編者按：本文由王洋、郭大林等人發(fā)表在《煤炭加工與綜合利用》期刊2019年11期上，原標題為“ZM礦物高效分離機在東歡坨礦選煤廠(chǎng)改擴建項目的應用與思考”。本平臺選用時(shí)內容有刪減，配圖根據內容斟酌選取。在此，對文章作者表示感謝。

01項目概況

東歡坨礦井隸屬于開(kāi)灤（集團）有限責任公司，原煤產(chǎn)量4.5Mt/a。東歡坨礦井原煤為中粘結～強粘結的氣煤，各主要指標均接近1/3焦煤，洗選后既可作為動(dòng)力煤使用，也可作為煉焦配煤使用。東歡坨礦井配套建有選煤廠(chǎng)，選煤廠(chǎng)設計生產(chǎn)能力為1.5Mt/a。選煤廠(chǎng)現分選工藝為：大于40mm塊煤FGX型干選機分選，少部分大于6mm粒級末煤兩產(chǎn)品重介旋流器分選，大部分小于40mm粒級末煤不分選。

選煤廠(chǎng)存在的不足主要有兩方面：一是生產(chǎn)能力不足。選煤廠(chǎng)只能實(shí)現大于40mm粒級塊煤和少部分大于6mm粒級末煤洗選，大部分原煤直接作為產(chǎn)品銷(xiāo)售，原煤入洗比例較低，產(chǎn)品質(zhì)量提升效果不明顯，不能滿(mǎn)足國家商品煤質(zhì)量要求。二是環(huán)保不達標。經(jīng)過(guò)多年運行，現有FGX型干選機各環(huán)節密封性變差，生產(chǎn)過(guò)程中煤塵泄漏較多。為了解決以上問(wèn)題，東歡坨礦選煤廠(chǎng)進(jìn)行了改擴建。

02設計方案

2.1 產(chǎn)品定位

經(jīng)市場(chǎng)調研，東歡坨礦原煤分選后作為煉焦配煤銷(xiāo)售的市場(chǎng)競爭力較弱，風(fēng)險較大；而作為動(dòng)力煤銷(xiāo)售具有穩定的產(chǎn)品用戶(hù)，市場(chǎng)風(fēng)險較小。因此，確定選煤廠(chǎng)產(chǎn)品定位為前期生產(chǎn)動(dòng)力煤，后期依據產(chǎn)品市場(chǎng)情況，增設洗選系統，生產(chǎn)煉焦配煤。

2.2 分選粒級

確定合理的分選粒級是動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)重要、關(guān)鍵的環(huán)節，直接影響著(zhù)選煤廠(chǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量和建設投資。東歡坨礦選煤廠(chǎng)現有原煤準備系統正在進(jìn)行技術(shù)改造，改造完成后可保證將原煤的分選粒度上限控制在50mm。確定分選粒度下限時(shí)，依據原煤煤質(zhì)情況，針對0.25mm、1mm、3mm、6mm、13mm和25mm6種情況進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟比選，比選結果見(jiàn)下表。

由表可知，隨著(zhù)分選粒度下限的降低，產(chǎn)品煤的發(fā)熱量雖然逐漸高，但排出的矸石量、煤泥量也逐漸增高，加工費用也同步增加。目前，動(dòng)力煤的產(chǎn)品價(jià)格一直在高位運行，東歡坨礦的動(dòng)力煤產(chǎn)品銷(xiāo)售順暢。因此，在目前的產(chǎn)品市場(chǎng)條件下，選煤廠(chǎng)整體利潤的變化大趨勢是隨著(zhù)分選粒度的降低而下降。當分選粒度下限設定為25mm時(shí)，產(chǎn)品煤灰分小于40%，滿(mǎn)足我國關(guān)于商品煤的要求。因此，在當前的市場(chǎng)情況下，將分選粒度下限設定為25mm是更佳的。

綜合分析后，東歡坨礦選煤廠(chǎng)的分選粒級設定為50～25mm，并可依據原煤煤質(zhì)及市場(chǎng)情況靈活調整。當原煤質(zhì)量較差時(shí)，可摻入部分小于25mm末煤洗選；當原煤質(zhì)量較好時(shí)，分選粒度下限可提高。

2.3 分選方法

依據確定的分選粒級，規劃了重介淺槽分選機分選和干法分選。設計方案對以上兩種分選方法進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟比較，結果見(jiàn)下表。

由表可知：

（１）由于分選精度高，重介淺槽分選方法生產(chǎn)的產(chǎn)品煤灰分低、矸石純。雖然其產(chǎn)品煤售價(jià)高，但其高的加工費用和高的矸石量降低了選煤廠(chǎng)的整體利潤

（２）由于分選精度較低，干法分選方法生產(chǎn)的產(chǎn)品煤灰分較高。但其產(chǎn)品煤水分低，彌補了灰分高的缺點(diǎn)。較高的產(chǎn)品煤產(chǎn)率、發(fā)熱量和較低的加工費用，導致其利潤優(yōu)于重介淺槽分選方法。

綜合分析后，干法分選的分選效率雖然不佳，但能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量要求，且具有建設速度快、加工費用低、建設模式靈活（可以租代建，降低前期投資）等優(yōu)點(diǎn)，更符合本選煤廠(chǎng)目前的實(shí)際情況。因此，決定采用干法分選方法。綜合以上對比分析，東歡坨礦選煤廠(chǎng)前期建設系統采用的分選工藝為：50～25mm塊煤干法分選，小于25mm粒級末煤不分選。當原煤煤質(zhì)變化時(shí)，小于25ｍｍ粒級末煤可部分分選。

03干法分選設備的選擇

經(jīng)多次調研，選用神州機械有限公司生產(chǎn)的ZM礦物高效分離機。該設備運用階梯式分離原理，根據不同物料密度差異，分離出煤炭、硫鐵礦、矸石等產(chǎn)品。

分選系統主要包括分選床、布風(fēng)裝置、吊掛裝置、激振器等。根據入料煤特性，各個(gè)參數也可進(jìn)行靈活調整，從而在床面上實(shí)現煤與矸石的有效分離。

除塵系統主要包括集塵罩、重力除塵器、布袋除塵器、噴霧除塵和引風(fēng)機等。集塵罩布置在分選床面的上部，在引風(fēng)機的作用下，集塵罩內形成負壓空間，使粉塵不外溢。布袋除塵器是除塵系統的核心部件，可有效清除循環(huán)風(fēng)中的各粒級煤粉，同時(shí)保證外排空氣中的粉塵濃度低于國家標準。

分選流程：原煤進(jìn)入分選機后，在分選床上進(jìn)行分選。依據原煤質(zhì)量情況，通過(guò)調節分選床角度、風(fēng)壓和排料板高度可分選得到合格的精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品。主風(fēng)機集塵罩在風(fēng)機的作用下收集分選過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。收集的粉塵通過(guò)管道輸送至重力除塵器和旋風(fēng)除塵器進(jìn)行預除塵，收集的粗顆粒由旋風(fēng)除塵器下口排出摻入精煤產(chǎn)品，含有細顆粒粉塵的氣流進(jìn)入主風(fēng)機循環(huán)進(jìn)入主選床面下部鼓風(fēng)室。除塵系統集塵罩將細顆粒由風(fēng)攜帶通過(guò)管道輸送至重力除塵器和布袋除塵器進(jìn)行深度除塵。布袋除塵器收集的細顆粒由底部排出，并利用煤粉攪拌裝置加濕成團后摻入精煤產(chǎn)品，粉塵濃度合格的空氣從布袋除塵器的頂部通過(guò)管道排至車(chē)間外。

ZM礦物高效分離機在分選精度和環(huán)保方面具有如下優(yōu)勢:

（１）分選精度高。ZM礦物高效分離機的主機采用中美合作技術(shù)，分選精度高，可實(shí)現個(gè)性化設計。ZM礦物高效分離機的Ep＝0.15～0.23Kg/L。ＺＭ礦物高效分離機的主選機風(fēng)室結構、布風(fēng)結構和布風(fēng)控制更加合理高效，風(fēng)室不易存渣；煤與矸石在主選機上被分選的時(shí)間長(cháng)，分選效率和分選效果更高。

（２）環(huán)保效果好。ZM礦物高效分離機整個(gè)系統在全封閉的狀態(tài)下運行。分選風(fēng)量閉路循環(huán)處理，設備采用全布袋除塵，確保設備負壓運行，無(wú)粉塵外溢，滿(mǎn)足環(huán)保要求；采用獨立降噪處理，無(wú)噪聲污染。

04思考及建議

結果顯示，選后產(chǎn)品煤發(fā)熱量大于16.72MJ/Kg，矸石帶煤率不超過(guò)３％，達到了設計預期。

4.1 問(wèn)題思考

（１）發(fā)熱量是動(dòng)力煤產(chǎn)品用戶(hù)重點(diǎn)關(guān)注的指標。在動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)設計過(guò)程中，關(guān)注產(chǎn)品灰分的同時(shí)，還需關(guān)注產(chǎn)品水分對發(fā)熱量的影響。簡(jiǎn)單的以增加水分為代價(jià)降低產(chǎn)品灰分是不可取的，應做到灰分和水分的平衡。相較于濕法分選，干法分選的降灰效果雖然較差，但不會(huì )增加產(chǎn)品水分，因此當濕法分選降灰效果不明顯時(shí)，采用干法分選更有利于取得產(chǎn)品灰分和水分的平衡，更有利于提升產(chǎn)品發(fā)熱量。

（２）相較于煉焦用煤，動(dòng)力煤產(chǎn)品售價(jià)一般較低。為保障動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)的整體經(jīng)濟效益，需更大限度的降低生產(chǎn)成本。相較于濕法分選，干法分選無(wú)需水處理系統和介質(zhì)系統，生產(chǎn)系統簡(jiǎn)單，無(wú)水耗介耗，生產(chǎn)成本明顯低于濕法分選。因此，在動(dòng)力煤選煤廠(chǎng)設計中應考慮干法分選生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢。

（３）干法分選機分選過(guò)程中需要大量的風(fēng)，工作過(guò)程中噪聲及產(chǎn)塵量非常大，所以在設計過(guò)程中應重點(diǎn)關(guān)注除塵和降噪問(wèn)題。相較于傳統的干法分選機，ZM礦物高效分離機采用了多級除塵系統，降塵效果更好。同時(shí)增加了煤粉濕法攪拌環(huán)節，減少了煤粉摻入產(chǎn)品過(guò)程中的揚塵。為解決運行過(guò)程產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題，東歡坨礦選煤廠(chǎng)改擴建項目中將風(fēng)機單獨布置在生產(chǎn)車(chē)間之外，使其遠離生產(chǎn)區域，為操作工提供了更好的工作環(huán)境。

（４）ZM礦物高效分離機工作過(guò)程中的用風(fēng)，在傳統設計中是采用通過(guò)廠(chǎng)房結構間隙的無(wú)組織進(jìn)風(fēng)方式。這種無(wú)組織進(jìn)風(fēng)方式會(huì )帶走廠(chǎng)房?jì)鹊拇罅繜崃?，在冬季?huì )降低廠(chǎng)房?jì)葴囟?、增加采暖熱耗。東歡坨礦選煤廠(chǎng)改擴建項目在廠(chǎng)房?jì)葐为氃O置了進(jìn)風(fēng)道，改無(wú)組織進(jìn)風(fēng)為有組織進(jìn)風(fēng)，可減少廠(chǎng)房?jì)鹊臒崃繐p耗。

（５）ZM高效礦物分離機的有效分選粒度上限為80mm。東歡坨礦選煤廠(chǎng)改擴建項目原設計中，ZM高效礦物分離機的入料粒度上限可通過(guò)上游篩分破碎系統控制在50mm以下。調試過(guò)程中發(fā)現，入料中含有部分粒度大于100mm的大塊矸石，這部分矸石在ZM高效礦物分離機中無(wú)法得到有效排除，混入到中煤產(chǎn)品中，影響了產(chǎn)品的發(fā)熱量。因此，設計過(guò)程中應采取可靠措施保證ZM高效礦物分離機的入料粒度上限。

4.2 關(guān)于推廣及應用方面的建議

（１）濕法分選與干法分選相結合。確定選煤廠(chǎng)分選方法時(shí)不應將濕法分選和干法分選相對立，應將兩者相互結合，實(shí)現優(yōu)勢互補。例如，可將干法分選用于濕法分選工藝中的預排矸，以較低的成本減少進(jìn)入濕法分選系統的矸石量，以提高其分選效果，降低其系統規模和建設投資。

（２）選前脫粉。在分選100～0mm粒級混煤時(shí)，ZM高效礦物分離機的有效分選粒度下限為3mm，對小于3mm粒級煤粉的分選效果較差?？刹捎酶煞摲奂夹g(shù)實(shí)現選前6mm或3mm脫粉，在不影響分選效果的前提下降低系統入料量，減小系統規模和建設投資。

（３）井下分選。近年來(lái)，綠色礦山建設得到了廣泛關(guān)注，原煤井下分選是其重要的組成部分。相較于跳汰分選、重介淺槽分選等濕法分選方法，干法分選方法具有不用水、不用介質(zhì)、系統簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，是原煤井下分選的理想方法。在井下推廣使用ZM礦物高效分離機，應在保證處理能力的前提下盡可能實(shí)現設備的小型化。