汾西礦業選煤廠精煤配煤方案研究

王衛星

（汾西礦業（集團）有限責任公司煤質處，山西介休 032000）

汾西礦業煤炭資源豐富，品種齊全，品質優良，以其強粘結性、強結焦性、高熱強度和高流動度的焦化特性享譽海內外。在煉焦中起著骨架作用，有著不可替代性，是全國乃至世界的優質品牌煉焦煤。配煤主要是根據不同原料煤的硫分、灰分、揮發分、黏結指數、膠質層最大厚度、熱強度等指標的分析結果，研究配比，生產出上述指標及鏡質組反射率均符合用戶要求的精煤產品［1，2]。

1 基本情況及必要性

1.1 配煤系統基本情況

汾西礦業選煤廠配煤中心整個配煤工藝流程分為：精煤產品的存儲、精煤產品的配煤、配煤后產品的裝車三大部分。

（1）精煤產品的存儲流程。配煤中心精煤產品有三個來源：火車來煤、汽車來煤、本廠自洗精煤產品。入廠（或自洗）精煤產品根據灰分、硫分指標裝入不同的配煤倉中存儲。

（2）精煤產品的配煤流程。配煤倉共設6個，每個煤倉存儲能力6000 t。每個配煤倉下設4臺動態稱重式甲帶給煤機，其給料范圍從180～1500 t／h變頻無級可調。按照用戶對精煤產品的灰分、硫分等質量指標要求，由控制系統根據配煤比例調整各倉下給煤機的給料量，配好的精煤給入帶式輸送機運至裝車系統。

（3）配煤后產品的裝車流程。配好的精煤產品通過帶式輸送機運至火車快速定量裝車站、汽車裝車倉和現有鐵路裝車倉中。

配煤系統能將汾西礦業集團各選煤廠的精煤產品按照市場和用戶要求合理配煤，避免精煤重復洗選造成經濟損失，使煤炭資源得到合理有效利用，并且充分利用汾西礦業選煤廠優越的鐵路資源、倉儲資源和洗選資源的優勢，實現集團公司整體利益最大化。

1.2 配煤的必要性

（1）《商品煤質量管理暫行辦法》和 《山西省煤炭生產煤質管理暫行辦法》中對生產煤和商品煤的質量指標要求是，在中國境內遠距離運輸（運距超過 600 km）的煉焦煤需滿足發熱量（Qnet，ar）不小于 18 MJ／kg、 灰分（Ad）不大于 30%、硫分（St，d）不大于2%。汾西部分煤礦硫分一直在2%以上，并且用戶單位均屬遠距離區域，面臨著嚴重的銷售壓力。

（2）在脫硫方面，目前國內外常規的選煤技術均僅可脫除無機硫，對于有機硫含量高的煤，在洗選上暫無有效的、經濟的解決方法。

（3）硫分對產品售價的影響非常大，通過合理配煤，降低硫分，可以有效提高經濟效益。

綜上分析，為了滿足環保要求、解決銷售問題、提高經濟效益，需要研究配煤技術和配比，生產出質量合格、穩定的產品。

2 原料煤性質分析

2.1 煤質指標分析

按照國家煤炭分類標準，賀西精煤為焦煤、雙柳精煤為肥煤、高陽精煤為瘦煤，不同煤種的煤生產出的焦炭性質差別較大，雙柳和賀西精煤從煤種和硫分角度分析均較高陽精煤適合煉焦。3種煤的煤質分析結果見表1。從表中可以看出，高陽精煤硫分最高，膠質層最大厚度Y值、黏結指數G值和揮發分Vdaf值均較低，不適合于煉焦，但其灰分較低，可以與賀西、雙柳的優質精煤進行配煤。

表1 原料煤煤質指標表

2.2 巖相分析

煤巖分析鏡質組反射率分布能更好地反映煤的變質程度和結焦性能，煤的變質程度越高，鏡質組反射率越高，其分析在配煤煉焦生產中具有較高的使用價值［3]。表2為賀西、雙柳和高陽精煤的鏡質組反射率及其分布情況。三種煤均為單一煤種，標準差小于0.1。

表2 原料煤鏡質體最大反射率分析表

2.3 煤灰成分組成

煤灰是煤中礦物質在一定條件下經一系列分解、化合等復雜反應后的殘留物。煤中的礦物質包括：碳酸鈣、黃鐵礦和頁巖以及氯化物、無機硫酸鹽等微量成分。從表3可以看出，高陽、雙柳和賀西精煤灰成分中CaO的含量為4.87%、1.51%和1.07%，高陽精煤灰成分中CaO含量最高，為其他煤的3～4倍。在煉焦時，由于CaO的侵蝕作用，會加速焦炭與CO2的碳溶反應，造成焦炭熱反應性高，反應后強度降低［4，5]。

2.4 小焦爐試驗結果分析

對高陽、賀西和雙柳的精煤分別進行了小焦爐試驗，試驗設備為40 kg側裝式小焦爐，采用硅碳棒加熱，計算機控溫。試驗過程模擬生產大焦爐結焦過程，以焦炭轉鼓機械強度、反應性CRI以及反應后強度CSR作為評定指標，對原料煤的結焦性能作評價［6]。原料煤的小焦爐試驗結果見表4。

表3 原料煤灰成分分析

表4 原料煤小焦爐試驗結果

根據表4中小焦爐試驗結果，分析如下：

（1）賀西和雙柳精煤的耐磨強度達到了一級冶金焦的要求，高陽精煤的耐磨強度未達到三級冶金焦的要求。

（2）賀西和雙柳精煤的反應性CRI和反應后強度CSR達到了一級冶金焦的要求，高陽精煤的反應性CRI和反應后強度CSR未達到二級冶金焦的要求。

3 產品指標要求

（1）煉焦精煤：灰分不大于10%，硫分不大于1.3%，揮發分21%～25%，粘結指數大于80，膠質層最大厚度16～20 mm。

（2）焦炭強度指標（40 kg小焦爐試驗）：抗碎強度82.5%～85.5%，耐磨強度6.8%～8.5%，反應性16.5%～22.0%，反應后強度63.0%～68.5%。

（3）鏡質體反射率：1.34%～1.46%。

4 配煤方案

依據賀西、雙柳和高陽精煤煤質指標及客戶對產品的指標要求，制定出配煤方案：按照賀西精煤∶雙柳精煤 ∶高陽精煤=3∶3∶4的比例配煤。配煤產品的煤質分析和小焦爐試驗結果見表5、 表 6。

表5 配煤產品煤質指標

表6 配煤產品小焦爐試驗結果

根據表5和表6所示的煤質及小焦爐試驗結果，分析如下：

（1）從煤質指標檢測結果分析，配煤產品灰分9.83%、硫分1.28%、揮發分23.0%、粘結指數82、膠質層最大厚度17.5 mm，均達到了產品要求。

（2）從小焦爐試驗結果分析，配煤產品抗碎強度85.2%、耐磨強度8.2%、反應性20.8%、反應后強度63.8%，均達到了產品要求。

5 效 益

5.1 直接效益

按照市場售價，賀西精煤1550元／t、雙柳精煤1500元／t、高陽精煤 710元／t和配煤產品1320元／t，按3∶3∶4比例進行配煤，噸煤售價可提高120元／t，經濟效益顯著。

5.2 間接效益

通過利用賀西、雙柳和高陽精煤在煤質上的差異，發揮各自的優點，取長補短，解決了高陽高硫瘦精煤的遠距離銷售問題。

通過配煤，豐富了汾西礦業的產品種類，硫分1.3%的配煤產品廣受客戶歡迎，為集團公司的長遠發展貢獻了力量。

賀西、雙柳精煤屬稀缺煉焦煤資源，通過配煤更大程度地利用了稀缺資源，并將不太適宜煉焦的高陽精煤轉變為煉焦煤，提高了煉焦煤產量。

配煤產品滿足了 《商品煤質量管理暫行辦法》和 《山西省煤炭生產煤質管理暫行辦法》中對生產煤和商品煤的質量指標要求。

6 結 語

煉焦煤在冶煉過程中起著還原作用和骨架作用，目前及未來較長時間內，沒有任何一種資源可以完全替代煉焦煤。社會的基礎建設離不開鋼鐵，需求量不會因煉焦煤資源的短缺而減少。因此，將不太適宜煉焦的煤與內在煤質指標過剩的煤進行合理配煤，以達到增加煉焦煤資源的目的，有著顯著的經濟效益和社會效益。筆者闡述了煉焦精煤的配售方案，以此為思路，將來也可推廣至原煤的配洗。