煤質分析在選煤工藝選擇中的應用思考

＊郭子興

（山西焦煤集團山煤國際鋪龍灣煤業(yè)有限公司 山西 037104）

引言

選煤工藝的選擇主要在于原煤、煤質特性、漂浮物等，所以在整個選擇設計中，原煤的煤質分析是工藝流程制定與設備選擇的重要參考數(shù)據(jù)，而煤質數(shù)據(jù)的精準性能直接影響整個流程方案制定，還能間接地影響煤礦的開采。因此，煤礦企業(yè)要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來進行煤質分析，從而依據(jù)精準的數(shù)據(jù)來選取科學的工藝。

1.煤質調研資料

選煤是提高煤炭應用質量的主要手段，根據(jù)用戶對煤炭質量的需求以及實際用途，在原煤中選取出符合要求的精煤炭，這一過程也被稱為洗煤。選礦工藝的選擇應充分了解原煤的特性，以便合理的選煤。對原煤進行科學分析，進而得出原煤的具體數(shù)據(jù)，原煤數(shù)據(jù)是煤礦企業(yè)選擇設備與制定選煤工藝的重要參考。大多數(shù)煤礦企業(yè)的原煤類型主要為高熱值、高硫肥煤、高穩(wěn)定性。本次選擇某煤礦的原煤樣品進行相關實驗，并整理實驗結果的相關數(shù)據(jù)，將實驗數(shù)據(jù)與原煤沉浮數(shù)據(jù)進行校正，進而得到工藝選擇需要的數(shù)據(jù)。具體實驗數(shù)據(jù)如表1、表2[1]。

2.煤質分析

從實驗數(shù)據(jù)表1可知，200mm-80mm的大塊煤中矸石含量為6.00%，灰分為38.00%，由此可知這種原煤為高含矸石煤；80mm-50mm的大塊煤中矸石含量2.00%，灰分32.00%，可以看出這種原煤為低含矸石煤；此外50mm-10mm含矸石量為45.00%，灰分含量為30.00%，而10mm-0mm含矸石量為33.00%，灰分含量為25.00%，說明正規(guī)大塊原煤中矸石含量較多[2]。此外，10.00mm以下的粒級原煤，粒級越小灰分含量越高，由此可知原煤細顆粒矸石含量較高，而且矸石容易粉碎。如表2所示，標準煤塊的沉浮與密度有著關系，密度在1.30kg/L時，占本級為29.00%，灰分為5.00%，浮物產率為29.00%，灰分為5.00%，沉物產率100.00%，灰分為29.00%；當主導密度在2.00kg/L時，占本級為25.00%，灰分為82.00%，浮物產率為100.00%，灰分為30.00%，沉物產率24.00%，灰分為82.00%；這兩組數(shù)據(jù)對比可知，主導密度增加，灰分增加，原煤的矸石變多，其累計浮物產率增加。此外，密度1.50kg/L到1.80kg/L的產量相對平穩(wěn)，灰分不超過40%，占本級卻逐漸變小，由此可知原煤的選擇與灰分有很大關系，當灰分處理11%理論值時，理論浮物最大產值為29.00%，沉物最大產值為71.00%，所以理論上選煤的主導密度在1.70kg/L-1.80kg/L，但是實際中在這個密度上下變動0.10是可以接受的，其灰分與占本級都較為合理，原煤是中等偏上的可選煤[2]。

表1 原煤篩選結果

表2 原煤浮沉綜合表

3.選煤工藝

（1）確定選煤設備。選煤設備主要以原煤礦大小進行，其次根據(jù)原煤的大小挑選，原煤在150mm-13mm之間，大型原煤礦選取重介質淺槽器，小型選取重介質旋流器。原煤大小全部在50mm-1mm之間，且是小型煤礦，則可以選擇重介質旋流器，大型煤礦選取兩產品重介質旋流器。在1mm-0.15mm之間小型煤礦選取螺旋分選器，大型煤礦煤泥分選機。原煤小于0.15mm采用快開式壓濾脫水，大型煤礦加上過濾機。

（2）完善選煤工藝流程。第一原煤分篩。在生產車間將原煤進行分篩，大于200mm的原煤進行分揀，將其送入專屬的倉庫中，將小于200mm的原煤再次運送至分選中心。第二煤塊分級與選取。煤塊在13mm-200mm之間的煤塊進行二次篩選，由上述實驗可知，200mm-13mm之間的煤塊含矸石較多，先進行脫泥再進行篩分，篩分時使用重介質淺槽器，將矸石與精煤進行分選，將13mm原煤送入篩末煤脫水系統(tǒng)，再經(jīng)過一系列的處理形成末端產品。其次，將200mm-13mm再次進行細化分配，將其分為200mm-80mm大塊煤，80mm-50mm中等煤塊，50mm-13mm小塊煤，針對每種煤的大小將煤進行相應的處理[3]。若原煤質量較大，可以使用顎式破碎機將大塊的原煤以及矸石進行破碎處理，使其能夠滿足選煤設備需求。

（3）階段性排矸石。將原煤以及矸石的密度作為篩選指標，將混合有原煤投入重力選煤設備中進行篩選，能夠有效過濾出其中的矸石，在選取精煤的同時，產生一種質量稍差于精煤的中煤，進而避免資源浪費，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

在選原煤時，加入的原煤中，重產物含量約占50%左右，若按傳統(tǒng)重介工藝，一段旋流器先出精煤產品，一段旋流器的處理能力因底流含量較大而受到限制，一段旋流器的選型就會增加，非常不經(jīng)濟。采用一段重介式旋流器先排出矸石，可減少矸石的泥沙沉積，對后續(xù)分選和煤泥系統(tǒng)非常有利。其中一段旋流器首先排出矸石，其輕產物進入二段旋流器分選，使輕產物的分離和分離成為可能，這一環(huán)節(jié)有利于提高精煤產品的收率。

（4）介質回收。固定篩下合介在洗精煤預脫階段需要分流，部分合介在經(jīng)歷其他清洗、矸石脫介還會繼續(xù)混合送入合介。并將其他階段的篩選與稀介混合后送至稀介桶內，使稀介原煤繼續(xù)通過磁選機，精煤礦進入介質桶，尾礦脫泥當作潤濕水可以繼續(xù)使用。此外，氣浮選煤是一種投資大、運行費用高的選煤方法，應適當降低煤泥入浮上限，以降低煤泥入浮量。對于浮選粒度為0.3mm-0mm的粗煤泥，0.3mm以上的粗煤泥在浮選過程中，由于攜帶氣泡能力不足，容易在尾礦中丟失，造成資源浪費。為了最大限度地回收精煤，保證精煤產量，只有采用粗煤泥重力分選和細煤泥浮選聯(lián)用工藝，才能最大限度的回收精煤，保證精煤產量。水介質旋流器能夠簡化介質回收處理的流程，能夠有效降低選煤設備需求量，其自身沒有多余的部件，系統(tǒng)相對簡單，能夠有效節(jié)約企業(yè)成本。該設備與其他選煤設備具有較高的兼容性，并能夠實現(xiàn)大批量原煤的處理，但在應用過程中，也存在一定局限，即同時產出一種礦物。

（5）脫泥篩選取。在原煤小于0.5mm時，考慮到沉浮與灰分性，一般采用3mm的脫泥篩，由上述實驗可知3mm-0mm之間的原煤含泥量較大，將其從原煤中脫去可以極大地減少重介旋流器的工作量，進而減少設備的使用量，減少企業(yè)運行成本。其次，原煤細粒含量很高，先將其過濾部分，其次再使用RC煤泥分選機和螺旋分選機組合進行有效分選，以降低運行成本。螺旋分選機的分選上限是3mm，3mm以下的煤進入螺旋分選機，可以最大限度發(fā)揮螺旋分選機分選成本低的優(yōu)勢。

（6）粗泥煤工藝。粗泥煤一般歸屬于3mm-0.3mm，根據(jù)輕物質的不同來選取重介旋流器或RC煤泥分選機精選，螺旋式分選機對密度在1.6kg/L以上有效，當主導密度在1.6kg/L以下時效率變低。在實際應用中，僅采用螺旋分選機無法產出精品煤，但是其脫硫效果好，操作簡單，加工成本與投資成本較低，是3.00mm-0.30mm粗泥首選設備。RC煤泥分選機與干擾床分選機應用原理相似，主要以原煤密度進行分離，在原煤升流的過程中根據(jù)原煤輕重進行分離，但是其不能處理尾礦，而且洗出來的精品煤會混入煤灰，煤灰的含量較高會造成矸石超標，致使資源浪費。因此，將兩個設備串聯(lián)使用，使粗泥原煤直接洗選出精品煤。利用搖床選煤法能夠有效實現(xiàn)對粗煤泥的處理，該方法操作較為簡便，并能夠在選煤過程中，回收所產生的硫鐵礦，減少選煤工作造成的環(huán)境污染，同時為化工等產業(yè)提供原料，但該方法處理效率較低，并且需要較大場地才能開展工作。

（7）0.6mm分級泥煤。RC型煤泥分選機主要分選的顆粒為4mm-0.125mm，在實際應用中，粒度一般在1mm-0.5mm之間的分選效果最好，是機器的上下限值的4倍，而且RC煤泥分選機對EP值在0.07-0.09之間的分選精度較差。此外，設計0.6mm粒徑的螺旋分選機主要為0.6mm-0.3mm的泥煤做二次分選，使泥煤進一步精選。此外，粗煤泥回收后的溢流和篩下水由濃縮機進入壓濾機脫水，再將回收的煤泥轉至刮板，再混入末煤產品中，作為循環(huán)水存在。

（8）電力選煤法。在選煤過程中，應用范圍較為廣泛的兩種方式為跳汰或重介質選，但兩種方式均存在一定局限性。電力選礦法在應用的過程中，通過高壓電廠配合其他立場的作用，根據(jù)不同質量煤炭電介質以及導電率的差異，以實現(xiàn)對精煤的選取。除此之外，還可以用過放射光纖對原煤進行照射，根據(jù)結果反映出原煤硬度、摩擦系數(shù)以及形狀進行選煤。應用上述方法進行選煤時，能夠有效降低選煤過程中的能源消耗，并且能夠使精煤質量的品位得到提高，進而保證回收率。在多數(shù)情況下，電選設備電壓使用高壓直流電充能，其最大有效處理顆粒寬度為2mm以內，應用與選煤工作中時，能夠提高到5mm。

（9）浮游選煤法。該方法適用于0.5mm以下的煤泥，根據(jù)煤炭以及其中雜質表面的性質差異，使用不同種類的藥劑進行浸泡，不同性質物質會與藥劑產生反應，而呈現(xiàn)出不同的特性，進而實現(xiàn)精煤與雜質的分離。在使用浮游選煤法時，疏水的煤粒能夠附著在水泡或氣泡上，而親水的矸石顆粒則會沉淀至煤漿底部，進而實現(xiàn)兩者的分離。煤炭以及雜質是否疏水，取決于其表面分子與水分子作用的程度，也就是物質水化作用，利用這一性質進行選煤，能夠有效保證精煤選取量。

4.提高煤質分析準確性的方法

(1)積極展開員工培訓

煤質分析所包含的工作較多，具有較高的難度，為確保工作人員可以勝任自身工作，應做好全面分析，以理論培訓作為基礎，加強相關國家標準知識培訓，促使工作人員可以對操作規(guī)范有著更為充足的掌握，不斷提升工作質量及效率，改進傳統(tǒng)工作階段所面臨的問題。而且在實際進行培訓階段，可以提升職工的責任感，引導員工樹立質量意識，在工作中嚴格遵循工作標準，更加科學有效地展開工作。在實踐培訓工作開展階段，還應該通過多種舉措的建立，有效加強生產監(jiān)督管理，嚴格控制生產過程，保證質量提升的同時，加強工作質量監(jiān)督管理。以改進設備管理作為基礎，開發(fā)一系列科學設備管理程序，增加設備檢查頻率，促使設備始終處于良好運行狀態(tài)。而且工作人員在實踐工作階段，應及時總結工作運行情況，針對存在問題的區(qū)域，應建立多種措施進行優(yōu)化處理，嚴格按照工作標準展開，減少煤質樣品污染，保證核心運輸工作符合相關標準。對于管理人員及負責人，其在參與工作階段，應接受各種合理化建議，進一步完善各項工作，在檢驗煤的質量階段，遵循測試標準的同時，還應該在實踐中改進采集和采樣工作，保證其精準度，避免存在系統(tǒng)誤差，使得自身檢驗工作水平得到大幅度提升。

(2)檢測方式

在社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的背景下，煤質分析相關工作得到廣泛重視，要想切實改進實踐工作存在的問題，應加強對檢測方式創(chuàng)新的認識。例如，對于檢測工作經(jīng)常使用的設備，若檢測階段存在問題，則會出現(xiàn)檢測不準確的情況，甚至設備污染檢測樣本。因此，在檢測階段，為減少環(huán)境污染及設備問題，應實現(xiàn)分析煤質中的硫元素，在進行碳氫實驗階段加入一定量催化劑，保證檢測結果精準度，以煤質分析提升工作效果，促使煤的利用率得到保證。

(3)在具有代表性的部位采樣

煤質化驗無法實現(xiàn)對所有煤進行檢測，只能通過樣本的選擇檢測。所以，在此環(huán)節(jié)開展工作階段，需要利用少量煤樣反映煤的整體形式，這就要求保證采樣的合理性，盡可能的選擇具備代表性的采集樣本，避免在同一位置重復采樣而無法將其代表性展現(xiàn)。通常情況下，煤炭的分級以煤的灰分作為指標，進而通過合理化分級擬定方案，以便于提升整體優(yōu)化效果，杜絕影響及限制的同時，發(fā)揮檢驗的作用。但仍然需要注意的是，在優(yōu)化多種工作階段，應適當?shù)倪M行規(guī)范化控制，以便于合理對煤炭進行采樣，提升煤質化驗的準確性，實現(xiàn)更加合理的控制煤的價格，避免選擇采樣部位不準確而產生過于嚴重的影響。

5.結束語

本文涉及的實驗案例主要以民用為主，而且原煤是屬于不粘煤可以應用在發(fā)電、發(fā)熱、重工等應用。通過對原煤的全面分析，確定選煤工藝需要的主要設備，既能有效提高精煤的產量，又能充分保證精煤質量。此外，還需要完善選煤流程，選取組合選煤設備，并針對原煤塊大小與粗泥煤分級制定RC煤泥設備。