賀西煤礦原煤準備車間技術改造可行性研究

原 野

(山西汾西礦業(集團)有限責任公司 選煤處，山西 介休 032000)

賀西煤礦選煤廠產品為低硫煉焦精煤——“晉柳王”系列煤炭產品，以其資源稀缺性、內在品質優良性被煤炭業譽為“煤中黃金”，是冶金、煉焦等行業理想的原料。賀西煤礦原煤準備車間于2009年正式運行，設計能力300萬t/a，采用1臺GDT23/4.6G型機械動篩跳汰機排除大塊矸石。為了解決動篩分選效率較低等問題，擬對原煤準備車間進行技術改造，以保證進入主洗系統的原煤粒度和質量，同時可減少稀有資源的浪費，提高企業的經濟效益[1]。

1 原煤準備車間工藝流程及改造的必要性

1.1 工藝流程

(1)主系統：動篩跳汰系統。礦井原煤給入振動篩篩分，大于250 mm的物料進入手選系統，選出雜物后，其余部分破碎至小于200 mm，與振動篩下小于250 mm的物料一起進入分級篩。分級后80 mm以上物料進入動篩跳汰機分選，選出的矸石經過破碎機破碎后運至矸石倉，選出的煤與分級篩下80 mm以下的物料經破碎后進入主洗系統分選。

(2)備用系統：人工選矸系統。在動篩跳汰機出現故障后，將分級后的80 mm以上物料通過人工選出大塊矸石，經破碎后送到矸石倉，其余部分破碎后進入主洗系統進行分選。

1.2 改造的必要性

(1)提高經濟效益的需要?，F有系統對大于80 mm的大塊毛煤選用動篩跳汰機處理，由于動篩跳汰機分選效率低下，選出的矸石中含煤率高達5%左右，造成煤炭資源的極大浪費。

(2)建設優質高效選煤廠的需要?，F有工藝系統盡管簡單，但由于設備老化，運行故障多，嚴重制約了礦井的生產；工藝落后，不適應未來發展的需要，配備的崗位人員多，日常運行維護費用高，不符合優質高效選煤廠建設的要求。

(3)提高準備車間處理量，擴大礦井潛在生產能力的需要[4]。隨著礦井開采機械化程度的不斷提高和采煤工藝的變化，煤中含矸量增大，煤質變差，現有的動篩跳汰機分選工藝只能處理大于80 mm的物料，已不適應礦井發展的需求；設備和工藝的落后，尤其動篩系統故障率高，經常需要利用人工選矸系統，但人工揀選效率低下，工人勞動強度大。如采用重介質淺槽分選機，可以處理25 mm以上的物料(本次選擇處理下限為50 mm)，不但能夠選出精度高的塊煤，同時可增加25萬t/a的處理量，為礦井增產提供了必要的條件。

(4)提高選煤廠勞動效率的需要。重介淺槽分選系統易于實現生產系統集中控制，可達到人員精簡、生產高效的目的。

2 毛煤篩分資料分析

礦井毛煤篩分試驗結果見表1。

表1 毛煤篩分試驗結果

從表1可以看出：

(1)毛煤灰分為49.12%，硫分為0.22%，水分1.04%，屬于高灰、低硫、低水煤。

(2)大于100 mm粒度級物料占全樣的7.30%，其中矸石占3.30%，矸石含量較高，灰分較高。

(3)50～100 mm粒度級物料占全樣的21.149%，其中矸石占10.55%，矸石含量較高，應對此部分進行排矸處理。

3 原煤的可選性

將0.5～50 mm物料分為25～50 mm、13～25 mm、6～13 mm、3～6 mm、0.5～3 mm 5個粒度級，分別進行篩分浮沉試驗，結果見表2。

(1)從表2可以看出：25～50 mm粒度級占全樣的10.863%，灰分高達62.36%。

表2 篩分浮沉試驗綜合報告

續表2 篩分浮沉試驗綜合報告

(2)如果將50～80 mm這部分物料(按產率8.5%計)先通過重介質淺槽系統排出矸石，則每年可釋放主洗重介質旋流器系統壓力25.5萬t。

(3)通過生產煤樣綜合分析報告表和0.5～50 mm自然級篩分浮沉試驗綜合報告表繪制的可選性曲線(圖1)可知：假定精煤灰分為10%時，理論精煤回收率為40%，δ±0.1含量為19%，則通過以上兩表及曲線所查的數據可評定此煤種為“優等”，可選性等級屬“易選”。

圖1 煤樣0.5～50 mm粒級可選性曲線

4 重介淺槽分選工藝應用現狀

伴隨著近幾年煤炭機械制造行業的發展，重介質淺槽分選排矸技術發展較快，在分選精度、處理量和耐磨材料的應用等方面都得到了較好的發展。目前，在我國重介質淺槽分選工藝已成功應用于煉焦煤選煤廠的原煤準備環節，并已在井下排矸方面得到了較好的應用。重介質淺槽分選機的優點是體積小、重量輕、處理量大、入料粒度范圍寬、運行平穩、噪聲低、事故率低、占地面積少及容易在井下和廠房內布置。該設備在山西焦煤集團其他3個子公司也得到了良好應用，以西山煤電應用最為廣泛[2，3]，尤其是通過對動篩系統進行改造后體現出明顯的優勢。重介質淺槽分選機與目前賀西礦使用的動篩跳汰機性能對比見表3。

表3 重介質淺槽與動篩跳汰機性能比較

5 重介質淺槽分選工藝的確定

5.1 采用淺槽的作用和優勢

(1)設計淺槽分選車間可借用現有正在運行的原煤動篩車間，對土建部分稍加改造，并擴建一跨廠房后即可使用。

(2)可實現所有洗煤設備自動化控制，節省人員配置，從而節省勞動成本。

(3)淺槽分選精度高，可提高精煤回收率，同時淺槽分選效率高。

(4)淺槽分選機+三產品重介質旋流器工藝流程，是目前我國選煤廠配套成熟、先進的工藝流程。

(5)工藝流程先進、高效、簡潔。淺槽分選機是一種先進、可靠、高效、生產管理方便、維修工作量小、能耗低的設備[5]。

5.2 選煤工藝

原煤經圓振篩篩分后，150 mm級以上經手選后進入破碎機，破碎后的物料與分級篩上50～150 mm級物料一起進入重介質淺槽分選機分選，選后塊煤經破碎機破碎后，與小于50 mm物料一同進入重介質旋流器系統。綜合考慮，入洗上限確定為150 mm，下限確定為50 mm。

改造后工藝流程如圖2所示。井下毛煤首先通過膠帶輸送機給入篩孔為150 mm的圓振動篩進行預先篩分，篩上物通過膠帶輸送機給入破碎機破碎至150 mm，然后給入淺槽分選機分選。圓振動篩篩下物進入篩孔為50 mm的振動分級篩，分級篩篩上物料進入重介質淺槽分選機。淺槽分選的精煤進入精煤脫介篩，脫介篩的篩上物破碎后通過膠帶輸送機運輸到主洗系統。淺槽分選機分選出的矸石經過矸石脫介篩脫介后進入原矸石系統。精煤脫介篩和矸石脫介篩一段的篩下合格介質進入合格介質桶循環使用；精煤脫介篩和矸石脫介篩二段的稀介質經磁選機回收后，合格介質給到合格介質桶循環使用；磁選尾礦通過煤泥泵打到旋流器組濃縮分級，旋流器底流給到高頻篩回收粗煤泥，旋流器溢流及高頻篩篩下水一起給到新建的深錐濃縮機濃縮，濃縮機底流由泵打到壓濾機脫水，濃縮機溢流及濾液作為循環水使用，系統達到洗水閉路循環。

圖2 重介質淺槽分選工藝流程示意

6 經濟效益

工藝改造后，原煤準備系統外排矸石帶煤率由5%降至0.5%，增加原煤產量2.10萬t/a；50～80 mm級物料由原進入主洗系統改為進入原煤準備系統預處理，節省了加工費；改造期間(3個月)原煤系統走旁路，造成大量矸石無法預先排出而進入主洗系統，造成洗選成本增加193.5萬元。根據以上幾方面的測算，工藝改造后可增收542.8萬元/a，其中損失193.5萬元，項目總投資1 897.41萬元，投資回收期為3.8 a。

7 結 論

賀西煤礦原煤準備車間將動篩排矸改造為重介質淺槽排矸后，有效提高了分選效率，降低了矸石帶煤率，提高了主洗系統的入洗能力。矸石帶煤率的降低還有利于矸石山的治理。技術改造后不僅可獲得可觀的經濟效益，而且減少了稀有煤炭資源的浪費。