李海華

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京 100120)

國(guó)投塔山選煤廠塊煤排矸工藝系統(tǒng)改擴(kuò)建的可行性

李海華

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京 100120)

針對(duì)國(guó)投塔山選煤廠現(xiàn)有塊煤排矸工藝系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)需要的問(wèn)題，在對(duì)煤質(zhì)資料、塊煤分選設(shè)備與工藝研究的基礎(chǔ)上，分析了該系統(tǒng)改擴(kuò)建的可行性，并預(yù)測(cè)了改擴(kuò)建后的經(jīng)濟(jì)效益。綜合分析表明：該選煤廠塊煤排矸工藝系統(tǒng)改擴(kuò)建具有較強(qiáng)的可行性，投資回收期短，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

塊煤；排矸；可行性；工藝系統(tǒng)

國(guó)投塔山選煤廠于2007年建成投產(chǎn)，是一座核定生產(chǎn)能力為3.00 Mt/a的礦井型動(dòng)力煤選煤廠。原煤以脫泥方式入選，設(shè)計(jì)工藝為200～50 mm粒級(jí)采用動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸、50～0.75 mm粒級(jí)由有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再選、煤泥直接回收的聯(lián)合工藝。動(dòng)篩精煤可以摻入重介精煤，二者混合后作為動(dòng)力煤產(chǎn)品；也可以通過(guò)有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，再選重介精煤作為煉焦配煤或動(dòng)力煤產(chǎn)品。

目前，該選煤廠入選原煤來(lái)自國(guó)投塔山礦井2號(hào)煤層，原煤灰分為32.98%；接續(xù)開采煤層為5(3-5)號(hào)煤層，原煤灰分為44.91%。隨著煤炭開采技術(shù)的提升，國(guó)投塔山礦井產(chǎn)能達(dá)到5.00 Mt/a，超出配套選煤廠處理能力2.00 Mt/a，致使動(dòng)篩跳汰排矸系統(tǒng)和末煤主再選系統(tǒng)無(wú)法滿足生產(chǎn)要求。此外，由于該動(dòng)篩跳汰系統(tǒng)已運(yùn)行九年，設(shè)備老化嚴(yán)重，分選精度低，矸石帶煤量在5%左右，且維修工作量大，維護(hù)費(fèi)用高，故障影響生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。另外，2號(hào)煤層中>13 mm粒級(jí)塊煤灰分為38.42%，而5(3-5)號(hào)煤層中>13 mm粒級(jí)塊煤灰分為51.42%，原煤煤質(zhì)變差，導(dǎo)致動(dòng)篩精煤灰分較高，無(wú)法滿足用戶需求。

這些問(wèn)題成為制約選煤廠實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效益的技術(shù)瓶頸，因此，必須對(duì)該選煤廠塊煤排矸工藝系統(tǒng)進(jìn)行改擴(kuò)建。為保證改擴(kuò)建工程的順利實(shí)施，對(duì)其可行性進(jìn)行了必要的研究。

1 原煤煤質(zhì)分析

國(guó)投塔山礦井和同煤塔山礦井均位于大同煤田，兩井的原煤煤質(zhì)相似度極高。該選煤廠改擴(kuò)建可行性分析中所用的煤樣來(lái)源于同煤塔山礦井5(3-5)號(hào)煤層，煤樣的篩分浮沉試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 煤樣的篩分浮沉結(jié)果

由表1可知：>1.80 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率高達(dá)57.85%，說(shuō)明煤中矸石量大；1.50～1.80 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率在3.85%～7.34%之間，平均產(chǎn)率為5.31%，說(shuō)明原煤的中間密度級(jí)產(chǎn)率較小，可選性較好。

2 塊煤分選設(shè)備比選

目前，可以替代動(dòng)篩跳汰機(jī)且分選效果更好的塊煤分選設(shè)備主要包括淺槽重介質(zhì)分選機(jī)、斜輪/立輪重介質(zhì)分選機(jī)三種[1]。斜輪/立輪重介質(zhì)分選機(jī)作為塊煤分選設(shè)備，具有入選粒級(jí)寬(300～13(6)mm)、分選精度高等特點(diǎn)，但由于其體積過(guò)于龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難、配套系統(tǒng)復(fù)雜等原因，近些年在我國(guó)已很少使用[2]。

淺槽重介質(zhì)分選機(jī)是近年來(lái)應(yīng)用比較廣泛的塊煤分選設(shè)備[3]，由于其分選長(zhǎng)度一般在1.60～1.80 m之間，煤和矸石在懸浮液中的停留時(shí)間很短，大約是動(dòng)篩跳汰機(jī)的1/2～1/3；同時(shí)，煤和矸石在槽內(nèi)運(yùn)行十分平穩(wěn)，很少相互擠壓、摩擦，因此可以最大限度的提高設(shè)備分選精度，減少分選過(guò)程中產(chǎn)生的次生煤泥量[4]。淺槽重介質(zhì)分選機(jī)與斜輪/立輪重介質(zhì)分選機(jī)的性能對(duì)比結(jié)果如表2所示。由表2可知：淺槽重介質(zhì)分選機(jī)不但能夠有效及時(shí)排除大量矸石，減少大塊矸石和煤的破碎率，而且分選粒度范圍寬，分選精度高，可使更多精煤得到回收[5]。此外，該設(shè)備體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和維護(hù)，有利于減少?gòu)S房體積和分選環(huán)節(jié)[6]。在特定的分選粒度范圍(150～13 mm粒級(jí))內(nèi)，淺槽重介質(zhì)分選機(jī)的分選效果更好。

表2 淺槽重介質(zhì)分選機(jī)與斜輪/立輪重介質(zhì)分選機(jī)性能對(duì)比結(jié)果[7-8]

該選煤廠入選原煤中的矸石以泥巖為主，穩(wěn)固性較差，存在泥化現(xiàn)象，在原煤進(jìn)入主選系統(tǒng)前應(yīng)盡快排除矸石。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備性能的分析，擬采用淺槽重介質(zhì)分選機(jī)替代動(dòng)篩跳汰機(jī)對(duì)150～13 mm粒級(jí)塊煤進(jìn)行分選。

3 塊煤分選工藝的確定

根據(jù)原煤煤質(zhì)資料和分選設(shè)備，國(guó)投塔山選煤廠擬采用的塊煤排矸系統(tǒng)工藝為：200～13mm粒級(jí)塊煤采用淺槽重介質(zhì)分選機(jī)分選，淺槽精煤經(jīng)破碎機(jī)破碎至<50 mm后，作為最終動(dòng)力煤產(chǎn)品；淺槽重介質(zhì)分選機(jī)產(chǎn)生的粗煤泥采用振動(dòng)弧形篩和離心機(jī)聯(lián)合脫水回收，而細(xì)煤泥進(jìn)入煤泥水處理系統(tǒng)[6]。國(guó)投塔山選煤廠擬采用的塊煤分選原則流程如圖1所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，改擴(kuò)建后的塊煤排矸系統(tǒng)可分為三部分，即重介分選系統(tǒng)、介質(zhì)回收系統(tǒng)、煤泥水處理系統(tǒng)。200～13 mm粒級(jí)塊煤經(jīng)脫泥篩(φ13 mm)脫泥后由淺槽重介質(zhì)分選機(jī)分選，淺槽精煤脫介、脫水后被破碎至<50 mm，作為最終精煤產(chǎn)品；淺槽矸石經(jīng)脫介、脫水后，作為最終矸石產(chǎn)品。塊精煤、塊矸石的固定篩和脫介篩篩下合格介質(zhì)，大部分回流至合格介質(zhì)桶，少部分分流后與脫介篩篩下稀介質(zhì)混合，通過(guò)磁選機(jī)分選，磁選精礦進(jìn)入合格介質(zhì)桶，磁選尾礦作為塊原煤脫泥篩的噴洗水。

圖1 擬采用的塊煤分選原則流程

塊煤脫泥篩篩下水有兩種處理方式，當(dāng)分選末煤時(shí)，塊煤脫泥篩篩下煤泥水經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)聯(lián)合脫水后進(jìn)入末煤分選系統(tǒng)；當(dāng)不分選末煤時(shí)，塊煤脫泥篩篩下煤泥水經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)聯(lián)合脫水后，與干式脫除的<13 mm粒級(jí)末煤摻配，作為最終混煤產(chǎn)品?；⌒魏Y篩下水和離心機(jī)離心液經(jīng)分級(jí)旋流器組處理后回收，分級(jí)旋流器組溢流采用濃縮機(jī)處理[9]。

4 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

國(guó)投塔山選煤廠改擴(kuò)建所用設(shè)備盡量選用國(guó)內(nèi)先進(jìn)、可靠的設(shè)備，一些關(guān)鍵設(shè)備考慮引進(jìn)技術(shù)成熟、性能良好的組裝設(shè)備，同時(shí)盡量選用同類型、同系列的大型設(shè)備。按照這個(gè)原則，此次改擴(kuò)建項(xiàng)目投資概算為6 841.34萬(wàn)元，預(yù)計(jì)投資回收期為4.89 a。

改擴(kuò)建后，每年可多洗選原煤2.00 Mt，按精煤產(chǎn)率25%、精煤價(jià)格280元/t計(jì)算，每年的毛利潤(rùn)高達(dá)1.40億元。該選煤廠的塊煤率取45%，按照現(xiàn)有選煤廠和類似選煤廠的成本費(fèi)用140元/t計(jì)算，改建后的凈增利潤(rùn)為1 400萬(wàn)元/a。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)投塔山選煤廠改擴(kuò)建后，選煤廠洗選能力與礦井生產(chǎn)能力完全匹配，能夠滿足原煤全部入選的要求；此外，工藝設(shè)計(jì)合理，系統(tǒng)靈活可調(diào)，自動(dòng)化水平高，可充分適應(yīng)入選原煤煤質(zhì)波動(dòng)和市場(chǎng)變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求；另外，由于系統(tǒng)改擴(kuò)建后，原煤洗選能力得以提升，精煤產(chǎn)率得到提高，能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王 東，寧廣強(qiáng)，金吉元.濟(jì)寧三號(hào)煤礦選煤廠塊煤淺槽分選系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2015(1)：198.

[2] 田忠坤，齊正義，郭秀軍.動(dòng)力煤洗選提質(zhì)高效工藝及裝備的探討[C]//《選煤技術(shù)》編輯部.2012年全國(guó)選煤學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.唐山：《選煤技術(shù)》編輯部，2012：118.

[3] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001:138-139.

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Feasibility analysis of upgrade on lump coal separation system in Guotou Tashan coal preparation plant

LI Hai-hua

(China Coal Technology & Engineering Group Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., Beijing 100120, China )

To improve original lump coal separation system for removing refuse better in Guotou Tashan coal preparation plant, on the basis of coal assay, existing separation technology and equipment, the feasibility on the system upgrade is analyzed, with a prediction about economic benefit after modification. The comprehensive analysis shows that this modification is appropriate, with short payback period of investment and remarkable economic benefit.

lump coal; refuse removal; feasibility; process system

1001-3571(2015)05-0074-03

TD948.1

B

2015-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.019

李海華(1984—)，男，山東省濰坊市人，工程師，碩士，從事選煤廠工程設(shè)計(jì)工作。

E-mail：lhh_gongzuo@126.com Tel: 13811472196