賀西煤礦原煤準(zhǔn)備車間技術(shù)改造可行性研究

原 野

(山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 選煤處，山西 介休 032000)

賀西煤礦選煤廠產(chǎn)品為低硫煉焦精煤——“晉柳王”系列煤炭產(chǎn)品，以其資源稀缺性、內(nèi)在品質(zhì)優(yōu)良性被煤炭業(yè)譽(yù)為“煤中黃金”，是冶金、煉焦等行業(yè)理想的原料。賀西煤礦原煤準(zhǔn)備車間于2009年正式運(yùn)行，設(shè)計(jì)能力300萬t/a，采用1臺(tái)GDT23/4.6G型機(jī)械動(dòng)篩跳汰機(jī)排除大塊矸石。為了解決動(dòng)篩分選效率較低等問題，擬對(duì)原煤準(zhǔn)備車間進(jìn)行技術(shù)改造，以保證進(jìn)入主洗系統(tǒng)的原煤粒度和質(zhì)量，同時(shí)可減少稀有資源的浪費(fèi)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 原煤準(zhǔn)備車間工藝流程及改造的必要性

1.1 工藝流程

(1)主系統(tǒng)：動(dòng)篩跳汰系統(tǒng)。礦井原煤給入振動(dòng)篩篩分，大于250 mm的物料進(jìn)入手選系統(tǒng)，選出雜物后，其余部分破碎至小于200 mm，與振動(dòng)篩下小于250 mm的物料一起進(jìn)入分級(jí)篩。分級(jí)后80 mm以上物料進(jìn)入動(dòng)篩跳汰機(jī)分選，選出的矸石經(jīng)過破碎機(jī)破碎后運(yùn)至矸石倉，選出的煤與分級(jí)篩下80 mm以下的物料經(jīng)破碎后進(jìn)入主洗系統(tǒng)分選。

(2)備用系統(tǒng)：人工選矸系統(tǒng)。在動(dòng)篩跳汰機(jī)出現(xiàn)故障后，將分級(jí)后的80 mm以上物料通過人工選出大塊矸石，經(jīng)破碎后送到矸石倉，其余部分破碎后進(jìn)入主洗系統(tǒng)進(jìn)行分選。

1.2 改造的必要性

(1)提高經(jīng)濟(jì)效益的需要?，F(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)大于80 mm的大塊毛煤選用動(dòng)篩跳汰機(jī)處理，由于動(dòng)篩跳汰機(jī)分選效率低下，選出的矸石中含煤率高達(dá)5%左右，造成煤炭資源的極大浪費(fèi)。

(2)建設(shè)優(yōu)質(zhì)高效選煤廠的需要?，F(xiàn)有工藝系統(tǒng)盡管簡(jiǎn)單，但由于設(shè)備老化，運(yùn)行故障多，嚴(yán)重制約了礦井的生產(chǎn)；工藝落后，不適應(yīng)未來發(fā)展的需要，配備的崗位人員多，日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，不符合優(yōu)質(zhì)高效選煤廠建設(shè)的要求。

(3)提高準(zhǔn)備車間處理量，擴(kuò)大礦井潛在生產(chǎn)能力的需要[4]。隨著礦井開采機(jī)械化程度的不斷提高和采煤工藝的變化，煤中含矸量增大，煤質(zhì)變差，現(xiàn)有的動(dòng)篩跳汰機(jī)分選工藝只能處理大于80 mm的物料，已不適應(yīng)礦井發(fā)展的需求；設(shè)備和工藝的落后，尤其動(dòng)篩系統(tǒng)故障率高，經(jīng)常需要利用人工選矸系統(tǒng)，但人工揀選效率低下，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。如采用重介質(zhì)淺槽分選機(jī)，可以處理25 mm以上的物料(本次選擇處理下限為50 mm)，不但能夠選出精度高的塊煤，同時(shí)可增加25萬t/a的處理量，為礦井增產(chǎn)提供了必要的條件。

(4)提高選煤廠勞動(dòng)效率的需要。重介淺槽分選系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)集中控制，可達(dá)到人員精簡(jiǎn)、生產(chǎn)高效的目的。

2 毛煤篩分資料分析

礦井毛煤篩分試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 毛煤篩分試驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出：

(1)毛煤灰分為49.12%，硫分為0.22%，水分1.04%，屬于高灰、低硫、低水煤。

(2)大于100 mm粒度級(jí)物料占全樣的7.30%，其中矸石占3.30%，矸石含量較高，灰分較高。

(3)50～100 mm粒度級(jí)物料占全樣的21.149%，其中矸石占10.55%，矸石含量較高，應(yīng)對(duì)此部分進(jìn)行排矸處理。

3 原煤的可選性

將0.5～50 mm物料分為25～50 mm、13～25 mm、6～13 mm、3～6 mm、0.5～3 mm 5個(gè)粒度級(jí)，分別進(jìn)行篩分浮沉試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

(1)從表2可以看出：25～50 mm粒度級(jí)占全樣的10.863%，灰分高達(dá)62.36%。

表2 篩分浮沉試驗(yàn)綜合報(bào)告

續(xù)表2 篩分浮沉試驗(yàn)綜合報(bào)告

(2)如果將50～80 mm這部分物料(按產(chǎn)率8.5%計(jì))先通過重介質(zhì)淺槽系統(tǒng)排出矸石，則每年可釋放主洗重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)壓力25.5萬t。

(3)通過生產(chǎn)煤樣綜合分析報(bào)告表和0.5～50 mm自然級(jí)篩分浮沉試驗(yàn)綜合報(bào)告表繪制的可選性曲線(圖1)可知：假定精煤灰分為10%時(shí)，理論精煤回收率為40%，δ±0.1含量為19%，則通過以上兩表及曲線所查的數(shù)據(jù)可評(píng)定此煤種為“優(yōu)等”，可選性等級(jí)屬“易選”。

圖1 煤樣0.5～50 mm粒級(jí)可選性曲線

4 重介淺槽分選工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

伴隨著近幾年煤炭機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，重介質(zhì)淺槽分選排矸技術(shù)發(fā)展較快，在分選精度、處理量和耐磨材料的應(yīng)用等方面都得到了較好的發(fā)展。目前，在我國(guó)重介質(zhì)淺槽分選工藝已成功應(yīng)用于煉焦煤選煤廠的原煤準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，并已在井下排矸方面得到了較好的應(yīng)用。重介質(zhì)淺槽分選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、處理量大、入料粒度范圍寬、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、事故率低、占地面積少及容易在井下和廠房?jī)?nèi)布置。該設(shè)備在山西焦煤集團(tuán)其他3個(gè)子公司也得到了良好應(yīng)用，以西山煤電應(yīng)用最為廣泛[2，3]，尤其是通過對(duì)動(dòng)篩系統(tǒng)進(jìn)行改造后體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。重介質(zhì)淺槽分選機(jī)與目前賀西礦使用的動(dòng)篩跳汰機(jī)性能對(duì)比見表3。

表3 重介質(zhì)淺槽與動(dòng)篩跳汰機(jī)性能比較

5 重介質(zhì)淺槽分選工藝的確定

5.1 采用淺槽的作用和優(yōu)勢(shì)

(1)設(shè)計(jì)淺槽分選車間可借用現(xiàn)有正在運(yùn)行的原煤動(dòng)篩車間，對(duì)土建部分稍加改造，并擴(kuò)建一跨廠房后即可使用。

(2)可實(shí)現(xiàn)所有洗煤設(shè)備自動(dòng)化控制，節(jié)省人員配置，從而節(jié)省勞動(dòng)成本。

(3)淺槽分選精度高，可提高精煤回收率，同時(shí)淺槽分選效率高。

(4)淺槽分選機(jī)+三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工藝流程，是目前我國(guó)選煤廠配套成熟、先進(jìn)的工藝流程。

(5)工藝流程先進(jìn)、高效、簡(jiǎn)潔。淺槽分選機(jī)是一種先進(jìn)、可靠、高效、生產(chǎn)管理方便、維修工作量小、能耗低的設(shè)備[5]。

5.2 選煤工藝

原煤經(jīng)圓振篩篩分后，150 mm級(jí)以上經(jīng)手選后進(jìn)入破碎機(jī)，破碎后的物料與分級(jí)篩上50～150 mm級(jí)物料一起進(jìn)入重介質(zhì)淺槽分選機(jī)分選，選后塊煤經(jīng)破碎機(jī)破碎后，與小于50 mm物料一同進(jìn)入重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)。綜合考慮，入洗上限確定為150 mm，下限確定為50 mm。

改造后工藝流程如圖2所示。井下毛煤首先通過膠帶輸送機(jī)給入篩孔為150 mm的圓振動(dòng)篩進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上物通過膠帶輸送機(jī)給入破碎機(jī)破碎至150 mm，然后給入淺槽分選機(jī)分選。圓振動(dòng)篩篩下物進(jìn)入篩孔為50 mm的振動(dòng)分級(jí)篩，分級(jí)篩篩上物料進(jìn)入重介質(zhì)淺槽分選機(jī)。淺槽分選的精煤進(jìn)入精煤脫介篩，脫介篩的篩上物破碎后通過膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)街飨聪到y(tǒng)。淺槽分選機(jī)分選出的矸石經(jīng)過矸石脫介篩脫介后進(jìn)入原矸石系統(tǒng)。精煤脫介篩和矸石脫介篩一段的篩下合格介質(zhì)進(jìn)入合格介質(zhì)桶循環(huán)使用；精煤脫介篩和矸石脫介篩二段的稀介質(zhì)經(jīng)磁選機(jī)回收后，合格介質(zhì)給到合格介質(zhì)桶循環(huán)使用；磁選尾礦通過煤泥泵打到旋流器組濃縮分級(jí)，旋流器底流給到高頻篩回收粗煤泥，旋流器溢流及高頻篩篩下水一起給到新建的深錐濃縮機(jī)濃縮，濃縮機(jī)底流由泵打到壓濾機(jī)脫水，濃縮機(jī)溢流及濾液作為循環(huán)水使用，系統(tǒng)達(dá)到洗水閉路循環(huán)。

圖2 重介質(zhì)淺槽分選工藝流程示意

6 經(jīng)濟(jì)效益

工藝改造后，原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)外排矸石帶煤率由5%降至0.5%，增加原煤產(chǎn)量2.10萬t/a；50～80 mm級(jí)物料由原進(jìn)入主洗系統(tǒng)改為進(jìn)入原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)預(yù)處理，節(jié)省了加工費(fèi)；改造期間(3個(gè)月)原煤系統(tǒng)走旁路，造成大量矸石無法預(yù)先排出而進(jìn)入主洗系統(tǒng)，造成洗選成本增加193.5萬元。根據(jù)以上幾方面的測(cè)算，工藝改造后可增收542.8萬元/a，其中損失193.5萬元，項(xiàng)目總投資1 897.41萬元，投資回收期為3.8 a。

7 結(jié) 論

賀西煤礦原煤準(zhǔn)備車間將動(dòng)篩排矸改造為重介質(zhì)淺槽排矸后，有效提高了分選效率，降低了矸石帶煤率，提高了主洗系統(tǒng)的入洗能力。矸石帶煤率的降低還有利于矸石山的治理。技術(shù)改造后不僅可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且減少了稀有煤炭資源的浪費(fèi)。