國投塔山選煤廠塊煤排矸工藝系統改擴建的可行性

李海華

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

國投塔山選煤廠塊煤排矸工藝系統改擴建的可行性

李海華

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

針對國投塔山選煤廠現有塊煤排矸工藝系統不能滿足生產需要的問題，在對煤質資料、塊煤分選設備與工藝研究的基礎上，分析了該系統改擴建的可行性，并預測了改擴建后的經濟效益。綜合分析表明：該選煤廠塊煤排矸工藝系統改擴建具有較強的可行性，投資回收期短，經濟效益顯著。

塊煤；排矸；可行性；工藝系統

國投塔山選煤廠于2007年建成投產，是一座核定生產能力為3.00 Mt/a的礦井型動力煤選煤廠。原煤以脫泥方式入選，設計工藝為200～50 mm粒級采用動篩跳汰機排矸、50～0.75 mm粒級由有壓兩產品重介質旋流器主再選、煤泥直接回收的聯合工藝。動篩精煤可以摻入重介精煤，二者混合后作為動力煤產品；也可以通過有壓兩產品重介質旋流器分選，再選重介精煤作為煉焦配煤或動力煤產品。

目前，該選煤廠入選原煤來自國投塔山礦井2號煤層，原煤灰分為32.98%；接續開采煤層為5(3-5)號煤層，原煤灰分為44.91%。隨著煤炭開采技術的提升，國投塔山礦井產能達到5.00 Mt/a，超出配套選煤廠處理能力2.00 Mt/a，致使動篩跳汰排矸系統和末煤主再選系統無法滿足生產要求。此外，由于該動篩跳汰系統已運行九年，設備老化嚴重，分選精度低，矸石帶煤量在5%左右，且維修工作量大，維護費用高，故障影響生產時間長。另外，2號煤層中>13 mm粒級塊煤灰分為38.42%，而5(3-5)號煤層中>13 mm粒級塊煤灰分為51.42%，原煤煤質變差，導致動篩精煤灰分較高，無法滿足用戶需求。

這些問題成為制約選煤廠實現大規模、高效益的技術瓶頸，因此，必須對該選煤廠塊煤排矸工藝系統進行改擴建。為保證改擴建工程的順利實施，對其可行性進行了必要的研究。

1 原煤煤質分析

國投塔山礦井和同煤塔山礦井均位于大同煤田，兩井的原煤煤質相似度極高。該選煤廠改擴建可行性分析中所用的煤樣來源于同煤塔山礦井5(3-5)號煤層，煤樣的篩分浮沉試驗結果如表1所示。

表1 煤樣的篩分浮沉結果

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

2 塊煤分選設備比選

目前，可以替代動篩跳汰機且分選效果更好的塊煤分選設備主要包括淺槽重介質分選機、斜輪/立輪重介質分選機三種[1]。斜輪/立輪重介質分選機作為塊煤分選設備，具有入選粒級寬(300～13(6)mm)、分選精度高等特點，但由于其體積過于龐大、結構復雜、維護困難、配套系統復雜等原因，近些年在我國已很少使用[2]。

淺槽重介質分選機是近年來應用比較廣泛的塊煤分選設備[3]，由于其分選長度一般在1.60～1.80 m之間，煤和矸石在懸浮液中的停留時間很短，大約是動篩跳汰機的1/2～1/3；同時，煤和矸石在槽內運行十分平穩，很少相互擠壓、摩擦，因此可以最大限度的提高設備分選精度，減少分選過程中產生的次生煤泥量[4]。淺槽重介質分選機與斜輪/立輪重介質分選機的性能對比結果如表2所示。由表2可知：淺槽重介質分選機不但能夠有效及時排除大量矸石，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，該設備體積較小，結構簡單，易于操作和維護，有利于減少廠房體積和分選環節[6]。在特定的分選粒度范圍(150～13 mm粒級)內，淺槽重介質分選機的分選效果更好。

表2 淺槽重介質分選機與斜輪/立輪重介質分選機性能對比結果[7-8]

該選煤廠入選原煤中的矸石以泥巖為主，穩固性較差，存在泥化現象，在原煤進入主選系統前應盡快排除矸石。經過對設備性能的分析，擬采用淺槽重介質分選機替代動篩跳汰機對150～13 mm粒級塊煤進行分選。

3 塊煤分選工藝的確定

根據原煤煤質資料和分選設備，國投塔山選煤廠擬采用的塊煤排矸系統工藝為：200～13mm粒級塊煤采用淺槽重介質分選機分選，淺槽精煤經破碎機破碎至<50 mm后，作為最終動力煤產品；淺槽重介質分選機產生的粗煤泥采用振動弧形篩和離心機聯合脫水回收，而細煤泥進入煤泥水處理系統[6]。國投塔山選煤廠擬采用的塊煤分選原則流程如圖1所示。

根據現場實際情況，改擴建后的塊煤排矸系統可分為三部分，即重介分選系統、介質回收系統、煤泥水處理系統。200～13 mm粒級塊煤經脫泥篩(φ13 mm)脫泥后由淺槽重介質分選機分選，淺槽精煤脫介、脫水后被破碎至<50 mm，作為最終精煤產品；淺槽矸石經脫介、脫水后，作為最終矸石產品。塊精煤、塊矸石的固定篩和脫介篩篩下合格介質，大部分回流至合格介質桶，少部分分流后與脫介篩篩下稀介質混合，通過磁選機分選，磁選精礦進入合格介質桶，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，當分選末煤時，塊煤脫泥篩篩下煤泥水經弧形篩、煤泥離心機聯合脫水后進入末煤分選系統；當不分選末煤時，塊煤脫泥篩篩下煤泥水經弧形篩、煤泥離心機聯合脫水后，與干式脫除的<13 mm粒級末煤摻配，作為最終混煤產品。弧形篩篩下水和離心機離心液經分級旋流器組處理后回收，分級旋流器組溢流采用濃縮機處理[9]。

4 經濟效益預測

國投塔山選煤廠改擴建所用設備盡量選用國內先進、可靠的設備，一些關鍵設備考慮引進技術成熟、性能良好的組裝設備，同時盡量選用同類型、同系列的大型設備。按照這個原則，此次改擴建項目投資概算為6 841.34萬元，預計投資回收期為4.89 a。

改擴建后，每年可多洗選原煤2.00 Mt，按精煤產率25%、精煤價格280元/t計算，每年的毛利潤高達1.40億元。該選煤廠的塊煤率取45%，按照現有選煤廠和類似選煤廠的成本費用140元/t計算，改建后的凈增利潤為1 400萬元/a。

5 結語

國投塔山選煤廠改擴建后，選煤廠洗選能力與礦井生產能力完全匹配，能夠滿足原煤全部入選的要求；此外，工藝設計合理，系統靈活可調，自動化水平高，可充分適應入選原煤煤質波動和市場變化對產品質量的要求；另外，由于系統改擴建后，原煤洗選能力得以提升，精煤產率得到提高，能夠獲得良好的經濟效益。

[1] 王 東，寧廣強，金吉元.濟寧三號煤礦選煤廠塊煤淺槽分選系統技術應用[J].山東煤炭科技，2015(1)：198.

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[3] 謝廣元.選礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001:138-139.

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[6] 孟紅芳.介休選煤廠重介工藝改建可行性研究[J].煤炭加工與綜合利用，2005(2)：20.

[7] GB 50359—2005煤炭洗選工程設計規范[S].

[8] 戴少康.選煤工藝設計實用技術手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2010:185-227.

[9] 路慶華.西曲礦選煤廠塊煤排矸系統改造可行性分析[J].煤質技術，2011(6)：69.

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，從事選煤廠工程設計工作。

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