%。

(2)高密度物含量較高，灰分高，矸石較純，說明造成原煤灰分高的原因除基元灰分高外，矸石混入量大也是主要原因。

(3)浮沉煤泥產(chǎn)率較小，但灰分較該粒級(jí)原煤灰分有所增大，說明細(xì)粒矸石存在泥化現(xiàn)象。

(4)對(duì)于100～13 mm粒級(jí)塊煤，當(dāng)分選密度<1.50 g/cm3時(shí)，鄰近密度物含量>35.88%，可選性為難選/極難選；當(dāng)分選密度>1.60 g/cm3時(shí)，鄰近密度物含量在2.61%～9.24%之間，可選性為易選；當(dāng)分選密度為1.80 g/cm3時(shí)(排矸)，臨近密度物含量<5.18%，可選性為易選。

表1 100～13 mm粒級(jí)原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果

從煤質(zhì)情況(表2)可以看出，13號(hào)煤煤質(zhì)較好，灰分不高，為26.85%，屬中低灰煤，并且硫分也低。該原煤具體篩分特性為：

(1) 原煤中>50 mm粒級(jí)占30.45%，灰分為32.92%。其中矸石含量占到12.66%，灰分為76.18%，屬高矸煤，且矸石很純。

表2 孫家溝礦原煤大篩分試驗(yàn)結(jié)果

(2)各粒級(jí)灰分相差不大，但普遍偏高。整體來看，粗粒級(jí)灰分較高，細(xì)粒級(jí)灰分較低，這說明矸石較硬，主要污染粗粒級(jí)，對(duì)細(xì)粒級(jí)污染相對(duì)較小。

(3)原煤中<13 mm粒級(jí)產(chǎn)率為50.34%，灰分為22.43%，說明粉末煤含量大。且灰分較低。

(4)<0.5 mm粒級(jí)原生煤泥的產(chǎn)率較低，為8.85%，灰分為24.57%。原生煤泥含量較低，說明煤較硬。

2 洗選方案確定

2.1 分級(jí)粒度確定

根據(jù)市場(chǎng)需求、周邊礦井銷售情況和孫家溝煤質(zhì)特點(diǎn)，該廠洗選主導(dǎo)產(chǎn)品應(yīng)以動(dòng)力煤為主。洗選后的動(dòng)力煤產(chǎn)品發(fā)熱量[4-5]應(yīng)該主要根據(jù)市場(chǎng)的情況而定。

同煤集團(tuán)動(dòng)力煤產(chǎn)品發(fā)熱量在21.352 MJ/kg左右，主要運(yùn)往秦皇島港。孫家溝礦出產(chǎn)的動(dòng)力煤也是運(yùn)往秦皇島港，但相比大同本礦運(yùn)距更遠(yuǎn)，鑒于運(yùn)距遠(yuǎn)運(yùn)費(fèi)增高的原因，洗選動(dòng)力煤的熱量應(yīng)該更高，故動(dòng)力煤的發(fā)熱量應(yīng)該控制在22.190 MJ/kg或23.027 MJ/kg。但值得注意的是，如產(chǎn)品發(fā)熱量過高，不但精煤產(chǎn)率低，而且往往在銷售中有價(jià)無市[6]。

若要達(dá)到22.190 MJ/kg或23.027 MJ/kg的發(fā)熱量，必須確定分選粒級(jí)。為此列出三個(gè)方案(表3)進(jìn)行比較分析。三個(gè)方案分別為：①>25 mm粒級(jí)入選，<25 mm粒級(jí)不入選；②>13 mm粒級(jí)入選，<13 mm粒級(jí)不入選；③全部入選。

表3 入選方案比選結(jié)果

由表3可知，如果要達(dá)到22.190 MJ/kg的發(fā)熱量，按照25 mm分級(jí)入選不可行，方案二、三均可行；但如果要達(dá)到23.027 MJ/kg的發(fā)熱量，只有全部入選能滿足要求。由此可以確定，要使產(chǎn)品發(fā)熱量達(dá)到22.190 MJ/kg，可按照13 mm分級(jí)入選；要使產(chǎn)品發(fā)熱量達(dá)到23.027 MJ/kg，應(yīng)全部入選。但是從經(jīng)濟(jì)角度來說，在達(dá)到發(fā)熱量要求的情況下，應(yīng)盡量少入選，以降低生產(chǎn)成本。

根據(jù)孫家溝周圍一些選煤廠的生產(chǎn)狀況，如沙坪選煤廠入選方式采用的是>13 mm粒級(jí)入選，<13 mm粒級(jí)部分入選；神華所屬的孫家溝選煤廠前期是>13 mm粒級(jí)入選，<13 mm粒級(jí)不入選，但后期由于煤質(zhì)變差而全部入選?；诖?，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮預(yù)留末煤系統(tǒng)布置空間。

2.2 入選方案

孫家溝礦原煤灰分相對(duì)較低，發(fā)熱量相對(duì)較高，下面就產(chǎn)品發(fā)熱量確定為22.190 MJ/kg還是23.027 MJ/kg進(jìn)行分析。

若要實(shí)現(xiàn)22.190 MJ/kg的發(fā)熱量，經(jīng)計(jì)算，>13 mm粒級(jí)全部入選后，摻入<13 mm粒級(jí)原煤其發(fā)熱量可達(dá)22.607MJ/kg，此時(shí)淺槽分選密度為1.80 g/cm3，混煤產(chǎn)率為91.79%(占原煤)?？梢?，如果實(shí)現(xiàn)22.190 MJ/kg發(fā)熱量，部分入選>13 mm粒級(jí)原煤即可滿足要求。經(jīng)過計(jì)算，分選密度保持不變(1.80 g/cm3)，只要入選78.50%的>13 mm粒級(jí)原煤(>13 mm粒級(jí)含量占49.66%)，即可實(shí)現(xiàn)22.190 MJ/kg的發(fā)熱量，此時(shí)混煤產(chǎn)率為93.55%(占原煤)[7]。

若要實(shí)現(xiàn)23.027 MJ/kg的發(fā)熱量，經(jīng)分析，僅依靠入選>13 mm粒級(jí)原煤肯定無法實(shí)現(xiàn)，必須還要入選<13 mm粒級(jí)原煤。經(jīng)過計(jì)算，在13～1 mm粒級(jí)全部入選的情況下，塊煤、末煤分選密度均設(shè)定為1.80 g/cm3時(shí)，混煤產(chǎn)率為85.56%，發(fā)熱量為23.058 MJ/kg。由于>13 mm粒級(jí)全部入選發(fā)熱量即可達(dá)到將近22.607 MJ/kg，因此初步推算，若要實(shí)現(xiàn)23.027 MJ/kg的發(fā)熱量，只需部分入選<13 mm粒級(jí)。但是經(jīng)過計(jì)算，部分入選<13 mm粒級(jí)原煤并不能實(shí)現(xiàn)23.027 MJ/kg的發(fā)熱量。分析認(rèn)為，主要原因在于：

(1)在13～1 mm粒級(jí)原煤的浮沉組成中，<1.50 g/cm3密度級(jí)輕產(chǎn)物占76.23%，1.50～1.80 g/cm3密度級(jí)中間密度物占11.55%，>1.80 g/cm3密度級(jí)重產(chǎn)物占12.22%，可見重產(chǎn)物含量不大。

(2)末煤入選代表所有的煤全部都要經(jīng)過水洗，尤其<0.5 mm粒級(jí)所有煤泥(包括原生、浮沉、次生)，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品水分急劇上升(含水量高的煤泥產(chǎn)率由7%上升至20%)，進(jìn)而影響產(chǎn)品發(fā)熱量。

從經(jīng)濟(jì)角度對(duì)產(chǎn)品發(fā)熱量為23.027 MJ/kg和22.190 MJ/kg兩個(gè)方案進(jìn)行比較：當(dāng)產(chǎn)品發(fā)熱量為23.027 MJ/kg時(shí)，混煤產(chǎn)率為85.56%，可年產(chǎn)混煤256.67萬t，按照351元/t的當(dāng)前價(jià)計(jì)算，年銷售收入約為9.009億元，并且還需考慮末煤系統(tǒng)投資費(fèi)用；當(dāng)產(chǎn)品發(fā)熱量為22.190 MJ/kg時(shí)，混煤產(chǎn)率為93.55%，年可生產(chǎn)混煤280.65萬t，按照329元/t計(jì)算，年銷售收入大約為9.233億元，且不需考慮末煤系統(tǒng)費(fèi)用[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，洗選發(fā)熱量為22.190 MJ/kg的混煤，>13 mm粒級(jí)原煤部分入選可以實(shí)現(xiàn)；而洗選發(fā)熱量為23.027 MJ/kg的混煤，100～1 mm粒級(jí)全部入選可以實(shí)現(xiàn)。但從經(jīng)濟(jì)角度比較和分析，洗選發(fā)熱量為22.190 MJ/kg的混煤比洗選發(fā)熱量為23.027 MJ/kg的混煤收益更高，投入更低。因此，孫家溝礦原煤按照13 mm分級(jí)，洗選發(fā)熱量為22.190 MJ/kg的混煤在經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)的變化情況隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品發(fā)熱量，以生產(chǎn)適銷對(duì)路的產(chǎn)品，從而提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)效益最大化。

[1] 戴少康.選煤工藝設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[2] 張樹屏.孫家溝礦井通風(fēng)與瓦斯防治[J].中國(guó)煤炭,2004(3).

[3] 匡亞莉.選煤工藝設(shè)計(jì)與管理[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 2006.

[4] 劉天新,張敬遠(yuǎn),張自劭.煤炭檢測(cè)新方法與動(dòng)力配煤[M].北京：中國(guó)物資出版社,1992.

[5] 陳文敏.煤炭分析結(jié)果的定性與定量審查[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，1994.

[6] 蔣德勝.煤炭產(chǎn)品混配銷售的初步探討[J].選煤技術(shù),1999(2).

[7] 梁 娜.針對(duì)哈密地區(qū)某動(dòng)力煤選煤廠的工藝環(huán)節(jié)的探討[J].科學(xué)時(shí)代, 2014(12).

[8] 孫景陽(yáng).李家壕選煤廠提高產(chǎn)品發(fā)熱量的措施[J].潔凈煤技術(shù),2014(2).

Determination of the washing schemes for Sunjiagou Coal Preparation Plant

WAN Ju-ming

(Coal Research Subinstitute of Coal Industry Taiyuan Design & Research Institute, Taiyuan, Shanxi 030001, China)

According to raw coal property and market condition, it is decided to produce 2 products at the plant: one with a calorific value of 22.190 MJ/kg and the other, 23.027 MJ/kg. Based on result of comparison, an in-depth analysis is made of the feed size range defined for producing each of the above-mentioned products. It is found that to produce the 22.190 MJ/kg clean coal product can yield a maximum economic benefit for the plant.

coal property analysis; calorific value; sized coal feed; washing scheme

1001-3571(2016)05-0060-03

TD948.1

B

2016-10-10

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.016

萬巨明(1975—)，男, 內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟人,工程師,從事選煤工藝設(shè)計(jì)工作。

E-mail：wanjuming@126.com Tel： 13453440840

萬巨明. 孫家溝選煤廠入選方式的確定[J]. 選煤技術(shù),2016(5):60-62,66.