干法選煤技術(shù)在梨園河礦的推廣和應(yīng)用

田永義

(大同煤礦集團 軒崗煤電公司，山西 大同 034114)

2013年下半年以來，由于國內(nèi)煤炭市場疲軟，導(dǎo)致煤炭銷售困難，各大煤礦紛紛轉(zhuǎn)型發(fā)展。在這種形勢下，梨園河礦結(jié)合本礦井地質(zhì)條件差、原煤發(fā)熱量不穩(wěn)定和當(dāng)?shù)厝彼膶嶋H情況，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，符合用戶要求，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，經(jīng)過考察比較，決定安裝唐山市神州機械有限公司的復(fù)合式干法選煤設(shè)備。

1 復(fù)合式干法選煤方案的選定和分選原理

1.1 干法選煤方案的確定

根據(jù)梨園河礦產(chǎn)量和煤質(zhì)特征及現(xiàn)有場地、建筑、設(shè)備等實際狀況，對兩種洗選方式進行了方案比較。

1.1.1 干法選煤

優(yōu)點：能滿足中小煤礦對易選煤的處理要求；投資少，建設(shè)周期短，易管理；可省去濕法選煤脫水和煤泥水處理等工藝流程。

缺點：分選效率較低。

1.1.2 濕法選煤

優(yōu)點：分選效果好。

缺點：工藝流程復(fù)雜，占用場地面積大；需要大量的土建工程，建設(shè)周期長，施工困難；使用設(shè)備多，投資高；營運費用高。

根據(jù)以上對比，結(jié)合梨園河礦煤層實際情況，采用干法選煤技術(shù)較為適宜。實驗結(jié)果證明，梨園河煤礦舊存煤、篩下煤、篩上煤3種煤樣經(jīng)干選后，低位發(fā)熱量均達到21.74 MJ/kg以上，3種煤的排矸率平均為11%。調(diào)整排矸率后，可得到發(fā)熱量18.81～21.74 MJ/kg的動力煤，可適應(yīng)用戶對煤質(zhì)的不同要求。

1.2 干法分選原理

復(fù)合式干法選煤技術(shù)突破了國內(nèi)外傳統(tǒng)風(fēng)力選煤的模式，創(chuàng)造出一種分選原理獨特的新型選煤方法。復(fù)合式干法選煤是綜合了5種分選原理為一體的干式選煤方法。

(1)翻轉(zhuǎn)剝離分選：利用床面振動產(chǎn)生的慣性力，使下層靠近床面的物料由排料邊向背板方向運動，由于背板的阻擋，引導(dǎo)物料向上翻轉(zhuǎn)，此時密度小的煤炭優(yōu)先進入上層。上層物料受床面振動影響小，在重力作用和背板推力作用下，沿表層向排料邊下滑，通過排料擋板剝離出表層密度最小、灰分較低的部分精煤，其余物料繼續(xù)進行下一周期的循環(huán)運動。由于振動力和連續(xù)進入分選床的物料的壓力，使不斷翻轉(zhuǎn)的物料形成近似螺旋運動，向矸石端移動。因床面寬度逐漸減縮，表層煤不斷被剝離，物料受到多次分選，直到最后排出矸石和硫鐵礦。風(fēng)力的作用一方面加強物料松散，便于按密度分層，另一方面提高了物料流態(tài)化過程，加快了分離速度。分選原理見圖1。

圖1 干選機翻轉(zhuǎn)剝離分選原理示意

(2)自生介質(zhì)分選：復(fù)合式干選機入料粒度范圍為80～0 mm，而原煤中的細粒粉煤和床面上升氣流組成氣固兩相混合介質(zhì)，形成具有一定密度、相對穩(wěn)定的混合懸浮介質(zhì)層。密度小的煤懸浮于介質(zhì)層中，由排料邊排出，密度大的矸石則下沉到床面被運往矸石端。該原理和重介質(zhì)選煤原理相近。

(3)離析和風(fēng)力作用分選：在一個鐵桶里放入粒度大小不同的原煤，振動鐵桶后就會發(fā)現(xiàn)大粒度物料擠入上層，小粒度物粒漏到底層，這種現(xiàn)象叫做“離析作用”。同樣如果在鐵桶中放入不同粒度原煤，在鐵桶底部開很多小孔。鐵桶不動，只是通過小孔向上鼓風(fēng)，其結(jié)果是細粒煤被吹到上層，大塊煤落到下層，這是“風(fēng)力作用”。如果在振動力和風(fēng)力綜合作用下，物料會按密度分層，即煤在上層，矸石在下層。見圖2。

圖2 離析和風(fēng)力綜合作用現(xiàn)象

(4)高密度礦粒浮力效應(yīng)：床層底部高密度礦粒(矸石)相互擠壓碰撞產(chǎn)生浮力將低密度煤不斷擠出矸石層，從而使矸石產(chǎn)品得到凈化。

(5)床面上格條分選作用：床面上的平行格條形成多個平行槽體，使礦粒受到多次分選。其分選原理類似濕法搖床選煤。

上述5種分選原理都可選煤，若只單獨依靠一種方法效果都不好，而將其綜合為一體，則可達到世界風(fēng)力選煤技術(shù)領(lǐng)先水平。

2 影響復(fù)合式干法選煤機分選效果的主要因素

(1)入料粒度。入料粒度過大或過小都不利于干法分選。復(fù)合式干法選煤機主要是利用煤與矸石的密度差進行分選，一般小于8 mm的末煤不入選。8～70 mm干選后的精煤與小于8 mm的末煤混合后，作為產(chǎn)品銷售。

(2)入料水分。入料水分也是影響復(fù)合式干法選煤機分選效果的主要因素。當(dāng)入料水分大時，不僅會堵塞篩面篩孔，而且會降低篩機的運行速度，會降低風(fēng)對物料的作用力，從而影響分選效果。

以上兩個因數(shù)是制約干法選煤機正常運轉(zhuǎn)的首要條件。梨園河礦的原煤平均粒度在50 mm，且井下煤層構(gòu)造比較硬，煤炭疏水性強，水分最大時不到7%，所以符合干法分選條件。

3 分選效果

推薦安裝的復(fù)合式干法選煤機生產(chǎn)能力為300萬t/a，年工作330 d，每天工作16 h，兩班作業(yè)，一班檢修。2013年11月開始籌建，2014年4月施工完畢，同年5月3日開始試生產(chǎn)。一個月的試運行效果明顯，特別是在不控制綜采放頂、提高回采率的情況下，出井毛煤含矸石明顯增加，但是分選效果也很好，達到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，完全能夠滿足電廠的煤質(zhì)要求。表1及圖3是試驗過程中的10組數(shù)據(jù)對比。

圖3 干法分選前后煤炭發(fā)熱量對比

表1 原煤干法分選后的質(zhì)量變化情況

4 效益分析

(1)加工成本。干法分選成本見表2。

表2 干法分選成本情況

注：月計劃入選原煤20萬t，生產(chǎn)25 d，日生產(chǎn)時間16 h，日入選原煤8 000 t，回收率90%，設(shè)備總功率N=1 684.88 kW，功耗系數(shù)0.8，高峰和低谷平均電價0.6元/(kW·h)。

根據(jù)表2計算得月加工費用：18萬t×4.63元/t=83.34萬元。

(2)熱值增收。月入選20萬t原煤，根據(jù)選出率90%計算，月選出精煤20萬t×90%=18萬t。原煤經(jīng)過分選后平均熱值提高了2.43 MJ/kg(582 kcal/kg)，按照產(chǎn)銷平衡計算，根據(jù)與同華電廠結(jié)算合同，發(fā)熱量每增加或降低4.18 kJ/kg(1 kcal/kg)，獎勵或扣款0.10元/t，則每月熱值增收：18萬t×0.10元/t×582=1047.6萬元。

(3)月節(jié)約運費。該礦商品煤全部由汽車運輸，運往同華電廠的運費為28.3元/t，計算每月節(jié)約運費：28.3元/t×(20萬t×10%)=56.6萬元。

5 結(jié) 語

(1)干法選煤解決了本礦煤炭的滯銷問題；

(2)優(yōu)化了本礦的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)不同用戶的需求；

(3)干法選煤工藝簡單、經(jīng)濟效果明顯；

(4)適應(yīng)本地區(qū)缺水的生產(chǎn)條件；

(5)適應(yīng)環(huán)保要求，可有效降低原煤中的無機硫；

梨園河礦應(yīng)用干法選煤技術(shù)后，不僅提高了經(jīng)濟效益，而且在市場不景氣的情況下穩(wěn)定了煤質(zhì)，保住了用戶，確保了公司長遠發(fā)展。