中嶺選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)工藝改造分析

潘勝平，饒成林，胡克林，龍 栩

(1.貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽 550025；2.貴州中嶺礦業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 畢節(jié) 553302)

中嶺選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)工藝改造分析

潘勝平1，饒成林2，胡克林1，龍 栩1

(1.貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽 550025；2.貴州中嶺礦業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 畢節(jié) 553302)

在對中嶺選煤廠原煤煤質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合市場需求和產(chǎn)品定位，對原生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造，并對改造情況進(jìn)行分析。改造與生產(chǎn)實(shí)踐表明：改造工程盡量利用原設(shè)備和設(shè)施，建設(shè)工期短，總投資低，有利于回收成本；新生產(chǎn)系統(tǒng)的成功運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品多元化生產(chǎn)，煤炭產(chǎn)品銷售收入大幅提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

原煤煤質(zhì)；動(dòng)篩跳汰；重介分選；工藝改造

中嶺選煤廠隸屬于貴州中嶺礦業(yè)有限責(zé)任公司(以下簡稱“中嶺公司”)，位于貴州省畢節(jié)市納雍縣中嶺煤礦工業(yè)場地內(nèi)，屬于礦井配套工程，于2005年竣工投產(chǎn)。該選煤廠原設(shè)計(jì)能力為0.60 Mt/a，設(shè)計(jì)工藝為>80 mm粒級塊煤采用動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸，跳汰精煤作為產(chǎn)品直接銷售，<80 mm粒級混煤不分選，直接供給納雍發(fā)電廠使用。該選煤廠入選原煤主要為無煙煤，由于中嶺煤礦各煤層的煤炭煤質(zhì)波動(dòng)很大(在11.58%～35.70%之間)，可采煤層薄厚不一(在0.20～5.74 m之間)，致使入選原煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，生產(chǎn)管理難度較大；加之原生產(chǎn)系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷，動(dòng)篩跳汰車間一直閑置。

隨著煤炭市場供需關(guān)系的變化，煤炭價(jià)格處于低位，煤炭企業(yè)生存環(huán)境惡劣。中嶺公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，只生產(chǎn)原煤已不能滿足市場需求。為了提高產(chǎn)品附加值，探索產(chǎn)品多元化途徑，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，該公司決定將動(dòng)篩跳汰系統(tǒng)改成重介分選系統(tǒng)，采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器作為主選設(shè)備對原煤進(jìn)行高效分選，新的生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為1.50 Mt/a。

1 原煤煤質(zhì)

中嶺選煤廠工藝設(shè)計(jì)采用的煤質(zhì)資料主要為中嶺煤礦的篩分資料和浮沉資料，原煤篩分與浮沉數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。

表1 原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知：原煤灰分為40.22%，硫含量為1.36%，為高灰中硫煤且煤質(zhì)較差，說明經(jīng)過洗選后其可能成為合格的噴吹煤、燒結(jié)煤、化工用煤等。煤泥產(chǎn)率為11.10%，原生煤泥產(chǎn)率較高，說明原煤較軟易碎；隨著粒度的減小，各粒級產(chǎn)率增加而灰分降低，說明原煤較矸石更易碎。>50 mm粒級產(chǎn)率為15.93%，灰分為67.99%；50～100 mm粒級矸石和>100 mm粒級矸石產(chǎn)率分別為6.34%、6.01%，說明原煤為高矸煤；兩者的灰分分別為83.46%、82.55%，說明矸石較純。>100 mm粒級經(jīng)簡單手選后，可得到灰分為16.83%、硫含量為0.65%的塊煤產(chǎn)品；鑒于三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的入料粒度上限為100 mm，考慮通過手選排除>80 mm粒級中的矸石。

表2 50～0.5 mm粒級原煤浮沉試驗(yàn)綜合結(jié)果

由表2可知：<1.50 g/cm3密度級產(chǎn)率為46.51%，灰分為8.68%，產(chǎn)率較高而灰分較低，說明分選出的精煤指標(biāo)較好。1.60～2.00 g/cm3密度級產(chǎn)率為6.96%，說明其中的中煤較少。>2.00 g/cm3矸石產(chǎn)率為39.24%，灰分為80.32%，這進(jìn)一步說明矸石較純。浮沉煤泥產(chǎn)率為5.68%，灰分為36.16%，這說明原煤存在泥化現(xiàn)象。

表3 <0.5 mm粒級原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：<1.50 g/cm3密度級產(chǎn)率為5.75%，灰分為9.15%，產(chǎn)率較高而灰分較低，說明能夠分選出指標(biāo)較高的浮選精煤；1.60～2.00 g/cm3密度級產(chǎn)率為1.05%，說明高密度物產(chǎn)率較低。

依據(jù)上述煤質(zhì)資料，結(jié)合GB/T 16417—2011《煤炭可選性評定方法》，繪制原煤可選性曲線[1]，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知：當(dāng)精煤灰分為9%時(shí)，原煤理論分選密度分別為1.50 g/cm3，此時(shí)其可選性等級為極難選。

圖1 50～0.5 mm粒級原煤可選性曲線

2 市場需求與產(chǎn)品定位

貴州省內(nèi)的無煙煤用戶基本集中在以貴陽市為中心的清鎮(zhèn)市、福泉市馬場坪、甕安一帶，距中嶺煤礦最遠(yuǎn)者不過300 km，距該煤礦不足50 km的水城縣境內(nèi)也有較大需求；最近兩年云南省內(nèi)的無煙煤需求量較大，主要集中在昆明市周邊及紅河州，距中嶺煤礦最遠(yuǎn)者不過500 km。這些企業(yè)需要的無煙煤產(chǎn)品主要包括化工粉煤、化工末煤、化工塊煤、燒結(jié)煤及高爐噴吹煤等。

根據(jù)目標(biāo)市場需求，該選煤廠以洗選高爐噴吹煤、鐵廠燒結(jié)煤為主，混煤、煤泥供給納雍電廠作燃料；附帶生產(chǎn)化工塊煤、化工末煤等產(chǎn)品，以適應(yīng)市場需求，提高產(chǎn)品競爭力[2-3]。據(jù)此確定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為：高爐噴吹煤(灰分<13%，水分<9%)，鐵廠燒結(jié)煤(灰分<18%，水分<9%)，化工塊煤(粒度為10～20、20～40、40～60 mm，水分<9%，灰分為13%)，化工末煤(0.1～10 mm)，化工煤或噴吹煤(水分<9%，灰分為13%)，電廠動(dòng)力混煤(中煤和煤泥，發(fā)熱量≥20.09 MJ/kg，水分<15%)。

3 工藝改造

3.1 改造方案與實(shí)施

該選煤廠原煤的可選性等級為中等可選或極難選，故采用以無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為主的聯(lián)合工藝(圖2)對其進(jìn)行處理。礦井原煤經(jīng)80 mm預(yù)先分級后，>80 mm粒級通過人工揀出大塊產(chǎn)品煤，塊矸石直接落地堆放；<80 mm粒級落入儲(chǔ)煤倉，再定量給入通往主廠房的帶式輸送機(jī)。當(dāng)<10 mm粒級原煤不宜入選時(shí)，<80 mm粒級采用10 mm分級篩分級，<10 mm粒級原煤被運(yùn)至滑坡倉，作為動(dòng)力煤銷售；10～80 mm粒級原煤直接洗選。

圖2 工藝原則流程

3.2 注意問題

(1)場地標(biāo)高復(fù)核。中嶺礦井工業(yè)場地依山而建，原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)位于丘陵頂部，選煤廠也位于其頂部；而產(chǎn)品裝車系統(tǒng)位于丘陵底部，上下高差大于40 m。此次改造除重介車間在原動(dòng)篩車間內(nèi)進(jìn)行外，還需新建壓濾車間、濃縮車間等建(構(gòu))筑物，而新老建(構(gòu))筑物場地的高度直接影響工藝系統(tǒng)布置。該礦井已開發(fā)10 a，場地標(biāo)高是否發(fā)生變化需要核實(shí)。

(2)原建(構(gòu))筑物的位置和樓層復(fù)核。設(shè)計(jì)前需要對原建(構(gòu))筑物的位置進(jìn)行復(fù)核，并搞清運(yùn)輸系統(tǒng)的實(shí)際關(guān)系，將其作為地面工藝系統(tǒng)布置的依據(jù)。與新建廠房相比，老廠房內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)已確定，設(shè)備位置、檢修場所、人行過道等的布置受到很大。故只有對原建(構(gòu))筑物的樓層標(biāo)高、梁位置、梁大小等復(fù)核后，才能將有關(guān)數(shù)據(jù)作為各樓層設(shè)備布置的依據(jù)。

(3)改造廠房的數(shù)學(xué)模型復(fù)核。在工藝改造過程中，隨著選煤工藝的變化，新工藝選用的設(shè)備型號、臺(tái)數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，整棟建筑物承受的荷載隨之改變。在設(shè)備布置過程中，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，需要在原建筑物樓層中增加設(shè)備基礎(chǔ)，或者局部拆除梁、樓板等，這都會(huì)對原建筑物的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響。因此，需要設(shè)計(jì)人員對改造建筑物的結(jié)構(gòu)建立數(shù)學(xué)模型，重新進(jìn)行核算，查看其是否滿足設(shè)計(jì)要求。

4 生產(chǎn)效果

該選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)工藝改造完成后，在調(diào)試過程中分別于301原煤入選皮帶、精煤脫介篩、中煤脫介篩、矸石脫介篩上取樣，并對試樣進(jìn)行分析(表4)。試樣檢測結(jié)果說明，在原煤灰分為31.24%時(shí)，采用重介分選系統(tǒng)可以分選出合格的精煤產(chǎn)品。

按照原煤銷售價(jià)格330元/t計(jì)算，銷售原煤每年可以收入4.95億元。原煤經(jīng)過分選后產(chǎn)出精煤、中煤、矸石，按照精煤銷售價(jià)格650元/t、中煤300元/t、矸石不計(jì)價(jià)算，每年銷售商品煤可以收入6.73億元，即銷售洗選產(chǎn)品可以多收入1.78億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

表4 煤樣檢測結(jié)果

5 結(jié)語

此次工藝改造的土建工程主要包括原煤運(yùn)輸系統(tǒng)、主廠房、壓濾車間、濃縮車間、產(chǎn)品裝車系統(tǒng)，重介系統(tǒng)的主廠房主要在原動(dòng)篩車間內(nèi)改造，濃縮車間、壓濾車間需要在主廠房外側(cè)新建，原煤系統(tǒng)及產(chǎn)品裝車系統(tǒng)除少部分需要新建外，大部分利用原建(構(gòu))筑物。從2015年2月27日土建開工到本年8月31日帶煤聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，建設(shè)工期共6個(gè)月，工程工期短；項(xiàng)目概算總投資4 139.13萬元，噸煤投資27.59元，噸煤投資較低，總投資較少。生產(chǎn)系統(tǒng)改造成功后，原煤采用重介系統(tǒng)分選，可以得到多元化的合格產(chǎn)品，比直接銷售原煤多收入1.78億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 匡亞莉.選煤工藝設(shè)計(jì)與管理(設(shè)計(jì)篇)[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[2] 戴少康.選煤工藝設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[3] 戴少康.選煤工藝設(shè)計(jì)的思路與方法[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

Analysis of the reform made of the coal washing process at Zhongling Coal Preparation Plant

PAN Sheng-ping1, RAO Cheng-lin2, HU Ke-lin1, LONG Xiang1

(1. Guizhou Coalmine Design & Research Institute, GuiYang, Guizhou 550025, China; 2. Guizhou Zhongling Mining Co., Ltd., Bijie, Guizhou 553302, China)

The paper presents an analysis of the technical transformation of the existing coal washing system made on analysis of the raw coal property, market demand and product positioning. Practice shows that: the renovation work is short in cycle time, low in total initial capital cost, and short in payback period because of the full use as for as possible of the existing equipment and facilities; and the successful operation of the renovated washing system makes it possible for Zhongling Coal Washery to operate with a remarkable economic performance resulted from production of diversified products and noticeable increase of sales income.

raw coal property; movable-sieve jigging; heavy-medium separation; renovation of coal washing processes

1001-3571(2016)05-0091-04

TD94

B

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.025

潘勝平(1986—)，男，貴州省貴陽市人，工程師，碩士，從事選煤廠設(shè)計(jì)及其相關(guān)的工作。

E-mail：bajing120@163.com Tel：15185051429

潘勝平，饒成林，胡克林,等. 中嶺選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)工藝改造分析[J]. 選煤技術(shù)， 2016(5)：91-94.