干選預排矸工藝在煉焦煤選煤廠的應用

谷 林

(淮北礦業有限責任公司 臨渙選煤廠，安徽 濉溪 235141)

1 概 述

淮北礦業集團公司臨渙選煤廠年入洗能力1 600萬t，采用全重介質分選工藝，分東、西兩個獨立廠區，下轄6個分廠。各個分廠預排矸后的物料進入重介質分選工藝，6個分廠除一個采用跳汰預排矸外，其余均采用干法排矸。干法分選車間，作為選煤廠入洗原煤的初步加工，通過預排矸，可以減少進入重介質系統的矸石量?？梢哉f干選效果的好壞決定了入洗原煤的性質，如若入洗原煤性質差，或干選廠的排矸效果差、煤泥含量大等，無疑會對臨渙選煤廠入洗原煤的洗選效率產生重大影響。

2 預排矸的必要性

2.1 青東礦原煤分析

青東礦是臨渙選煤廠入選原煤來煤礦井之一，井田面積57.85 km2，地質儲量4.7億t，可采儲量1.7億t。煤種以低硫、低—特低磷、中灰、中—高揮發分、中高—高熱值的焦煤為主，肥煤次之，具有良好的結焦性能，其精煤可作為較理想的煉焦用煤，礦井年設計能力180萬t。原煤浮沉組成見表1。

表1 青東礦原煤浮沉組成

從表1中可以看出，大于1.8 g/cm3密度級累計產物的含量已經達到42.62%，小于1.4 g/cm3密度級產率34.17%，灰分為10.61%。低灰分產率低，高灰分產率高，中間密度級產物灰分偏高，分選出合理的產物比較困難。

2.2 重介質旋流器參數

重介質工藝采用的是無壓入料三產品重介質旋流器作為主選設備，其選型需要確定的主要環節是合理確定旋流器的處理能力及介質循環量。重介質旋流器的處理能力雖然與第一段旋流器的直徑有正相關性，但在很大程度上又會受到第二段旋流器處理能力的制約，因為介質循環量是第一段圓柱旋流器和第二段圓錐旋流器工作所需介質循環量的總和。重介質旋流器的處理能力與結構參數關系經驗公式如下：

Q1=A1D2.5

(1)

Q2=A2D2

(2)

式中：Q1——進入旋流器的懸浮液流量，m3/h；

Q2——進入旋流器的煤量，t/h；

A1——系數，一般取700～800；

A2——系數，一般取200。

一般根據式1和式2就可計算出重介質旋流器的處理能力和循環懸浮液量，但是，這個數值還要考慮旋流器的結構參數——錐比及入選原料的煤質浮沉特性等因素。因為錐比的大小，對旋流器溢流和底流的數量分配有很大影響。錐比一般在0.5～0.8范圍內選用，在不同的錐比取值條件下，溢流、底流量分配的比例關系也不同，可以通過下面的經驗公式表示：

i=du/do

(3)

(4)

式中：i——錐比；

du——旋流器底流口直徑，mm；

do——旋流器溢流口直徑，mm；

Qu——旋流器底流量，m3/h；

Qo——旋流器溢流量，m3/h；

k——系數，可取1.1；

三產品重介質旋流器第一段分選出精煤產品，第二段再分選出中煤和矸石。鑒于該廠原煤浮沉資料顯示，輕、重產物比例倒置現象嚴重，如果分選出灰分為10%的精煤，第一段旋流器的底流產物(中煤+矸石)即第二段的入料，產率高達70%。即使將第一段旋流器的錐比取最大值(0.8)，根據前面的經驗公式初步估算，三產品旋流器的實際處理能力至少比設備的額定處理能力減小50%。這樣計算出來旋流器的選型需要增加1臺，或者選用更大直徑的旋流器；如此經濟上不合理，工藝系統也會更復雜。

3 干選預排矸

3.1 干法分選工藝

為了給重介質分選工藝提供更好、更穩定的煤源，2018年青東礦分選廠進行了技術改造升級，工藝流程見圖1。原煤來料經過13 mm分級，篩上物料進入干法分選機，篩下物料進入分選機選出的混煤產品，最終進入出廠膠帶，運輸至臨渙選煤廠，做為重介質分選的原料煤。干法分選機分選出精煤、中煤、矸石3種產品，中煤和精煤混合進入同一臺膠帶輸送機，矸石做為最終產品與除塵器收集到的煤塵混合進入矸石倉。

圖1 干法分選工藝流程示意

3.2 干法分選效果

為了評估改造完成后的設備運行效果，對兩臺干法分選機的分選效果進行了采樣檢查，采樣地點分別是干法分選機對應的原煤入料，分級篩上物料、篩下物料，分選矸石、精煤(此處是指分選后精煤和中煤混合在一起的產品)等。檢查結果為：入料灰分52.55%，篩下物料灰分46.32%，篩上物料灰分74.20%。由此可以看出，一階段原煤的灰分變高，煤質情況更差；同時根據入料和分級篩篩下、篩上3種樣品的灰分可計算出篩下產品占77.6%，篩上產品占22.4%。干選機分選結果見表2。

由表2可以看出，干選機入料中大于1.8 kg/L密度級含量為84.47%，灰分為85.42%，矸石含量特別高；如果將這些含有大量矸石的原煤直接給到重介質系統，會給重介質分選帶來較大的危害，對分選效果、設備使用壽命和煤泥水處理系統都有較大的影響。通過復合式干法分選機處理后排出的矸石灰分為88.12%，排出的矸石量占干法分機入料量的65.18%。精煤和中煤混合物料的灰分為55.89%，占干法分選機入料量的34.82%。根據表1浮沉資料計算出的分配率，繪制出分配率曲線，見圖1，可得出干選機分選的可能偏差為0.068 kg/L。

表2 干選機分選結果

圖2 分配率曲線

4 結 論

通過對青東礦煤質資料的分析，因地制宜選擇了干法分選機進行預排矸處理工藝，預先排出了占原煤量14.59%的矸石，減輕了重介質旋流器的處理負擔，使旋流器的參數設定更加合理，分選效果有了更好的保證。同時通過干法分選排除矸石后，減少了矸石進入煤泥水系統，減輕了后序的浮選和煤泥濃縮壓濾系統負荷。青東礦干法分選廠噸原煤電耗為2.61 kW·h，而重介質系統噸原煤電耗為7 kW·h。以青東礦年產原煤180萬t計算，干法預先排除矸石可以節約電耗115.29萬kW·h。青東礦通過采用干法分選機預先排矸達到了一舉三得的效果，為具有相似煤質情況的煉焦煤選煤廠的工藝設計提供了可借鑒案例。