屯蘭選煤廠重介淺槽分選排矸可行性研究分析

【摘要】針對屯蘭選煤廠（以下簡稱屯選）現有生產工藝及系統中存在的問題，排矸工藝水平和設備處理能力不能滿足生產需要，提出技術改造和工藝流程優化方案，并對其進行可行性分析，以及技術改造后取得的經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】選煤廠；工藝優化；重介淺槽分選機；可行性

0.概述

屯蘭選煤廠是1997年建成投產的礦井型煉焦煤選煤廠，原設計入洗原煤能力400萬噸/年，采用“跳汰主選、浮選”工藝；2002年以后經過一系列技術改造后，目前采用“動篩排矸、重介—浮選聯合工藝”， 實際生產能力可達500萬噸/年，主要入洗屯蘭礦井的原煤。采用無壓三產品重介質旋流器 （3GDMC1200/850A）為主要分選設備，配以其它高效輔助設備， 形成一套簡化、高效、可靠、靈活的選煤工藝示范系統。近年來，隨著入洗原煤煤質的變差，矸石含量越來越大，生產工藝系統存在的問題越來越明顯，嚴重制約著礦井和選煤廠的生產。為了適應煤礦生產需求和煤質與市場變化，屯選必須進行技術改造，刻不容緩。

1.技術改造的必要性

1.1選煤廠處理能力匹配的需要

屯選經過2002年以后的技術改造后后，原煤實際處理能力可達500萬噸/年，隨著屯蘭礦井開采能力不斷提高，老選廠現有的生產能力與礦井的發展已不匹配，尤其是準備車間動篩排矸已經無法滿足排矸要求，影響礦井和選煤廠的正常生產，并進一步制約著選煤廠的可持續發展。因此，對屯選進行技術改造十分必要。

1.2選煤廠新工藝發展的需要

選煤廠現有生產工藝為+50mm動篩排矸，50-0mm不脫泥無壓三產品重介旋流器分選， -0.5mm煤泥浮選工藝。隨著礦井地質條件的變化，煤炭質量逐漸變差，毛煤矸石含量不斷增大，目前毛煤中的矸石量已經超過了動篩跳汰機的處理能力。尤其當綜采工作面出現地質構造（斷層或無炭柱）時，毛煤矸石量進一步加大，動篩處理不過來，常常造成動篩排矸輪卡堵。片矸擠出篩板，或進入原煤，給后續洗選工藝帶來困難；或堵塞連通管，直接造成生產影響。矸石帶煤損失嚴重，既造成經濟損失，又不利于矸石的后續治理，給破碎機造成一定影響。為改善處理工藝，提高排矸效率，必須對選煤排矸預分選工藝進行技術改造。

1.3提高設備處理效率的需要

隨著礦井開采機械化程度的提高，煤質變差，矸石量大，大量煤泥進入重介分選系統，造成導致無壓三產品旋流器處理能力下降，重介系統分流量過大，懸浮液密度不穩定，灰分高，介耗增加，職工勞動強度增大，使得選煤廠生產能力嚴重下降。因此，為提高生產效率，保證入洗原煤質量，提效降耗成為必然，需對選煤廠進行技術改造。

2.技術改造的可行性分析

2.1 煤質分析

屯選的入選原料煤全部來自屯蘭礦井應。其中可采煤層主要為 02、2、4、8、9煤層，各煤層結構均比較復雜，夾層矸都有2-4層，頂底板及夾矸巖性多為泥巖和砂質泥巖。屯蘭礦井目前開采2煤層和8煤層，其中2煤層為中灰、低硫煤，8煤層為低中灰、中高硫煤。隨著井下地質條件及開采工藝的變化，出煤質量逐漸變差，矸石含量大，原煤灰分經常在40%以上。

根據近幾個月原煤篩分資料及浮沉資料，綜合作出原煤篩分試驗報告表（表3.1-1）和50-25mm浮沉試驗報告表（3.1-2）。

表3.1-1 原煤篩分試驗報告表

表3.1-2 50-25mm浮沉試驗報告表

由表3.1-1可知：原煤灰分為45.16%，屬于高灰分煤；+25mm矸石量為25.15%，灰分為76.34%，毛煤中矸石較高，為提高洗煤分選效果，需采用處理能力大、排矸效率高的工藝進行原煤排矸，0-50mm各粒級物料含量較為均勻，隨著粒度的減小，灰分逐漸下降；0.5-0mm粒級灰分最低，為21.1%，說明矸石不易泥化。50-25mm粒級主導密度為1.3-1.4、1.8-2.0、+2，0g/cm3， 產率分別為 17.56%、11.32%、55.88%，說明50-25mm中矸石含量較大，當分選密度為1.6g/cm3時，浮沉累計產率為73.51%，累計灰分為74.35%。

由表3.1-2可知，當理論分選密度為1.40，2.0g/cm3時，可選性極難選；當理論分選密度為1.5g/cm3時，可選性較難選；當理論分選密度為1.6 g/cm3時，可選性為易選；當理論分選密度為1.8g/cm3時，可選性為中等可選。因此在原煤準備環節，提高矸石預排有利于提高后續洗選生產能力，滿足礦井生產，同時進一步降低處理成本。

2.2重介淺槽預排矸分析

2.2.1采用重介淺槽預排矸，預先排除原煤中的塊矸石，改善原煤質量，減少三產品重介旋流器矸石入量，提升了三產品重介旋流器處理能力和利用效率，達到增加選煤廠生產能力、降低生產成本的目的。

2.2.2使用重介淺槽預排矸工藝，設置分級脫泥。原煤脫泥后，由于進入重介旋流器中的煤泥含量少，介質分流量可大大減少，從而既可減少進入磁選系統的物料量，又可以穩定介質密度。

2.2.3選前脫泥減少了比表面積大的細顆粒煤泥與重介質懸浮液的接觸機會，有利于磁性物的回收，提高了脫介篩、磁選機的工作效率。

2.3重介淺槽分選機工作原理

重介淺槽分選機的主要工作原理是淺槽分選機的分選原理是利用煤和矸石密度的不同在相對靜止的重介懸浮液中自然分層。由于淺槽分選機的分選長度一般只有1.6～1.8m，煤和矸石在懸浮液中的停留時間很短，大約是普通跳汰機的1/5～1/8，是動篩跳汰機的1/2～1/3，同時煤和矸石在淺槽內的運動十分平穩，可以認為是相對靜態分選，煤和矸石在懸浮液中很少相互擠壓摩擦，因此可以最大限度的提高設備的分選精度，減輕分選作業產生的次生煤泥量。

重介淺槽分選機具有以下特點：

①分選精度高，產品回收率高，對煤質、原煤入選量、粒度組成波動等適應性強。由于井下地質條件的變化，礦井的原煤灰分波動較大；另外，井下綜采工作面割煤速度的調整、割煤方式發生變化等因素的影響，入洗塊煤量也會出現頻繁的波動。選用重介淺槽工藝可以充分發揮其適應性強的特點，在入洗塊煤數、質量發生變化時，不需對任何操作參數進行調整即可實現正常生產。②分選上限高、分選粒度寬（200-13mm），能有效減少大塊矸石及煤的破碎率，降低能耗，對降低最終產品水分有利。③單臺設備通過能力大，能及時排除大量矸石，可大大簡化工藝環節，減少廠房體積。④自動化程度高，懸浮液密度可自動調節。可實現無人值守，有利于提高勞動生產率。

2.4設計工藝流程

設計生產工藝為：礦井來煤在主井井口房經篩孔為200mm的毛煤分級篩分級后，篩下物經皮帶轉載后運至新建塊煤淺槽分選車間，在車間內經分級脫泥篩（分級粒度25mm）分級、脫泥后分成200-25mm和-25mm兩個粒度級，200-25mm進入淺槽分選機分選，-25mm以下作為混煤進入選煤廠后續系統繼續分選。200-25mm塊煤經淺槽分選機分選成2個產品，塊精煤和塊矸石，塊精煤經脫介、破碎后，摻入-25mm末煤；矸石經脫介后，作為最終的矸石產品。脫泥篩的篩下水，經振動弧形篩、末煤離心機脫水后，也摻入-25mm末煤，振動弧形篩的篩下水、末煤離心機離心液用泵打入選煤廠處理。

2.5工藝系統技術操作說明

屯選實現淺槽排矸系統改造后，礦井原煤經棒條篩分選去除特大矸石，篩下物經皮帶轉載至淺槽排矸車間，先經過-13mm分級篩分級，篩下物直接進入主廠房；篩上物進入淺槽排矸系統，矸石經矸石皮帶輸送至矸石山，輕產物經脫水、破碎達到50mm以下后輸送進入原煤倉進行后續洗選，主洗工藝不變。

3.效益分析

隨著屯蘭礦井地質條件的變化，煤炭質量越來越差，毛煤矸石含量不斷增大，原來排矸設備動篩不能滿足生產需要，常常造成排矸輪卡堵，片矸擠出篩板或進入原煤倉或堵塞連通管，對生產造成影響。同時，由于動篩常處于超負荷運轉，系統磨損嚴重，設備故障率高，配件采購困難，且價格較高，維修成本居高不下，淺槽排矸系統的實施，提高生產能力，簡化工藝環節，分選時間短，維修成本低，在滿足生產需求的同時降低能耗、節約成本，降低職工的勞動強度，為屯選取得良好的經濟效益和社會效益。

4.結束語

經過上述技術方案的改造后，使屯選在選煤行業探索實踐新工藝、新方法邁向更深的層次，更加適應目前煤炭市場和煤炭深加工發展的需要，保證選煤廠系統的穩定運行，洗出高質量的煉焦精煤的同時實現清潔生產 ，從而有力地促進了企業的經濟發展。

【參考文獻】

[1]段明海.淺析模塊重介淺槽選煤系統的應用[J].露天采礦技術，2006，（04）.

[2]李慧，辛忠偉，李新宏.重介淺槽分選機工作機理與結構設計探討[A].2009中國選礦技術高峰論壇暨設備展示會論.

[3]黃亞飛.淺槽刮板重介質分選機的應用分析[A].2010年全國選煤學術交流會論文集[C].2010.