昌泰煤業(yè)有限公司選煤廠工藝改造實踐

楊 陽

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山063012)

昌泰煤業(yè)有限公司選煤廠(以下簡稱“昌泰選煤廠”)位于山西省壽陽縣紅花堙村，于2015年年底建成投產(chǎn)，是一座設(shè)計能力為1.20 Mt/a的礦井型選煤廠。選煤工藝為：原煤以13 mm分級，<13 mm粒級原煤直接作為商品煤，100～13 mm粒級塊煤采用單段動篩跳汰機排矸，煤泥水采用旋流器組濃縮分級后，0.5～0.15 mm粒級煤泥采用高頻篩脫水回收，<0.15 mm粒級煤泥采用濃縮機、壓濾機聯(lián)合回收。

由于工藝設(shè)計階段對原煤煤質(zhì)分析不充分，精煤產(chǎn)品定位不合理，導(dǎo)致工藝設(shè)計不合理，選煤廠建成后一直不能正常運行，設(shè)備長期閑置，造成極大的資源浪費，并嚴重影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，必須對原選煤工藝進行調(diào)整和改造，以實現(xiàn)選煤廠的正常運行。

1 存在問題

(1)精煤產(chǎn)品定位不合理。昌泰煤業(yè)有限公司礦井現(xiàn)采煤層為9號煤層，該煤層煤炭為貧煤，可作為工業(yè)原料和民用燃料，洗選加工后也可作為高爐噴吹煤產(chǎn)品[1]。就銷售價格來看，高爐噴吹煤遠遠高于動力煤，周邊選煤廠的精煤產(chǎn)品均作為高爐噴吹煤銷售[2]。原工藝設(shè)計主選設(shè)備選用單段動篩跳汰機，無法產(chǎn)出低灰、低硫的高爐噴吹煤產(chǎn)品，所產(chǎn)精煤只能作為動力煤產(chǎn)品銷售，致使選煤廠的經(jīng)濟效益受損嚴重。

(2)未考慮采煤工藝對原煤煤質(zhì)的影響。昌泰煤業(yè)有限公司礦井采用綜采放頂煤采煤工藝，導(dǎo)致頂板、底板和夾矸都混入原煤中；加之煤層不穩(wěn)定，斷層多，致使<13 mm粒級原煤質(zhì)量嚴重下降，甚至不能直接作為商品煤。此外，原工藝設(shè)計中將<13 mm粒級原煤直接摻入精煤，導(dǎo)致精煤產(chǎn)品質(zhì)量嚴重下降，甚至不能產(chǎn)出質(zhì)量合格的動力煤產(chǎn)品。

(3)煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)壓力過大。原工藝設(shè)計中原煤采用一臺GFS1860振動篩以13 mm分級，此時進入主選系統(tǒng)的煤泥很少，故采用一臺φ7 m的深錐濃縮機和一臺XMZ300/1500-U箱式壓濾機回收細煤泥。由于采煤工藝的影響，原煤中的細粒煤增加，振動篩分級效率下降，洗選系統(tǒng)的煤泥增多；加之9號煤層頂板和底板主要為泥巖、炭質(zhì)泥巖和砂質(zhì)泥巖，矸石存在泥化現(xiàn)象，導(dǎo)致煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)壓力過大，進而影響選煤系統(tǒng)的正常運行。

2 原煤特性

選煤工藝設(shè)計的基礎(chǔ)是原煤煤質(zhì)，其是選煤工藝制定、工藝流程計算和洗選設(shè)備選型的基本依據(jù)。原煤煤質(zhì)分析是否透徹，原煤特性把握是否準確，直接關(guān)系到選煤工藝流程制定是否合理[3]。

入選原煤的粒度組成見表1。50～0.5 mm粒級原煤的密度組成見表2。

表1 原煤粒度組成Table 1 Raw coal size analysis %

表2 50～0.5 mm粒級原煤密度組成

注:δ±0.1含量中的產(chǎn)率為扣除沉矸或低密度物的產(chǎn)率[4]。

由表1可知：原煤灰分為25.16%，硫分為1.32%，發(fā)熱量為26.11 MJ/kg，屬于中灰、中硫、中高發(fā)熱量煤；高爐噴吹煤要求精煤灰分≤11%，硫分≤0.80%[4]，其經(jīng)過洗選加工后，可以作為高爐噴吹煤產(chǎn)品。3～0 mm粒級產(chǎn)率為36.17%，灰分為16.42%，硫分為1.13%，說明末煤含量高，灰分、硫分均不符合高爐噴吹煤的質(zhì)量要求，不能直接作為產(chǎn)品，而需要全粒級入選。

由表2可知：<1.60 g/cm3密度級的產(chǎn)率為69.92%，灰分為10.99%，硫分為0.75%，說明通過洗選加工能夠分選出符合要求的高爐噴吹煤。煤泥產(chǎn)率為0.92%，灰分為35.57%，其灰分高于原煤灰分，說明矸石存在泥化現(xiàn)象。

3 改造方案

3.1 原則流程

在生產(chǎn)高爐噴吹煤時，原煤需要全粒級入選，分選密度在1.60 g/cm3左右，此時δ±0.1含量為12.44%，原煤屬于中等可選煤[5]，適宜的主選工藝有跳汰分選和重介分選兩種[6]。在分選中等可選煤時，跳汰選煤工藝也能獲得較好的工藝指標[7]，結(jié)合附近選煤廠的選煤工藝及其應(yīng)用效果，確定改造后的選煤工藝為跳汰機分選、干擾床分選機(TBS)分選、浮選機分選的聯(lián)合工藝(圖1)。

圖1 改造后的原煤洗選原則流程

100～0 mm粒級原煤采用跳汰機分選，跳汰精煤脫水篩的篩下水和精煤離心脫水機的離心液采用旋流器組濃縮分級；旋流器底流采用TBS分選，TBS精煤經(jīng)離心脫水機脫水后作為精煤產(chǎn)品，TBS尾煤經(jīng)高頻篩脫水后作為中煤產(chǎn)品；濃縮旋流器溢流采用浮選機分選，浮選精礦經(jīng)隔膜壓濾機脫水后作為精煤產(chǎn)品，浮選尾煤通過濃縮機、壓濾機回收。

此次工藝改造分為兩期建設(shè)，土建部分一次完成，TBS分選系統(tǒng)和浮選系統(tǒng)在二期建設(shè)，設(shè)備購置和安裝也分兩期進行。一期工程的主選系統(tǒng)不變，煤泥水處理系統(tǒng)有所變動，改為濃縮旋流器底流經(jīng)離心脫水機脫水后作為精煤產(chǎn)品，溢流采用濃縮機、壓濾機回收。此外，此次工藝充分考慮了生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性，可通過調(diào)整管道上的閥門改變煤泥水的走向，便于一期、二期選煤工藝的靈活對接。

3.2 設(shè)備選型

設(shè)備選型遵循以下原則: 關(guān)鍵設(shè)備選用國際廣泛使用的設(shè)備，或者基于國外先進、高效、可靠技術(shù)的國內(nèi)組裝設(shè)備[8]；需要考慮采煤工藝、煤層變化對原煤煤質(zhì)的影響，主要表現(xiàn)為末煤量大、矸石量大；由于場地有限，選用高效深錐濃縮機作為煤泥水處理設(shè)備；由于矸石存在泥化現(xiàn)象，選用處理能力較大的煤泥水處理設(shè)備；高爐噴吹煤對水分要求嚴格，增加一臺臥式振動卸料離心脫水機；水分對中煤產(chǎn)品的發(fā)熱量影響較大，采用斗式提升機、振動篩脫水。

為了降低改造成本，繼續(xù)利用性能可靠的原精煤脫水篩、粗煤泥高頻脫水篩等設(shè)備，并在對其他可利用設(shè)備改造與優(yōu)化的基礎(chǔ)上加以利用，例如：將原箱式壓濾機改為隔膜壓濾機、為深錐濃縮機增加傾斜板[9-10]等。除利用原有設(shè)備外，新增了部分設(shè)備，新增設(shè)備選型見表3。

4 生產(chǎn)效果

此次工藝改造于2017年10月中旬完成，且一次調(diào)試成功，原煤處理量和產(chǎn)品指標均達到設(shè)計要求。調(diào)試期間的生產(chǎn)情況統(tǒng)計結(jié)果見表4。由表4可知：原煤處理量達到設(shè)計要求，精煤灰分、水分、硫分完全滿足高爐噴吹煤的質(zhì)量要求；中煤發(fā)熱量在14.65 MJ/kg左右，可以作為動力煤銷售；中煤帶精煤量少，矸石發(fā)熱量低，原煤分選效果良好。

表3 新增設(shè)備選型一覽表

表4 調(diào)試期間的生產(chǎn)情況統(tǒng)計結(jié)果Table 4 Statistics of washing results recorded during commissioning period %

5 結(jié)語

昌泰選煤廠工藝改造有效解決了不能洗選出合格高爐噴吹煤的問題，煤泥水處理系統(tǒng)生產(chǎn)壓力過大等問題也得到解決，且原煤分選效果良好。從此次工藝改造可以看出，在進行工藝設(shè)計時，要詳細分析原煤煤質(zhì)，掌握原煤特性，并充分考慮采煤工藝和煤層狀況對于原煤煤質(zhì)的影響，還要仔細了解產(chǎn)品定位，這樣才能避免因工藝設(shè)計不合理造成的重大損失。