淺槽分選工藝在玉溪選煤廠的可行性研究

翟瑞乾

(山西蘭花科創 玉溪煤礦有限公司，山西 晉城 048214)

玉溪煤礦隸屬于山西蘭花科創玉溪煤礦有限公司，位于山西省南部樊莊普查區東南部。玉溪選煤廠為煤礦配套選煤廠，設計生產能力2.40 Mt/a。設計選煤工藝為：80 ～13 mm塊煤采用重介質淺槽分選機分選；13～6 mm末煤采用無壓三產品重介旋流器分選；1～0.25 mm粗煤泥采用TPS分選；0.25～0 mm細煤泥采用濃縮+壓濾機+煤泥干燥聯合回收工藝；6～0 mm粉煤直接旁路，摻入末原煤銷售[1]。

玉溪煤礦為瓦斯突出礦井，采用一次采全高的綜采工藝，開采過程中會有夾矸層混入毛煤中，導致毛煤質量差且不穩定。隨著原煤質量變差，塊煤中夾矸量大、灰分較高，無法滿足用戶需求，成為制約選煤廠擴大規模、提高效益的技術瓶頸。為此，必須對選煤廠塊煤分選工藝系統進行改造。為保證改造工程的順利實施，對改造的可行性進行了必要的研究。

1 煤質分析

玉溪煤礦煤質為低中灰、特低硫、低中磷分、特低揮發分、高固定碳、特高熱值的無煙煤，具有熱穩定性好、對CO2反應性較弱、可磨性較差、灰軟化溫度較高、精煤回收率良好等特性。洗選后塊精煤可作氣化用煤和合成氨用煤；末精煤作為高爐噴吹和燒結用煤。末原煤可作優質動力用煤。玉溪煤礦原煤粒度組成見表1。

表1 原煤粒度組成

由表1可知，原煤中大于13 mm粒級的產率為47.92%，說明塊煤含量大，且大于13 mm各粒級產率隨粒度減小而降低；小于13 mm各粒級的產率無明顯變化規律；3～0.5 mm粒級產率較高，6～3 mm粒級產率較低；各粒級灰分無明顯變化規律。

原煤80～13 mm粒級浮沉試驗結果見表2。

由表2可知，原煤80～13 mm粒級中，1.4～1.5 g/cm3密度級含量最高，小于1.40 g/cm3密度級含量較高，小于1.50 g/cm3密度級含量達76%以上，灰分較低；1.6～2.0 g/cm3密度級含量小；大于2.0 g/cm3矸石含量變多。浮沉煤泥量不大，但灰分較本級原煤灰分高，說明矸石有泥化現象。

表2 原煤80～13 mm粒級浮沉試驗表

根據表2繪制的80～13 mm級原煤可選性曲線見圖1。

圖1 原煤80～13 mm粒級可選性曲線

由圖1可以看出，對于80～13 mm級原煤，當理論分選密度小于1.50 g/cm3時，δ± 0.1含量大于30%，屬于難選或極難選煤；當理論分選密度為1.50～1.70 g/cm3時，δ± 0.1含量在10%～20%，屬于中等可選煤；當理論分選密度為1.70～2.0 g/cm3時，δ± 0.1含量小于10.0%，屬于易選煤。

2 塊煤分選設備對比

目前，國內選煤廠使用的塊煤分選設備主要有動篩跳汰機、重介質斜輪/立輪分選機以及重介質淺槽分選機[2-3]。

2.1 動篩跳汰機

動篩跳汰機主要依靠篩板在水中的跳動，是一種跳汰分選設備。其工藝簡單、耗水量小、生產成本低，但存在如下明顯的缺點[4-5]：

(1)對原煤水分有要求：若入洗原煤水分大，動篩跳汰機的洗水濃度在短時間內會變得黏稠，造成分選效果變差。

(2)對原煤矸石量有要求：若原煤煤質不穩定，矸石含量突然變大，則動篩跳汰機的處理能力不能滿足要求。

(3)對操作人員有要求：由于動篩跳汰機自動化水平低，基本依靠司機操作，隨意性較大，難以提高分選效率。

該設備的分選粒級為300～25 mm，通常用于大塊煤的排矸，以機械方式代替人工手選，也不適合本礦原煤對洗選精度的要求。

2.2 重介質斜輪/立輪分選機

重介質斜輪/立輪分選機作為塊煤分選設備，具有分選粒級寬(300～13/6 mm)、分選精度高的特點。但近年來在我國已很少使用，主要原因在于其設備體積過于龐大，結構復雜，提升矸石方式與動篩相同；另外，設備維護困難，不便于工藝布置，配套系統復雜，生產費用偏高；同時由于技術更新不足等原因，也影響了它的推廣使用。

2.3 重介質淺槽分選機

重介質淺槽分選機是專門用于處理塊煤的高效分選設備，近年來廣泛應用于選煤廠的塊煤分選作業。淺槽分選機的分選原理是利用煤和矸石密度的不同，在相對靜止(非脈動水流)的重介質懸浮液中自然分層。該設備具有以下特點[6-12]：

(1)具有重介質選煤的優點，分選效率高，分選粒度范圍寬(200～13 mm)，自動化程度高，懸浮液密度可自動調節等。

(2)分選時間短，可減少矸石泥化現象，運行平穩，可以認為是相對靜態分選，避免了煤和矸石的擠壓碰撞，減輕了次生煤泥量，降低了煤泥水回收環節的負擔。

(3)循環介質量小，塊煤入洗、脫介和回收較容易，介耗較低。

(4)噪聲小，事故率低，結構簡單，易于操作和維護；易損件為刮板，更換方便；設備體積較小，廠房體積小，投資較低。

結合以上對三類設備性能的分析，由于玉溪選煤廠入選原煤中的矸石存在泥化現象，擬采用淺槽重介質分選機對 80～13 mm粒級塊煤進行分選。

3 塊煤分選方案

經原煤預先分級篩分級，分級粒度為80 mm，篩上大于80 mm塊煤進入手選帶式輸送機進行檢查性手選揀雜后，破碎至小于80 mm摻入塊煤原煤。篩下小于80 mm原煤進入雙層原煤分級篩，上層為13 mm分級，下層3 mm脫粉。將原煤分成80～13 mm塊煤、13～6 mm末原煤和6～0 mm粉煤。80～13 mm塊原煤由帶式輸送機運至主廠房分選；13～6 mm末原煤可由帶式輸送機運至主廠房分選，也可運至末煤儲煤場儲存；6～0 mm粉煤由帶式輸送機運至末煤儲煤場儲存。

80～13 mm塊原煤進入塊煤脫泥篩進行預先脫泥(3 mm)，篩上物料進入淺槽分選機分選，篩下物料進入塊煤煤泥水桶。塊原煤經淺槽分選出塊精煤與塊矸石產品；塊精煤經雙層脫介篩脫水脫介分級后，篩上80～13 mm塊精煤進入塊精煤膠帶，再經分級篩分級為80～25 mm洗混中塊、25～13 mm洗小塊兩種產品；下層篩上13～1 mm淺槽末精煤經轉載刮板輸送至中煤離心機進一步脫水，脫水后的產品進入混煤膠帶。塊矸石經脫介篩脫水脫介后，直接進入矸石膠帶。

塊精煤脫介篩篩下合格介質除小部分分流至塊煤稀介桶外，大部分返回塊煤合格介質桶；塊矸石脫介篩篩下合格介質返回塊煤合格介質桶循環使用，篩下稀介質與塊精煤篩下稀介質以及分流的合格介質自流到塊煤稀介桶，經泵送至塊煤磁選機磁選；磁選精礦返回塊煤合格介質桶，磁選尾礦自流至塊煤煤泥水桶。

4 經濟效益分析

采用重介質淺槽分選機分選后，80～13 mm粒級塊煤總產率為39.35%，發熱量為26.65 MJ/kg。其中80～25 mm洗中快產率為29.87%，25～13 mm洗小塊產率為9.48%。數據表明，淺槽分選機可提高塊煤產量，實現企業效益最大化。

5 結 語

經過對玉溪煤礦原煤性質以及塊煤分選技術可行性的分析，最終采用重介質淺槽分選機對80～13 mm粒級原煤進行分選，可以有效提高分選效率，降低矸石帶煤量。同時由于其自動化程度高，易操作和維護等特點，降低了工人勞動強度，改善了工作環境，增加了企業經濟效益，實現了節能減排。