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(xiàn)有生產(chǎn)工藝及系統(tǒng)中存在的問題，排矸工藝水平和設(shè)備處理能力不能滿足生產(chǎn)需要，提出技術(shù)改造和工藝流程優(yōu)化方案，并對其進(jìn)行可行性分析，以及技術(shù)改造后取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】選煤廠；工藝優(yōu)化；重介淺槽分選機(jī)；可行性

0.概述

屯蘭選煤廠是1997年建成投產(chǎn)的礦井型煉焦煤選煤廠，原設(shè)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(jīng)過一系列技術(shù)改造后，目前采用“動篩排矸、重介—浮選聯(lián)合工藝”， 實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)500萬噸/年，主要入洗屯蘭礦井的原煤。采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器 （3GDMC1200/850A）為主要分選設(shè)備，配以其它高效輔助設(shè)備， 形成一套簡化、高效、可靠、靈活的選煤工藝示范系統(tǒng)。近年來，隨著入洗原煤煤質(zhì)的變差，矸石含量越來越大，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)存在的問題越來越明顯，嚴(yán)重制約著礦井和選煤廠的生產(chǎn)。為了適應(yīng)煤礦生產(chǎn)需求和煤質(zhì)與市場變化，屯選必須進(jìn)行技術(shù)改造，刻不容緩。

1.技術(shù)改造的必要性

1.1選煤廠處理能力匹配的需要

屯選經(jīng)過2002年以后的技術(shù)改造后后，原煤實(shí)際處理能力可達(dá)500萬噸/年，隨著屯蘭礦井開采能力不斷提高，老選廠現(xiàn)有的生產(chǎn)能力與礦井的發(fā)展已不匹配，尤其是準(zhǔn)備車間動篩排矸已經(jīng)無法滿足排矸要求，影響礦井和選煤廠的正常生產(chǎn)，并進(jìn)一步制約著選煤廠的可持續(xù)發(fā)展。因此，對屯選進(jìn)行技術(shù)改造十分必要。

1.2選煤廠新工藝發(fā)展的需要

選煤廠現(xiàn)有生產(chǎn)工藝為+50mm動篩排矸，50-0mm不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選， -0.5mm煤泥浮選工藝。隨著礦井地質(zhì)條件的變化，煤炭質(zhì)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(jīng)超過了動篩跳汰機(jī)的處理能力。尤其當(dāng)綜采工作面出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造（斷層或無炭柱）時，毛煤矸石量進(jìn)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(jìn)入原煤，給后續(xù)洗選工藝帶來困難；或堵塞連通管，直接造成生產(chǎn)影響。矸石帶煤損失嚴(yán)重，既造成經(jīng)濟(jì)損失，又不利于矸石的后續(xù)治理，給破碎機(jī)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(yù)分選工藝進(jìn)行技術(shù)改造。

1.3提高設(shè)備處理效率的需要

隨著礦井開采機(jī)械化程度的提高，煤質(zhì)變差，矸石量大，大量煤泥進(jìn)入重介分選系統(tǒng)，造成導(dǎo)致無壓三產(chǎn)品旋流器處理能力下降，重介系統(tǒng)分流量過大，懸浮液密度不穩(wěn)定，灰分高，介耗增加，職工勞動強(qiáng)度增大，使得選煤廠生產(chǎn)能力嚴(yán)重下降。因此，為提高生產(chǎn)效率，保證入洗原煤質(zhì)量，提效降耗成為必然，需對選煤廠進(jìn)行技術(shù)改造。

2.技術(shù)改造的可行性分析

2.1 煤質(zhì)分析

屯選的入選原料煤全部來自屯蘭礦井應(yīng)。其中可采煤層主要為 02、2、4、8、9煤層，各煤層結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜，夾層矸都有2-4層，頂?shù)装寮皧A矸巖性多為泥巖和砂質(zhì)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(zhì)條件及開采工藝的變化，出煤質(zhì)量逐漸變差，矸石含量大，原煤灰分經(jīng)常在40%以上。

根據(jù)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(yàn)報告表（表3.1-1）和50-25mm浮沉試驗(yàn)報告表（3.1-2）。

表3.1-1 原煤篩分試驗(yàn)報告表

表3.1-2 50-25mm浮沉試驗(yàn)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(jìn)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(dǎo)密度為1.3-1.4、1.8-2.0、+2，0g/cm3， 產(chǎn)率分別為 17.56%、11.32%、55.88%，說明50-25mm中矸石含量較大，當(dāng)分選密度為1.6g/cm3時，浮沉累計產(chǎn)率為73.51%，累計灰分為74.35%。

由表3.1-2可知，當(dāng)理論分選密度為1.40，2.0g/cm3時，可選性極難選；當(dāng)理論分選密度為1.5g/cm3時，可選性較難選；當(dāng)理論分選密度為1.6 g/cm3時，可選性為易選；當(dāng)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(zhǔn)備環(huán)節(jié)，提高矸石預(yù)排有利于提高后續(xù)洗選生產(chǎn)能力，滿足礦井生產(chǎn)，同時進(jìn)一步降低處理成本。

2.2重介淺槽預(yù)排矸分析

2.2.1采用重介淺槽預(yù)排矸，預(yù)先排除原煤中的塊矸石，改善原煤質(zhì)量，減少三產(chǎn)品重介旋流器矸石入量，提升了三產(chǎn)品重介旋流器處理能力和利用效率，達(dá)到增加選煤廠生產(chǎn)能力、降低生產(chǎn)成本的目的。

2.2.2使用重介淺槽預(yù)排矸工藝，設(shè)置分級脫泥。原煤脫泥后，由于進(jìn)入重介旋流器中的煤泥含量少，介質(zhì)分流量可大大減少，從而既可減少進(jìn)入磁選系統(tǒng)的物料量，又可以穩(wěn)定介質(zhì)密度。

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

2.3重介淺槽分選機(jī)工作原理

重介淺槽分選機(jī)的主要工作原理是淺槽分選機(jī)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(jī)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(jī)的1/5～1/8，是動篩跳汰機(jī)的1/2～1/3，同時煤和矸石在淺槽內(nèi)的運(yùn)動十分平穩(wěn)，可以認(rèn)為是相對靜態(tài)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(shè)備的分選精度，減輕分選作業(yè)產(chǎn)生的次生煤泥量。

重介淺槽分選機(jī)具有以下特點(diǎn)：

①分選精度高，產(chǎn)品回收率高，對煤質(zhì)、原煤入選量、粒度組成波動等適應(yīng)性強(qiáng)。由于井下地質(zhì)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(diào)整、割煤方式發(fā)生變化等因素的影響，入洗塊煤量也會出現(xiàn)頻繁的波動。選用重介淺槽工藝可以充分發(fā)揮其適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，在入洗塊煤數(shù)、質(zhì)量發(fā)生變化時，不需對任何操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。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(chǎn)品水分有利。③單臺設(shè)備通過能力大，能及時排除大量矸石，可大大簡化工藝環(huán)節(jié)，減少廠房體積。④自動化程度高，懸浮液密度可自動調(diào)節(jié)。可實(shí)現(xiàn)無人值守，有利于提高勞動生產(chǎn)率。

2.4設(shè)計工藝流程

設(shè)計生產(chǎn)工藝為：礦井來煤在主井井口房經(jīng)篩孔為200mm的毛煤分級篩分級后，篩下物經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)載后運(yùn)至新建塊煤淺槽分選車間，在車間內(nèi)經(jīng)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(jìn)入淺槽分選機(jī)分選，-25mm以下作為混煤進(jìn)入選煤廠后續(xù)系統(tǒng)繼續(xù)分選。200-25mm塊煤經(jīng)淺槽分選機(jī)分選成2個產(chǎn)品，塊精煤和塊矸石，塊精煤經(jīng)脫介、破碎后，摻入-25mm末煤；矸石經(jīng)脫介后，作為最終的矸石產(chǎn)品。脫泥篩的篩下水，經(jīng)振動弧形篩、末煤離心機(jī)脫水后，也摻入-25mm末煤，振動弧形篩的篩下水、末煤離心機(jī)離心液用泵打入選煤廠處理。

2.5工藝系統(tǒng)技術(shù)操作說明

屯選實(shí)現(xiàn)淺槽排矸系統(tǒng)改造后，礦井原煤經(jīng)棒條篩分選去除特大矸石，篩下物經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)載至淺槽排矸車間，先經(jīng)過-13mm分級篩分級，篩下物直接進(jìn)入主廠房；篩上物進(jìn)入淺槽排矸系統(tǒng)，矸石經(jīng)矸石皮帶輸送至矸石山，輕產(chǎn)物經(jīng)脫水、破碎達(dá)到50mm以下后輸送進(jìn)入原煤倉進(jìn)行后續(xù)洗選，主洗工藝不變。

3.效益分析

隨著屯蘭礦井地質(zhì)條件的變化，煤炭質(zhì)量越來越差，毛煤矸石含量不斷增大，原來排矸設(shè)備動篩不能滿足生產(chǎn)需要，常常造成排矸輪卡堵，片矸擠出篩板或進(jìn)入原煤倉或堵塞連通管，對生產(chǎn)造成影響。同時，由于動篩常處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)磨損嚴(yán)重，設(shè)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(tǒng)的實(shí)施，提高生產(chǎn)能力，簡化工藝環(huán)節(jié)，分選時間短，維修成本低，在滿足生產(chǎn)需求的同時降低能耗、節(jié)約成本，降低職工的勞動強(qiáng)度，為屯選取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4.結(jié)束語

經(jīng)過上述技術(shù)方案的改造后，使屯選在選煤行業(yè)探索實(shí)踐新工藝、新方法邁向更深的層次，更加適應(yīng)目前煤炭市場和煤炭深加工發(fā)展的需要，保證選煤廠系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，洗出高質(zhì)量的煉焦精煤的同時實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn) ，從而有力地促進(jìn)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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