本文節選自河南能源化工集團采購公司張振紅教授級高工發(fā)表在《煤炭加工與綜合利用》期刊2021年第5期上的“基于干濕工藝結合的選煤廠(chǎng)改造方案探討與實(shí)踐”一文，內容有刪減，配圖根據文章內容斟酌選取。論文闡述了新田礦選煤廠(chǎng)由于末精煤正常發(fā)熱量28.43MJ/kg以上，超過(guò)黔?；ぴ厦喊l(fā)熱量24.25～25.93MJ/kg的指標要求。該廠(chǎng)結合原煤煤質(zhì)、現有重介生產(chǎn)系統、干法選煤技術(shù)制定解決方案，提出首先利用洗末精煤與篩末煤摻配方式，使末煤發(fā)熱量滿(mǎn)足當前黔?；ぴ厦旱男枨?；然后采用干法選煤工藝預排矸+濕法末煤重介分選+末煤摻配的生產(chǎn)工藝，同時(shí)加強原煤水分控制，實(shí)現持續穩定地生產(chǎn)滿(mǎn)足黔?；ぴ厦褐笜艘蟮哪繕?。

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新田煤礦隸屬于河南能源化工集團(簡(jiǎn)稱(chēng)“河南能源”)貴州豫能投資公司。新田選煤廠(chǎng)與礦井配套建設、同時(shí)投產(chǎn)。選煤廠(chǎng)設計能力1.20Mt/a，采用塊煤重介淺槽+末煤脫泥無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器+粗煤泥TBS+細煤泥浮選和尾煤濃縮壓濾回收的聯(lián)合工藝，原設計主要產(chǎn)品為無(wú)煙洗塊煤用于合成氨造氣、洗末精煤供應高爐冶煉噴吹、篩末煤作為火力發(fā)電燃料。

貴州省電煤保供政策規定:發(fā)熱量以20.91MJ/kg為基準，1MJ/kg單價(jià)為16.67～21.43元/t。黔希煤化工燃料煤要求發(fā)熱量大于18.82MJ/kg，原料煤發(fā)熱量24.25～25.93MJ/kg，1MJ/kg單價(jià)為28.57元/t左右。因受礦井產(chǎn)量規模較小與運輸條件限制，新田選煤廠(chǎng)以生產(chǎn)洗塊煤和篩末煤為主，為滿(mǎn)足內部化工原料煤需要，2018年3月份才開(kāi)始正式啟動(dòng)末煤洗選系統生產(chǎn)末精煤，但末精煤屬于低灰、高發(fā)熱量產(chǎn)品，正常情況下發(fā)熱量28.43MJ/kg以上，而黔?；な褂迷厦喊l(fā)熱量為24.25～25.93MJ/kg。為實(shí)現正常供應化工原料煤，對選煤廠(chǎng)生產(chǎn)系統進(jìn)行全面剖析，并結合選煤技術(shù)發(fā)展現狀尋求解決方案。

1、選煤廠(chǎng)生產(chǎn)系統存在的問(wèn)題

1.1重介系統難以直接生產(chǎn)高灰精煤

新田煤礦生產(chǎn)煤樣浮沉試驗數據顯示，低密度和高密度含量多、而中間密度含量較少，理論上通過(guò)調節分選密度可適當提高末精煤灰分。當分選密度由1.58g/cm3提高到1.7g/cm3，發(fā)熱量由29.69MJ/kg降到28.02MJ/kg，如提高到1.85g/cm3，±0.1含量為3%左右，發(fā)熱量可降低到26.34MJ/kg，密度調節對發(fā)熱量的影響明顯鈍化、且僅僅理論推算，實(shí)際無(wú)法操作。因中煤含量少，即使全部摻入對精煤灰分提高也不明顯，僅僅通過(guò)調節分選密度提高產(chǎn)品灰分難以達到化工用煤發(fā)熱量低于25.93MJ/kg的要求。該廠(chǎng)塊煤采用塊煤重介淺槽、末煤洗選系統無(wú)壓脫泥三產(chǎn)品重介旋流器分選，由于無(wú)煙塊煤售價(jià)較高，末煤系統實(shí)際入選粒度級為0.5～10mm，入洗原料煤浮沉試驗數據見(jiàn)表1。

1.2末煤分選能力受煤泥水系統制約

1.2.1原煤灰分較設計資料倍增，末煤實(shí)際分選能力降低

新田礦選煤廠(chǎng)設計時(shí)采用的煤樣為同一礦區石橋礦生產(chǎn)的煤樣(M4和M9煤層)。石橋礦M4原煤平均灰分為19.69%，M9原煤平均灰分為17.46%。但新田礦實(shí)際生產(chǎn)的M4原煤加權平均灰分為41.02%，選煤廠(chǎng)設計處理能力為227t/h，實(shí)際僅為80～100t/h，處理能力降低50%以上。

1.2.2原煤水分高、矸石泥化嚴重，煤泥水系統成為制約生產(chǎn)的瓶頸

設計選用石橋煤礦的M4和M9煤頂板、夾石、底板進(jìn)行泥化試驗，泥化比值平均為1.10%；新田煤礦原煤中夾矸、矸石主要成分為泥巖，矸石泥化比為21.37%，大于20%。根據《選煤廠(chǎng)煤伴生礦物泥化程度評定》(MT/T1075－2008)判定，矸石為高泥化程度。設計濃縮機入料濃度不高于80g/L，循環(huán)水濃度不高于40g/L，底流濃度不低于300g/L。實(shí)際濃縮機入料濃度平均高達276g/L，循環(huán)水濃度平均高達187g/L，底流濃度只有240g/L。經(jīng)試驗觀(guān)察，一旦入料濃度達到或超過(guò)150g/L，煤泥基本不再沉降，直接制約正常生產(chǎn)，甚至造成濃縮機壓耙停產(chǎn)。礦井正常無(wú)煙煤原煤水分一般不高于7%，但因新田礦受地質(zhì)條件和管理因素影響，原煤水分常常超過(guò)10%、甚至14%以上，矸石泥化更為嚴重、煤泥水處理系統不堪重負，維持塊煤重介淺槽分選系統正常生產(chǎn)都十分困難，因此，矸石泥化問(wèn)題亟待解決。

2、解決方案

2.1通過(guò)優(yōu)化選煤生產(chǎn)組織，暫時(shí)滿(mǎn)足生產(chǎn)化工原料煤要求

結合礦井煤質(zhì)與選煤廠(chǎng)煤泥水系統運行情況，在保證正常分選前提下，首先將重介旋流器一段分選密度高調節到1.60g/cm3，末精煤發(fā)熱量可控制在27.60MJ/kg左右，然后將數量不多的中煤全部摻入到末精煤以降低發(fā)熱量，之后按比例摻入部分篩末煤。中煤平均產(chǎn)率5%、發(fā)熱量20.91MJ/kg，末精煤產(chǎn)率28%、發(fā)熱量27.60MJ/kg，中煤全部摻入末精煤發(fā)熱量26.58MJ/kg；在末煤膠帶上增設卸料器，將部分末煤與摻入過(guò)中煤的末精煤再次按比例摻配，通過(guò)末煤部分入洗與部分摻配，暫時(shí)滿(mǎn)足化工用煤質(zhì)量要求。

2.2嚴格控制原煤水分，提高選煤系統處理能力

本著(zhù)“凡能通過(guò)管理解決的問(wèn)題、就不靠投資解決”的原則，系統分析礦井采煤過(guò)程中造成原煤水分偏高原因與可能的治理措施。經(jīng)過(guò)切實(shí)有效治理，2018年10月前后半月實(shí)際情況發(fā)生了很大改變，原煤質(zhì)量對比見(jiàn)表2。

由表2可知，下半月比上半月原煤平均水分降低了2.07個(gè)百分點(diǎn)；上半月因原煤水分高，系統小時(shí)處理量低，為保證礦井原煤全部洗選，選煤廠(chǎng)采取早班檢修，中、夜班兩班生產(chǎn)，由于開(kāi)機時(shí)間延長(cháng)，造成設備磨損加劇，故障明顯增加，對檢修維護的要求更高，同時(shí)受制于檢修人員不足，且備品備件采購不及時(shí)，造成部分設備帶病運轉，洗煤生產(chǎn)影響時(shí)間也相應增多；下半月原煤煤質(zhì)情況好轉，采取早班檢修、中班生產(chǎn)，設備運行時(shí)間縮短，檢修人員能及時(shí)對設備維護保養，大大減少了設備故障，延長(cháng)了設備安全平穩和有效運行時(shí)間。下半月系統處理量為206.27t/h、比上半月增加了120.29t/h，同比提高了140%。

前半月因原煤水分高、發(fā)熱量偏低，篩末煤摻配比例低，加之用于摻配的篩末煤水分偏高且粘濕，嚴重影響化工原料煤煤質(zhì)，上半月只能主要生產(chǎn)篩末煤。下半月原煤水分低、發(fā)熱量提高，篩末煤摻配比例高，產(chǎn)品水分容易控制，下半月主要生產(chǎn)高價(jià)位的化工原料煤，相對上半月增收126.7萬(wàn)元。同時(shí)隨著(zhù)煤質(zhì)轉好，噸煤電耗、藥劑消耗、介耗、材料配件與人工成本分別降低1.32元、0.15元、0.4元、1.4元與0.58元，合計3.85元/t。按原煤產(chǎn)量為0.60Mt/a，通過(guò)控制原煤水分，1a就可節約成本60×3.85=231萬(wàn)元。

2.3生產(chǎn)工藝系統改造方案優(yōu)化

2.3.1擴建煤泥水系統，滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需要

為解決生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題，設計單位提出煤泥水系統擴能改造方案。該方案新建壓濾車(chē)間，增設5臺快開(kāi)壓濾機(F=600m2)，并對濃縮機底流泵管路以及循環(huán)水管路、煤泥運輸管路等進(jìn)行相應改造，概算投資約1850萬(wàn)元。

考慮到該方案改造周期長(cháng)、投資高，且僅僅擴壓濾系統，而煤泥濃縮能力仍將制約系統處理能力的提升。同時(shí)，考慮選煤廠(chǎng)產(chǎn)品結構變化，煤泥浮選已沒(méi)必要，經(jīng)過(guò)論證決定在基本不增加投資情況下，把現有2臺精煤壓濾機改為壓濾煤泥，提高一倍處理能力且易于實(shí)施。

2.3.2通過(guò)入洗原料煤預排矸，提高處理能力

采用復合干選預排矸可有效降低煤炭灰分，提高入選原料煤質(zhì)量、減少末煤分選系統矸石量，特別當矸石易泥化時(shí)，可有效降低煤泥水系統負荷，提高處理能力。如安徽淮北礦區在6對礦井通過(guò)干選預排矸，原煤灰分平均降低4個(gè)百分點(diǎn)，排矸率約為10%。永煤嵩山礦原煤粒度組成中小于13mm粒級占92.45%，實(shí)施FGX－24系統后產(chǎn)品發(fā)熱量平均提高3.37MJ/kg。龍門(mén)礦入選原煤發(fā)熱量17.70MJ/kg、硫分1.49%，通過(guò)FGX－12干選后精煤發(fā)熱量平均提高3.93MJ/kg，硫含量降幅0.5個(gè)百分點(diǎn)以上。為此，新田選煤廠(chǎng)取末煤煤樣做干選試驗，試驗結果見(jiàn)表3。干選系統在新田礦的試生產(chǎn)結果見(jiàn)表4

如果表3中前三段產(chǎn)品合并為精煤，則精煤產(chǎn)率為81.46%，低位熱值為22.15MJ/kg，與原煤相比，選后灰分降低5.78個(gè)百分點(diǎn)，低位發(fā)熱量提高2.08MJ/kg。隨后經(jīng)過(guò)充分論證后，實(shí)施了干選項目，總投資390余萬(wàn)元。由表4看出，新田礦復合干選系統試生產(chǎn)期間入選末煤水分平均7.4%，平均排矸率在6.5%，矸石灰分76.75%，精煤發(fā)熱量平均提高1.53MJ/kg，同時(shí)隨著(zhù)入料水分變化，分選效果有相應變化。在第二次工業(yè)性試驗時(shí)，煤樣水分5.8%，選后發(fā)熱量提升2.46MJ/kg，矸石產(chǎn)率為10.71%，灰分高達81.84%?？梢?jiàn)，入選末煤水分較低時(shí)分選效果更好。因為試生產(chǎn)與工業(yè)性試驗入料水分的差異，分選效果出現差異。同時(shí)試生產(chǎn)結果顯示，通過(guò)干選降低含矸率，可有效減少進(jìn)入水洗系統矸石量以及遇水泥化量，且在不出中煤的條件下，干選精煤已經(jīng)接近煤化工原料煤質(zhì)量指標要求。

按照試生產(chǎn)結果計算得出:要達到化工原料煤發(fā)熱量24.25MJ/kg的要求，干選前洗末精煤與篩末煤摻配比為42∶58、干選后洗末精煤與篩末煤摻配比為24∶58。通過(guò)干選所用末精煤量大幅減少，篩末煤量大幅增加，末煤洗選車(chē)間生產(chǎn)負荷大大降低，煤泥水系統負荷壓力大的難題也隨之迎刃而解，可有效提高化工原料煤生產(chǎn)供應能力。干法預排矸提質(zhì)+濕法重介末煤分選聯(lián)合工藝合計投資不到400萬(wàn)元。當礦井地質(zhì)條件轉好，原煤灰分較低時(shí)，末煤車(chē)間生產(chǎn)負荷將會(huì )更低，煤泥水處理系統壓力將更小，篩末煤僅僅通過(guò)干選就可直接滿(mǎn)足化工原料煤質(zhì)量要求，選煤廠(chǎng)運行成本將會(huì )更低。

2.3.3優(yōu)化化工煤指標與預先排矸相結合

黔希煤化工投產(chǎn)初期確定原料煤低位發(fā)熱量24.25～25.93MJ/kg，為緩解供需矛盾、拓寬進(jìn)煤渠道，將通過(guò)降低原料煤價(jià)格來(lái)降低綜合成本，對不同質(zhì)量的原料煤性?xún)r(jià)比進(jìn)行試驗。參照集團公司其他化工企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，原料煤發(fā)熱量在22.30MJ/kg左右就可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求；結合新田礦原煤質(zhì)量與干選試生產(chǎn)實(shí)際情況，通過(guò)采用干法選煤預排矸提高末煤質(zhì)量，可直接滿(mǎn)足化工原料煤需求的生產(chǎn)時(shí)間更長(cháng)，僅僅在煤質(zhì)很差的較短時(shí)間段啟動(dòng)末煤重介分選系統且僅末煤部分分選，洗出的末精煤與末煤摻配，形成以干選為主、末煤重介濕法加工為補充的洗選加工格局，從而有效降低系統改造投資規模與改造難度，降低綜合運行成本。

3、結語(yǔ)

新田礦選煤廠(chǎng)首先結合煤質(zhì)、重介洗選系統運轉狀況與化工原料煤質(zhì)量要求，采用提高分選密度、中煤摻配、末煤部分入洗與部分摻配等方案，滿(mǎn)足當前化工原料煤質(zhì)量要求，并實(shí)現部分供應，年新增經(jīng)濟效益約2539萬(wàn)元；然后采用干法分選提質(zhì)+濕法末煤重介分選+末煤摻配工藝，實(shí)現化工原料煤的穩定保障供應；同時(shí)，嚴格控制原煤水分，采取可行措施，保證干選系統正常運行，而且避免矸石泥化對濕法選煤正常生產(chǎn)的影響，并可有效減少對礦井煤炭運輸設備損害和大量的環(huán)境衛生工作量。