動(dòng)力煤選煤廠末煤脫粉入洗工藝探究

王煥春，鄭喜友，劉新輝，李周鋒

(1.陜西煤礦安全裝備檢測(cè)中心有限公司，陜西 西安 710001；2.陜西彬長(zhǎng)文家坡礦業(yè)有限公司選煤廠，陜西 咸陽(yáng) 713505)

0 引言

文家坡煤礦選煤廠是文家坡煤礦井相配套的礦井型選煤廠，入洗煤源為文家坡煤礦生產(chǎn)原煤。

文家坡井田位于彬長(zhǎng)礦區(qū)東部，東以礦區(qū)彬縣古河道無(wú)煤區(qū)為界，西與小莊井田、胡家河井田相鄰，南與火石咀井田相鄰，北至七里鋪—西坡背斜南部煤層尖滅線。井田含煤地層為侏羅系延安組，區(qū)內(nèi)可采和局部可采煤層5層。主要開采埋藏較深的4#煤層，煤層厚度0.8～14.61 m，變化較大。厚煤層區(qū)礦井直接充水含水層為延安組砂巖裂隙地下水與直羅組砂巖裂隙地下水；薄煤層區(qū)礦井直接充水含水層為延安組砂巖裂隙地下水，均補(bǔ)給條件差。礦井開拓大巷以東4煤可采厚度0.8～4.26 m，現(xiàn)一次采全高。頂板主要為泥巖和炭質(zhì)泥巖，個(gè)別點(diǎn)為砂巖；底板為泥巖、粉砂巖和細(xì)砂巖，個(gè)別為鋁質(zhì)泥巖。

1 煤質(zhì)分析

1.1 原煤工業(yè)分析

按照GB/T212-2008《煤的工業(yè)分析方法》、GB/T211-2007《煤中全水分的測(cè)定方法》和GB/T213-2008《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》的規(guī)定，對(duì)文家坡煤礦原煤分別進(jìn)行篩分、破碎、縮分、制樣，按GB/T477-2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》配制化驗(yàn)總樣，并對(duì)其進(jìn)行工業(yè)分析，其結(jié)果詳見(jiàn)表1。

從表1可知，按GB/T15224.1-2010《煤炭質(zhì)量分級(jí)第1部分：灰分》的規(guī)定，文家坡煤灰分為26.49%，為中灰煤。其高位發(fā)熱量為22.2 MJ/kg，屬于中發(fā)熱量煤；對(duì)比設(shè)計(jì)之初的原煤工業(yè)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原煤灰分較設(shè)計(jì)之初灰分升高約9.5%，原煤發(fā)熱量降低約1 000大卡。因此從檢驗(yàn)結(jié)果可直觀看出，文家坡入選原煤煤質(zhì)變差，原煤等級(jí)下降一個(gè)等級(jí)。

1.2 篩分資料分析

隨著文家坡選煤廠的生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)際的原煤做了大樣分析，并得到了正常生產(chǎn)時(shí)和過(guò)斷層時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選煤廠正常生產(chǎn)時(shí)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表2，在極端條件下如井下過(guò)斷層時(shí)選煤廠生產(chǎn)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表1 文家坡入廠煤樣工業(yè)分析結(jié)果

表2 選煤廠正常生產(chǎn)時(shí)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)表

表3 井下過(guò)斷層時(shí)選煤廠生產(chǎn)原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)表

由表2和表3可以看出：正常生產(chǎn)時(shí)<3 mm含量已達(dá)到24.92%，井下過(guò)斷層時(shí)，<3 mm含量更是達(dá)到31%。這部分粉煤極大地影響了濃縮池及壓濾機(jī)的工作效率。

另外，隨著井下斷層通過(guò)后，近幾個(gè)月，選煤廠又對(duì)原煤煤質(zhì)進(jìn)行了跟蹤，通過(guò)分析5、6、7三個(gè)月的原煤篩分?jǐn)?shù)據(jù)，得到如下結(jié)果：①原煤的-0.5 mm原生煤泥量占全樣9%左右，較設(shè)計(jì)煤質(zhì)有所增加；②原煤的-3 mm粉煤含量很大，在25%～30%之間，其中5月份含量為23.83%，6月份含量為24.23%，7月份含量為23.34%。

2 脫粉入洗工藝

2.1 末煤脫粉方法

末煤脫粉方法包括干濕法篩分和干法氣流分級(jí)2種[1]，選煤廠常用的末煤脫粉方法是干法篩分。目前以>13 mm粒度篩分的工藝應(yīng)用比較成熟，常見(jiàn)的篩分設(shè)備有煤用概率分級(jí)篩、圓振篩、等厚篩、曲張篩、馳張篩、博后篩、旋轉(zhuǎn)概率篩等[2]，而以<3 mm粒度進(jìn)行干法篩分的設(shè)備主要采用弛張篩和交叉篩。

2.2 脫粉入洗工藝優(yōu)點(diǎn)

查閱相關(guān)文獻(xiàn)[3-6]得知，脫粉入洗工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可避免粉煤進(jìn)入洗選系統(tǒng)浸水、泥化產(chǎn)生更多的細(xì)煤泥，使系統(tǒng)中的總煤泥量減少，一方面降低了懸浮液的濃度和粘度，穩(wěn)定了懸浮液的密度，使入選粒度級(jí)組成更接近，提高了分選設(shè)備的分選精度；另一方面減少了介質(zhì)分流，降低了磁選機(jī)負(fù)荷及介耗；②能減少煤泥水系統(tǒng)的壓力，降低煤泥產(chǎn)品脫水難度，避免產(chǎn)品摻配導(dǎo)致的動(dòng)力煤產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)；③減少末煤系統(tǒng)入洗量，選型時(shí)設(shè)備處理量可適當(dāng)降低，節(jié)省了建設(shè)投資；④脫除的粉煤可直接作為產(chǎn)品，增加了混煤產(chǎn)品產(chǎn)量，減少了煤泥產(chǎn)量，增加了選煤廠的銷售收入。

總而言之，脫粉入洗不僅能提高分選系統(tǒng)的分選精度，降低煤泥產(chǎn)品對(duì)動(dòng)力煤產(chǎn)品質(zhì)量的影響，而且能降低選煤廠的基建投資和生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高選煤廠經(jīng)濟(jì)效益，為飽受粉煤洗選困擾的動(dòng)力煤選煤廠提供了一條解決思路。

2.3 干法篩分脫粉的必要性

干法篩分脫粉一般是以<3 mm的粒度對(duì)原煤進(jìn)行干式篩分，將其預(yù)先分成不同的粒級(jí)。一般認(rèn)為，當(dāng)原煤外在水分在7%～14%之間時(shí)，以<3 mm的粒度進(jìn)行干式篩分，物料處于難篩分狀態(tài)。這是因?yàn)樵旱耐庠谒辜?xì)煤粒相互粘結(jié)成團(tuán)，并粘附在大塊煤上[7]；另外，這些粘濕煤粒還會(huì)堵塞篩孔，導(dǎo)致細(xì)煤粒難以透篩。

目前文家坡選煤廠末煤分選工藝是：<13 mm末煤采用三產(chǎn)品重介旋流器分選，煤泥采用濃縮機(jī)+壓濾機(jī)回收，粗煤泥經(jīng)離心機(jī)脫水后摻入商品混煤。因其粉煤量較大在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有產(chǎn)品灰分高、水分高、粘度大的情況，極大地影響了選煤廠正常的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

因此，文家坡選煤廠的工藝改造迫在眉睫，增加末煤脫粉工藝也是十分必要的。

3 經(jīng)濟(jì)合理性分析

3.1 提高末煤產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量

利用干法脫粉工藝，不但可使選煤廠的基建費(fèi)用和生產(chǎn)成本降低，而且能使洗選系統(tǒng)的煤泥量大幅下降，還可減輕煤泥水處理系統(tǒng)的壓力[8]。另外，對(duì)于易泥化的煤和矸石，預(yù)先干法脫粉可以有效避免泥化物對(duì)預(yù)先脫除的粉煤污染，且可以控制部分粉煤的水分，這有利于提高末煤產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.2 經(jīng)濟(jì)合理性分析

下面以建成并投入使用干法篩分工藝的黃陵二號(hào)選煤廠為例，分析脫粉入洗的經(jīng)濟(jì)合理性[6]。

黃陵二號(hào)選煤廠是年處理能力700萬(wàn)t的動(dòng)力煤選煤廠，處理量1 325 t/h，原生煤泥和次生煤泥合計(jì)占15%，矸石泥化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。<6 mm粒級(jí)約入洗原煤總量的40%(其中，<3 mm粒級(jí)約占入洗總量的26.13%)。

經(jīng)濟(jì)分析比較的主要數(shù)據(jù)為：6 mm脫粉效率取40%；煤泥產(chǎn)率15%，煤泥收到基低位發(fā)熱量12.54 MJ/kg；末煤入洗精煤產(chǎn)率取80%，收到基低位發(fā)熱量24.25 MJ/kg；末原煤收到基低位發(fā)熱量21.75 MJ/kg；發(fā)熱量每增加4.18 kJ/kg加價(jià)0.09元。比較結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 黃陵二號(hào)選煤廠脫粉入洗與不脫粉入洗的比較

從表4可得出末煤脫粉入洗比不脫粉入洗的煤泥量減少40%，按500 m2快開壓濾機(jī)選型，少選4臺(tái)壓濾機(jī)，再加上重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)投入，末煤脫粉入洗的建設(shè)運(yùn)營(yíng)投入節(jié)約3 000萬(wàn)元。

類比黃陵二號(hào)選煤廠脫粉工藝經(jīng)濟(jì)合理性，推算文家坡選煤廠經(jīng)濟(jì)合理性。文家坡選煤廠是年處理能力400萬(wàn)t的動(dòng)力煤選煤廠，處理量758 t/h，原生煤泥和次生煤泥合計(jì)占12%，矸石泥化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。<6 mm粒級(jí)約占入洗原煤總量的41.32%(其中，<3mm粒級(jí)約占入洗總量的24.92%)。

經(jīng)濟(jì)分析比較的主要數(shù)據(jù)為：3 mm脫粉效率取60%；煤泥產(chǎn)率12%，煤泥收到基低位發(fā)熱量12.55 MJ/kg；末煤入洗精煤產(chǎn)率取60%，收到基低位發(fā)熱量25.95 MJ/kg；末原煤收到基低位發(fā)熱量22.60 MJ/kg；發(fā)熱量每增加4.18 kJ/kg加價(jià)0.09元。比較結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 文家坡選煤廠脫粉入洗與不脫粉入洗的比較

從表5可看出末煤脫粉入洗比不脫粉入洗的煤泥量減少40%，按400 m2快開壓濾機(jī)選型，少選1臺(tái)壓濾機(jī)，同時(shí)增加回收率11.2%，產(chǎn)品每年增加11.2萬(wàn)t，相對(duì)應(yīng)的各類消耗(介質(zhì)、藥劑、電耗、水耗)也會(huì)大幅降低。

4 結(jié)語(yǔ)

與目前的動(dòng)力煤全粒級(jí)入選工藝相比，干法篩分脫粉后再洗選的工藝末煤脫粉入洗比不脫粉入洗的煤泥量減少40%，按400 m2快開壓濾機(jī)選型，少選1臺(tái)壓濾機(jī)，同時(shí)增加回收率11.2%，相對(duì)應(yīng)的各類消耗(介質(zhì)、藥劑、電耗、水耗)也會(huì)大幅降低。這種工藝能更好地提高產(chǎn)品質(zhì)量和回收產(chǎn)率，減少煤泥量，這對(duì)于提升動(dòng)力煤選煤廠的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。