低熱值煤再回收工藝的創(chuàng)新研究與應(yīng)用

耿大將,馬 峰,孔春朋,馬臣靖

(1.山東新巨龍能源有限責(zé)任公司選煤廠，山東 菏澤274918；2.內(nèi)蒙古能源有限責(zé)任公司 洗煤分公司四廠，山東 濟(jì)南251401)

山東新陽(yáng)能源有限公司選煤廠位于山東省濟(jì)陽(yáng)縣崔寨鎮(zhèn)境內(nèi)，是新礦集團(tuán)濟(jì)陽(yáng)礦井的配套工程。該選煤廠為礦井型煉焦煤選煤廠，設(shè)計(jì)能力為0.9 Mt/a，系統(tǒng)配置能夠滿足1.3 Mt/a的生產(chǎn)需要。新陽(yáng)能源礦井的煤種以1/3焦煤、肥煤為主，是目前國(guó)內(nèi)寶貴的煉焦煤資源。選煤廠在工藝選擇時(shí)以精煤最大回收率的原則為出發(fā)點(diǎn)和立足點(diǎn)，選煤工藝為：>50 mm粒級(jí)采用動(dòng)篩排矸、50～0.7 mm粒級(jí)采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、0.7～0.35 mm粒級(jí)采用FBS復(fù)式流化床分選機(jī)分選、<0.35 mm采用浮選柱分選、尾煤濃縮壓濾的聯(lián)合工藝[1-2]。

1 工藝現(xiàn)狀

由于新陽(yáng)能源煤礦井下煤層多，煤質(zhì)復(fù)雜，主井提升不具備分倉(cāng)入選的條件，導(dǎo)致入選原煤性質(zhì)復(fù)雜。選煤廠主選設(shè)備采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，其分選出精、中、矸三種產(chǎn)品，經(jīng)技術(shù)檢查分析，其二段分選效果較差，矸石帶煤率較高[3]。矸石產(chǎn)品經(jīng)脫介后直接進(jìn)入矸石帶式輸送機(jī)運(yùn)至矸石倉(cāng)，沒(méi)有被再次回收利用，造成了煤炭資源的浪費(fèi)和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

為了提高選煤廠小時(shí)處理能力，降低矸石帶煤率，對(duì)無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)二段旋流器底流口大小和中煤管深入長(zhǎng)度進(jìn)行改造，處理能力滿足了生產(chǎn)條件，一段分選EP值為0.03 g/cm3，分選效果較好，但二段分選效果依舊不理想，矸石帶煤率仍然達(dá)到5%。首先對(duì)矸石產(chǎn)品進(jìn)行篩分試驗(yàn)分析[4]，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 矸石篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，矸石產(chǎn)品中各個(gè)粒級(jí)發(fā)熱量不一樣，其中<6 mm粒級(jí)的物料灰分相對(duì)偏低，發(fā)熱量達(dá)到4.70 MJ/kg，可以看出該粒級(jí)矸石含煤量以及矸石再回收利用價(jià)值較高。為此，有必要對(duì)該粒級(jí)矸石回收利用作進(jìn)一步研究分析，從而提出低熱值煤再回收利用的工藝。

2 工藝改造可行性分析

新陽(yáng)能源煤礦配套有電廠、磚廠，中煤產(chǎn)品主要用作電廠發(fā)電使用，矸石運(yùn)至磚廠進(jìn)行燒制。原有工藝中煤產(chǎn)品由中煤脫介篩篩上物和中煤泥高頻篩篩上中煤泥組成，平均中煤灰分在40%左右，發(fā)熱量為16.32 MJ/kg，其完全超出電廠的發(fā)熱量要求。通過(guò)表1可知，矸石產(chǎn)品中<6 mm粒級(jí)的矸石發(fā)熱量達(dá)到4.70 MJ/kg，矸石中的這一部分低熱值煤摻雜到中煤中是可行的[5]。

根據(jù)試驗(yàn)研究，不同中煤灰分與發(fā)熱量的關(guān)系見(jiàn)表2。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可以得出不同灰分下的中煤發(fā)熱量，結(jié)合電廠實(shí)際情況，中煤發(fā)熱量達(dá)到14.23 MJ/kg最為合適，即摻配后中煤灰分在45%左右經(jīng)濟(jì)效益最大。

表2 中煤灰分與發(fā)熱量關(guān)系

在實(shí)際生產(chǎn)中，<6 mm粒級(jí)矸石產(chǎn)率占原煤的6.71%，如果將這部分矸石全部回收利用，灰分將會(huì)超過(guò)最大限值45%，發(fā)熱量將會(huì)降至電廠要求限額以下，所以在實(shí)際生產(chǎn)中這部分矸石只能被部分回收。為了合理?yè)诫s矸石低熱值煤，通過(guò)測(cè)算，若保證最終中煤灰分在45%以下，要求在工藝改造過(guò)程中<6 mm矸石摻配比例≤2.27%。

3 工藝改造

為了避免摻配矸石量太大導(dǎo)致中煤發(fā)熱量太低的情況，采用部分透篩，將矸石脫介篩出料端一段篩板換成篩縫為6 mm的篩板，用作回收低熱值煤，同時(shí)改造脫介篩篩下溜槽，在6 mm篩縫的篩板下新增篩下溜槽[6]，將<6 mm的低熱值煤收集至篩下轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)，再輸送至中煤帶式輸送機(jī)摻入中煤，最后運(yùn)至電廠。

4 改造效果

通過(guò)對(duì)矸石脫介篩篩板進(jìn)行調(diào)整，改造完成后中煤發(fā)熱量滿足電廠的要求，回收矸石中低熱值煤效果明顯。

4.1 改造費(fèi)用

此工藝改造的主要設(shè)備是矸石脫介篩，在維持現(xiàn)有工藝的情況下，將矸石篩出料端一段篩板換成篩孔尺寸為6 mm的篩板，同時(shí)改造篩下溜槽。另外，低熱值煤回收工藝需要增加一臺(tái)低熱值煤轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)，改造費(fèi)用約5萬(wàn)余元。

4.2 技術(shù)指標(biāo)

經(jīng)過(guò)調(diào)試，工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，中煤灰分穩(wěn)定在45%左右。矸石、中煤摻配前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表3。

由表3可知，改造后中煤發(fā)熱量降至14.45 MJ/kg，完全滿足電廠發(fā)電使用要求，矸石發(fā)熱量降至2.99 MJ/kg。通過(guò)地銷產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，改造后的中煤產(chǎn)率提高至12.68%，增加了2.13個(gè)百分點(diǎn)，矸石產(chǎn)率降低至42.28%。

表3 摻配前后指標(biāo)對(duì)比

另外，改造后矸石帶煤率由5.26%降低至3.67%，降低了1.59個(gè)百分點(diǎn)，矸石帶煤率明顯下降，低熱值煤回收效果顯著。故改造后的低熱值煤再回收工藝具有良好的矸石再利用效果[7-8]。

4.3 經(jīng)濟(jì)效果

經(jīng)過(guò)全面分析，低熱值煤再回收工藝有足夠的技術(shù)支持，符合現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行情況。改造后中煤產(chǎn)率增加了2.13個(gè)百分點(diǎn)，中煤價(jià)格按300元/t計(jì)算，噸煤增加利潤(rùn)為6.39元，按照年入選能力130萬(wàn)t計(jì)算，每年可增加經(jīng)濟(jì)收入830.7萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

煤炭資源不可再生，必須“吃干榨盡”，隨著時(shí)間的推移，煤炭資源日益枯竭，企業(yè)的科學(xué)發(fā)展必須不斷改進(jìn)，讓寶貴的資源得到更好的利用。矸石低熱值煤再回收工藝降低了矸石帶煤率，不僅讓煤炭資源得到了更好的利用，同時(shí)增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且該工藝同樣適用于其他類型的重介工藝選煤廠，具有推廣借鑒作用。