動力煤選煤廠采用弛張篩分級洗選的工藝分析

張建成，劉利波

(神華準格爾能源有限責任公司 選煤廠，內蒙古 鄂爾多斯 010300)

1 概 況

目前國內動力煤選煤廠工藝大部分采用13 mm或25 mm分級入洗、末煤不入洗工藝。這種工藝雖然簡單，但精煤產率低，末煤灰分偏高。部分末煤量低的選煤廠采用全入洗工藝，雖然提高了精煤產率，但增加了煤泥水處理難度[1-3]。

動力煤預先深度篩分入洗是提高煤炭產品熱值的一種有效途徑， 但現有動力煤選煤廠入洗下限大部分是13 mm，主要是因為限于當時裝備應用水平和產品市場需求。傳統的分級設備對于 小于13 mm原煤分級效率較低， 造成洗選過程中煤泥水處理難度較大。 由于煤炭深度篩分設備不斷地應用開發。目前市場上6 mm篩分效率較高的分級篩已在很多選煤廠應用，而6 mm分級入洗與全入洗相比，前者具有煤泥量少、運行效率高、洗煤成本低等優勢；與13 mm分級入洗相比，洗煤深度增加，產品熱值提高[4-6]。基于此種情況，根據準能公司礦區煤質，是否有必要進行6 mm分級入洗？為此，準能選煤廠對6 mm及13 mm分級入洗的總體經濟效益進行了分析對比，并對弛張篩應用的可行性進行了論證。

2 產品結構及銷售對比

2.1 200～13 mm塊煤入洗工藝分析

準能選煤廠目前采用的是200～13 mm塊煤淺槽入洗工藝。根據原煤篩分浮沉資料，結合現有重介淺槽系統生產實際，按原煤處理能力10.0 Mt/a，優煤與劣煤入選比例3∶7，分級篩效率85%計算，綜合分析得出，在優煤和劣煤分選密度為1.9 g/cm3時，洗選產品數質量關系見表1和2。

表1 13 mm分級產品結構(優煤)

表2 13 mm分級產品結構(劣煤)

根據表1，表2中優精煤、劣精煤、優末煤、劣末煤四種產品的數量和質量，通過產品配煤可以配出的商品煤數量為874萬t，平均熱值為19.07 kJ/g，按2013年車板價，得出3 mm分選商品煤結構及銷售額如表3所示。由表3可知，總銷售額為21.09億元。

表3 13 mm分選商品煤結構及銷售額

2.2 200～6 mm混煤入洗工藝分析

一般塊煤重介淺槽分選下限為13 mm，這是因為當分選密度較高時，重介質懸浮液固體濃度高，結構化明顯，靜止粘度較高，以至于一些較細的矸石顆粒，也浮在重介質的表面上。這些細粒級物料得不到有效分選，大部分進入精煤，影響精煤質量。準能選煤廠采用的分選密度為1.9 g/cm3，因此，13～6 mm分選不適合采用淺槽分選機，應該采用兩產品旋流器分選。

優煤與劣煤入選比例仍按3∶7，設6 mm弛張篩篩分效率為85%(廠家提供數據)計算，根據原煤浮沉資料分析得出，在10.0 Mt/a原煤處理能力時，優煤、劣煤分選密度在1.9 g/cm3，選煤廠洗選產品數質量關系見表4和表5。

表4 原煤6 mm分級產品結構表(優煤)

表5 原煤6 mm分級產品結構表(劣煤)

根據表4和表5中優精煤、劣精煤、優末煤、劣末煤四種產品的數量和質量，通過產品配煤可以配出的商品煤數量為835萬t，銷售熱值為19.57 kJ/g。按2013年車板價，得出6 mm分選商品煤結構及銷售額見表6。由表6可知，總銷售額為21.25億元。

表6 6 mm分選商品煤結構及銷售額表

通過以上分析對比得出，200～6 mm入洗工藝商品煤銷售額較200～13 mm入洗工藝多收入1 600萬元。

3 兩種入洗工藝生產指標對比

3.1 商品煤水分

由于末煤入洗量增加，相應的產品帶水量會增加。根據試驗，13～6 mm精煤水分是12.3%，增加了洗煤水耗。原煤200～6 mm入洗較原煤200～13 mm入洗，銷售商品煤水分升高0.8%，損失熱值0.234 MJ/kg。

3.2 煤泥量

通過原煤篩分浮沉試驗數據，并結合生產實際分析得出，-13 mm末煤占全級的54%，其中-6 mm粉煤占全級的22%。200～13 mm入洗時，煤泥量占入洗煤的2.0%，占入選原煤的0.9%；200～6 mm入洗時，煤泥量占入洗煤的4.2%，占入選原煤的3.3%。煤泥量過大給煤泥水處理系統造成較大壓力。

3.3 初期設備投資

13～0 mm的末煤進行6 mm分級，13～6 mm用旋流器分選，需要增加6 mm篩分設備及兩產品旋流器系統。旋流器采用有壓給料方式，還需要增加混料桶、磁選機、混料泵等設備(設施)。準格爾礦區一直采用優劣煤分別入洗工藝，旋流器系統也相應采用優劣煤兩套分選系統，結構和工藝比較復雜，初期投資估算為6 000萬元。

3.4 系統運營的成本費用

從水、電、介質、排矸、煤泥處理五個方面對比分析，結果見表7。

表7 洗選1 000萬t原煤五項生產成本對比

由表7可知，200～6 mm入洗工藝較200～13 mm入洗工藝生產成本增加1 164.4萬元。

4 分級入選的可行性分析

4.1 綜合效益

對于新建原煤處理能力10.0 Mt/a的選煤廠，根據準格爾礦區煤質實際情況，若采用200～6 mm分選，初期設備投資增加6 000萬元，商品煤綜合熱值可以提高501.6 kJ/g ，但商品煤數量較200～13 mm分選減少39萬t，總銷售額提高1 600萬元。同時介質、水、電、排矸費、煤泥處理及檢修維護、配件折舊等成本增加1 975萬元/a，總體經濟效益降低375萬元/a 。對于在原有13 mm分級系統上進行6 mm深度篩分改造，通過增加入洗比例，提高產品煤質量，是企業提質增效的有效手段，也是國家提倡的煤炭清潔高效綠色發展的應有之意。因此對原煤預先進行6 mm篩分，200～6 mm的原煤通過淺槽分選機分選，-6 mm的末煤直接裝倉，并與洗后產品配煤后作為商品煤銷售的工藝，對于準格爾礦區煤炭的加工是合理的。

但是如果對現有系統進行工藝改造，新增旋流器系統，若不增加上倉皮帶及排矸膠帶和走廊，以現有設備運力不能滿足改造后精煤的運量。同時末煤產量下降，末煤輸送設備與能力將不匹配，增加電量消耗，造成產量大的產品輸送設備能力小，產量小的產品設備能力過大。若新增輸煤設備走廊，則投資較大，且在廠房布局等方面也有諸多困難，不利于企業增加總體經濟效益、節能減排和資源充分利用。

4.2 弛張篩的運用

現有分級篩分級下限一般是13 mm，對于水分含量高的原煤，容易堵塞篩縫，增加了煤泥水處理難度。若降低動力煤入洗下限，需要使用篩分效率較高、入洗下限低的分級篩。

目前6 mm分級效率較高的設備是弛張篩，這是一種用于細、粘、濕等難篩分物料進行篩分的設備。根據廠家提供數據，弛張篩篩分效率在85%以上，采用高彈性耐磨聚安酯制作的彈性篩板[7]。根據其工作原理，弛張篩最大的特點是篩板不堵塞、不卡孔。而準格爾礦區煤炭水分含量低，透篩率好，篩分效率高，且為露天開采，更不存在堵卡的現象。但由于煤的硬度、密度和韌性都較大，不易破碎，對篩面的沖擊破壞和磨損程度高。弛張篩篩面彎曲疲勞強度大，耐磨性好，但是抗砸性與金屬篩面相比較差，因此會存在頻繁更換的現象，設備的后期運行維護成本較高。

5 結 語

實施深度篩分和增加動力煤的入洗比例已經成為選煤行業的發展趨勢，新設備、新技術的應用將最大程度提高生產力，也必然會產生新的問題。特大型動力煤選煤廠采用6 mm篩分分級技術的生產工藝或者對原有系統進行改造應用，都會產生生產管理等方面的問題。如果將6 mm篩分分級與目前技術先進的智能干選技術結合，會很大程度減輕6 mm弛張篩應用帶來的生產運營問題。通過6 mm篩分將毛煤分為200～80 mm和80～6 mm兩個粒級，分別進入智能干選系統和原有的水洗系統，通過增加工藝簡單、設備數量最少的系統，可減少對原有系統的改造擾動，可減輕原有洗選系統的壓力，生產高附加值的產品。這種工藝結合方式將對動力煤3 mm深度篩分技術的研究應用具有借鑒意義。