禾草溝選煤廠中煤破碎再選研究與探討

劉 偉

(延安市禾草溝煤業有限公司，陜西 延安 717399)

延安市禾草溝煤業有限公司選煤廠為礦井型選煤廠，是由中煤西安設計工程有限責任公司為禾草溝礦井設計的配套建設項目，原設計規模為4.0 Mt/a，煤種為氣煤。2012年投入使用，生產工藝采用三產品重介質旋流器+粗煤泥回收+浮選聯合工藝，浮選精煤和浮選尾煤分別通過加壓過濾機、快開壓濾機脫水回收，選后產品作為煉焦配煤及動力用煤使用。隨著礦井產能提升，2016年公司新增塊煤淺槽預排矸系統，使選煤廠的主選系統滿足礦井生產能力要求。

選煤廠現有生產系統中煤產品含量較大(16.0%左右)、灰分在38%～42%之間，但由于其發熱量較低，僅能用作動力煤，不能完全發揮優質資源的經濟價值，不僅造成了我國稀缺煤種的巨大浪費，而且給企業利益帶來損失[1]。為此，煤業有限公司相關技術人員對生產系統的中煤產品采樣進行試驗研究，結果表明，目前塊中煤產品中存在嚴重的夾矸煤現象[2]，因此有必要對塊中煤產品進一步破碎解離，經單獨洗選回收精煤，以提高精煤產率，增加經濟、社會和環境效益[3]。

1 中煤再選工藝確定

中煤再選工藝需根據各自選煤廠煤質條件選擇，目前國內對中煤再選工藝研究較多，主要有兩種方法[4]。

1.1 將中煤研磨后回收精煤

中國礦業大學(北京)采用疏水絮凝-浮選工藝從主焦中煤中回收低灰精煤。中煤經過攪拌磨機研磨成粉狀，將中煤充分解離，再將煤粉配制成一定濃度的礦漿，并加入適量絮凝劑充分攪拌，產生由疏水性煤顆粒形成的絮團，通過浮選回收精煤。該方法中煤被深度解離，精煤產率相對較高，但需要攪拌磨機和浮選工藝，流程相對復雜，功耗與洗選成本高，尾煤泥量也大幅增加，增大了煤泥水系統壓力。

1.2 將中煤破碎后直接分選[5]

中煤破碎后直接分選有兩種方式：①中煤破碎到一定粒度后直接返回原系統進行分選，此方式系統簡單，理論上可提高精煤產率，但往往中煤破碎后煤的可選性與原煤可選性存在差異，當要求精煤灰分相同時，二者分選密度有所不同，以致影響各產品質量。另外，中煤破碎后返回原系統分選，勢必影響選煤廠生產處理能力，所以應根據實際煤質與選煤廠生產條件研究確定。②新建中煤再選系統，即將中煤破碎到一定粒度后，采用跳汰機、重介質旋流器等設備回收精煤。該方式相對獨立，對原分選系統影響小，易控制產品質量，可顯著提高精煤產率，但投資大，而且要有新建系統空間位置，故此方式需根據市場煤炭價格做出綜合效益分析來確定。此外，中煤破碎后再選的方式還有：中煤破碎+TBS再選工藝、中煤破碎+螺旋分選機工藝、中煤超細磨+微細介質重介旋流器工藝[6]。

根據禾草溝選煤廠中煤夾矸帶煤較為嚴重的特點以及精煤與中煤價格差值較大的情況，中煤破碎再選工藝可擬定為中煤破碎后新建再選系統。

2 中煤再選可行性分析

2.1 中煤破碎基礎數據

禾草溝選煤廠分別將重介中煤破碎至13 mm和6 mm，抽取2個月的試驗數據進行分析，浮沉試驗綜合表見表1、表2，可選性曲線如圖1、圖2所示。

表1 破碎至13 mm的中煤浮沉試驗綜合表

表2 破碎至6 mm的中煤浮沉試驗綜合表

2.2 中煤破碎數據分析

由表1、表2可以看出：與中煤破碎至13 mm相比，中煤破碎至6 mm產物中<1.4 g/cm3含量略有增加，<1.4 g/cm3浮物的灰分略有降低，但煤泥含量增加5.89個百分點，對煤泥水系統影響較大，因此破碎至6mm相比破碎至13mm無明顯的優勢。

目前精煤灰分要求≤9.50%，在考慮現有重介系統精煤產品略有“背灰”的情況下，確定中煤再選的精煤灰分≤10.00%。

圖1 破碎至13 mm的中煤可選性曲線

圖2 破碎至6 mm的中煤可選性曲線

從圖1可以看出：將中煤破碎至13 mm時，分選密度為1.390 g/cm3，精煤產率為15%；從圖2可看出：將中煤破碎至6 mm、分選密度為1.395 g/cm3時，精煤產率為16.5%[7]。

破碎至6 mm的精煤產率雖然比破碎至13 mm略高，但存在投資高、功耗大、過粉碎、煤泥量增多等不利因素，因此中煤破碎粒度擬定為13 mm，同時考慮到煤質的變化及產品的靈活調整，可將破碎粒度上限確定為10～13 mm。

2.3 可選性評價

將中煤破碎至13 mm時，并且要求精煤灰分≤10.00%，此時分選密度為1.390 g/cm3，δ±0.1含量為27%，根據GB/T 16417—2011《煤炭可選性評定方法》，該煤的可選性為較難選。

2.4 擬定方案

從圖1可以查出，理論分選密度與原重介系統分選密度不一致，故不可返回原系統分選，擬定工藝為：將重介中煤破碎至13 mm，采用有壓三產品重介質旋流器分選，煤泥由原有浮選系統回收；若超過原有浮選系統負荷，也可直接進入濃縮機處理。

有壓給料三產品重介質旋流器具有結構簡單、操作方便、處理能力大、分選效率高的特點。旋流器對不同性質的原煤具有較強的適應性和較大的操作彈性，可廣泛應用于難選、極難選煤的分選，適用于現有選煤廠的技術改造。有壓三產品重介質旋流器從破碎中煤中回收精煤的同時，可將一部分解離的矸石排出，使中煤深度解離后的其他產品也能產生經濟效益[8]。

3 效益分析

擬定方案實施后各個產品的預測產率及收入見表3，其中，煤炭產品價格取預測市場價格，可根據市場波動進行調整。

表3 中煤破碎再選后年收入增加匯總表

中煤破碎再選后，精煤產率提高了2.10個百分點，中煤產率降低6.30個百分點，矸石及煤泥產率相應增加。按照選煤廠年入選600萬t原煤計算，依據預測市場價格，精煤650元/t，中煤180元/t，矸石和煤泥處理成本為0.80元/t，年增加利潤可達1 377.76萬元。因此，中煤破碎后再選可明顯提高精煤產率，增加禾草溝選煤廠經濟效益[9]。

另外，由于中煤在我國的富煤地區售價較低，如果對其進一步回收利用，不僅可以充分回收煤炭資源，優化產品結構，還對節約稀缺煤種資源具有重要意義[10]。

4 結語

中煤破碎再選是企業“挖潛增效”的重要途徑之一，對中煤含夾矸煤較多的選煤廠，通過中煤破碎再選，可明顯提高精煤產率，增加經濟效益；同時對稀缺煤種資源的合理利用具有積極的作用，因此中煤破碎再選是選煤廠產品精細化發展的重要方法之一。

參考文獻：

[1] 陳占文,郭 德.我國中煤再選研究現狀與可行性分析[J].煤炭科學技術，2014,42(5):114-117,128.

[2] 丁晴晴.淮北選煤廠重介中煤再選試驗研究[D].徐州：中國礦業大學,2014.

[3] 郭 鵬,于騰飛.貫屯選煤廠重介中煤破碎解離再選的可行性研究[J].選煤技術,2017(1):66-69.

[4] 胡秀明.八寶工業園洗煤廠焦中煤碎磨再選工藝研究[D].阜新：遼寧工程技術大學,2011.

[5] 張 鏡,劉莉君,楊 濤.中煤再選改造方案初步設計[J].中國礦業,2012,21(6):78-80.

[6] 王 杰.中煤再選工藝實踐與效果[J].煤炭工程,2012(11):13-14.

[7] 寧石茂.中煤再選工藝在屯蘭選煤廠的應用研究[J].選煤技術,2014(3):29-31.

[8] 張 苑.孫莊礦選煤廠中煤重介技術改造實踐[J].選煤技術,2004(3):23-24.

[9] 肖進珍,俞海春.太西洗煤廠三分區中煤再洗工藝改造[J].露天采礦技術,2012(2):45-48.

[10] 張 遷.太西洗煤廠一分區中煤再洗系統的技術改造[J].選煤技術,2009(6):34-36.