淮北礦業動力煤洗選發展歷程與技術展望

張 偉，歐戰備

(淮北礦業股份有限公司 煤炭運銷分公司，安徽 淮北 235000)

淮北礦業集團公司是國家14個大型煤炭生產基地之一，礦區煤炭儲量豐富，煤種齊全，煤質優良。公司洗選加工規模經歷了從小到大的發展過程。20世紀90年代以前，公司以“洗煤保鋼”為重點，先后建立了蘆嶺、淮北、石臺、臨渙等煉焦煤選煤廠；90年代以后，為適應市場需求，提高商品煤質量，對袁莊、朱仙莊等老廠進行改造，與礦井同步建設了祁南、桃園、鄒莊等動力煤選煤廠。近年來，隨著國家對環境保護要求日益嚴格，煤炭清潔高效利用對商品煤質量要求越來越高，動力煤洗選技術、工藝與裝備的發展迎來更為廣闊的空間。

1 動力煤分選的發展歷程

淮北礦業煤層賦存條件較差，開采條件復雜，礦井規模偏小。開發初期，開采賦存條件相對較好的煤層，采用炮采工藝，原煤經地面篩選后灰分較低(約21%)，可以滿足當時的市場需求。20世紀90年代以來，隨著綜采、綜放采煤方法的投入，煤層頂底板矸石混入，造成原煤灰分升高，原煤直銷無法滿足用戶對質量的要求，礦區建立動力煤選煤廠是滿足礦井生產、市場對煤質要求順暢對接的必然要求。

礦井早期將篩分作為地面系統的降灰手段，采用50×200 mm以上的固定篩(條縫篩)作為主要篩分設備，但固定篩存在篩分效率偏低、篩孔尺寸偏大的問題。伴隨著礦井原煤灰分逐步升高，采用固定篩無法滿足降灰要求，篩分設備經歷了從固定篩到振動篩、博后篩幾個不同階段，篩板孔徑規格演變至當前的50 mm。篩分仍是把控礦井原煤粒度規格及質量的重要手段。

1996年以后，煤炭市場供大于求，為滿足市場需求、提高商品煤質量，淮北礦業動力煤洗選進入了快速發展階段。1997年對袁莊選煤廠進行改造；1998年，朱仙莊礦煤質發生變化，選煤廠增建了篩分車間，分級入選生產動力煤；同年，岱河、祁南礦動力煤選煤廠開始籌建，分別于1999年6月、2001年底投產；2000年、2005年、2007年、2012年，又分別與礦井同步新建了朔里、桃園、楊柳、鄒莊礦選煤廠。伴隨著國家去產能政策的實施，袁莊礦于2016年10月停產，袁莊選煤廠相應關閉。

經歷20 a的發展，淮北礦業動力煤洗選加工從無到有，規模逐漸壯大。截止目前，公司已有動力煤選煤廠6座，設計入選能力1 360萬t/a。

2 選煤工藝的發展

淮北礦業動力煤選煤工藝經歷了全粒級入選到分級入選及當前的脫粉入選，選煤方法相繼采用了跳汰選煤、螺旋滾筒—自生介質、旋流器選煤、斜輪重介選煤、兩產品重介旋流器與現在的無壓給料三產品重介旋流器選煤。此外，公司還推廣了干選預排矸工藝、煉焦煤選煤廠洗動力煤的工藝靈活性改造。礦區動力煤洗選工藝的持續發展，為公司動力煤生產、產品質量保證奠定了堅實基礎。

2.1 入選粒度

(1)全粒級入選。1996年后煉焦煤市場飽和，朱仙莊選煤廠由生產煉焦煤改為生產動力煤，原煤全粒級入選，煤泥量相對偏高。

(2)分級入選。1998年，朱仙莊選煤廠在原有煉焦煤洗選工藝的基礎上增建了二次篩分系統，實現動力煤分級入選。后期建設的動力煤選煤廠均采用二次篩分工藝，塊煤分選精煤與末煤摻合為最終商品煤。

(3)脫粉入選。2015年，朱仙莊選煤廠采用弛張篩替代原先普通強力篩，篩分下限降至4.5 mm，篩分效率達70%以上，實現脫粉入選，煤泥產率降低，電耗降低，運行成本下降，增效明顯。此后，祁南、桃園、鄒莊選煤廠又采用6臺弛張篩進行原煤深度篩分改造，降低了動力煤選煤廠的煤泥產率，提高了商品煤產量。

2.2 選煤方法

(1)螺旋滾筒選煤。淮北礦業第一座動力煤選煤廠——袁莊礦選煤廠，1997年對原有全粒級跳汰選煤工藝進行了改造，采用梯流篩6 mm分級，塊煤經螺旋滾筒—自生介質旋流器分選，末煤作商品煤，于1998年元月投產。該工藝具有流程簡單、建設快、循環水量低、加工費用低等優點，但分選精度不高，廠型規模不宜過大。

(2)跳汰選煤。2008年，袁莊選煤廠恢復跳汰選煤工藝。1999年、2010年投產的岱河、楊柳選煤廠均采用兩產品跳汰排矸工藝。跳汰選煤系統簡單，加工費低，對入選原煤粒度、水分適應性強，易選煤排矸宜采用該方法。

(3)斜輪重介選煤。1998年籌建的祁南礦選煤廠，采用塊煤(+13 mm)斜輪重介分選工藝流程，2001年投入運行。斜輪重介選煤具有分選精度高、工藝相對簡單等優點，但分選下限不宜過低，作為動力煤排矸工藝，高密度懸浮液的配置問題、受困于篩分效率不高造成的懸浮液粘度過高，進而造成分選效果下降等問題為當時的主要難題。

(4)有壓兩產品重介選煤。1998年籌建的朔里選煤廠，是引入全套朗艾道模塊式選煤廠。選煤廠于2000年投產，80～13 mm塊煤采用有壓兩產品重介旋流器分選工藝，該工藝簡單、建設投產快、加工費用低，但降灰約2～5.0個百分點，產品提質幅度小。

(5)無壓三產品重介質選煤。桃園選煤廠于2005年籌建，在行業內首家在動力煤洗選中采用無壓三產品重介旋流器分選工藝，實現低密度懸浮液達到高密度分選目的，具有矸石純凈、操作簡單、脫介容易等優點。該工藝先后在祁南選煤廠、朱仙莊選煤廠、鄒莊選煤廠改造或新建中應用推廣。

(6)干法選煤。在高含矸原煤的許疃、孫疃等6對煉焦煤入洗礦井配置了塊煤復合干法排矸工藝系統。作為選前預排矸工藝，該系統可以降低礦井原煤灰分約1～3個百分點。復合干法選煤工藝簡單、沒有煤泥水處理系統，但分選精度不高，對入料原煤水分適應性差。

(7)煉焦煤選煤廠兼顧洗選動力煤。2015年、2016年，為應對煤炭市場下行，公司先后對淮北選煤廠、臨渙選煤廠進行動力煤洗選系統改造，以滿足生產動力煤的要求，實現煉焦煤選煤廠可以根據效益與資源狀況 “宜精則精、宜動則動”，滿足“精動轉換”的生產要求，功能更加靈活。

2.3 脫水工藝及裝備

淮北礦業動力煤選煤廠采用“原煤二次篩分，塊煤重介精選，粗煤泥斜管濃縮沉降離心機回收，尾煤泥濃縮壓濾脫水” 聯合工藝流程。塊精煤采用弧形篩+直線振動篩+立式刮刀卸料離心機處理，水分約5%～6%；粗煤泥采用沉降過濾式離心機脫水，水分約14%～18%；尾煤泥采用隔膜壓濾機脫水，水分約20%～24%。動力混煤由塊精煤、粗煤泥、末煤摻混組成，綜合水分約5%～8%。

3 技術發展展望

3.1 脫粉入選的必要性

原煤脫粉入選取決于原煤質量、煤炭產品定位，關系到洗選加工費高低和企業的綜合經濟效益。原煤脫粉入選可以降低進入洗選系統的細粒級物料，對降低煤泥量、減少藥劑消耗、減輕煤泥水環節壓力及節省洗選加工費用均有利，在低熱值混煤與高熱值混煤市場價格差異不大的情況下，脫粉入選的經濟效益是明顯的。近年來，弛張篩在淮北礦區的成功應用，解決了原煤深度篩分的難題，篩分下限降至4.5 mm，朱仙莊、祁南、鄒莊等選煤廠脫粉入選后，效益增加顯著。

3.2 煤泥分選技術有待完善

淮北礦業動力煤選煤廠粗煤泥均采用斜管濃縮機濃縮后經沉降離心機脫水回收的工藝，主要原因是經重介旋流器分選后，精煤、中煤磁尾系統脫介后煤泥灰分不高(與商品煤灰分接近)，可以直接截粗脫水回收摻入商品煤。考慮國家供給側結構性改革的推進，加上環境保護要求日益嚴格，部分省份已經對高灰分動力煤進行限制，煤炭產品質量需要進一步提高，要求洗選工藝可以實現產品“無極調灰”功能。當前公司動力煤選煤廠中的粗煤泥均采用直接回收工藝，如下階段煤炭產品熱值提高，動力煤選煤廠需探討商榷是否需要在煤泥環節采用分選工藝技術改造，在滿足產品質量合格的前提下，以實現產率最大化，同時要兼顧洗選綜合效益最大化。

3.3 質量智能閉環控制有待突破

重介選煤工藝早已實現自動控制，但智能化控制水平有待進一步發展。選煤廠重介系統密度控制僅實現了自動跟蹤調節階段，產品質量控制一直為人工操作，存在質量控制滯后的現象。近年來，在線測灰儀在淮北礦業成功應用，可以實現洗后混煤質量的在線實時監測，將其與原煤入選量在線調節、密度自動跟蹤技術相結合，進而達到選煤廠質量智能閉環控制、精細化洗選的目的。經過1 a的摸索與改進，渦北煉焦煤選煤廠重介精煤灰分已實現智能閉環控制。當前，朱仙莊選煤廠已將產品質量智能閉環控制納入密度控制改造中，并正在不斷完善調試，如改造成功，具有廣闊的推廣應用前景。

3.4 煤炭產品降水技術任重道遠

產品灰分為動力煤選煤廠質量控制的重點，而水分對動力煤熱值的影響同樣重要。例如，淮北礦區煤炭產品水分每變化一個百分點，會影響商品煤熱值約250.80 J/g，對提升商品煤質量而言，降水亦是重要的。當前公司動力煤選煤廠產品水分高低與物料的粒度組成、入洗比例、產品環節、脫水設備工況等有關，在現有工藝、裝備下降低煤炭產品水分沒有有效的手段，而是否引入干燥技術需從經濟性慎重斟酌。對煤炭產品而言，降水技術的發展任重而道遠，亟待實現新的突破。

3.5 動力煤洗選工藝亟待優化

當前公司動力煤選煤廠主導的分選工藝為無壓給料三產品重介旋流器分選，工藝相對單一，但存在系統懸浮液循環量大、高壓力分選、磨損大、脫介及磁性物回收設備配置能力大等問題，造成洗選成本增加。在末煤不入洗的情況下，重介淺槽洗選下限已達到6 mm，加上弛張篩已解決了原煤深度篩分的難題，重介淺槽洗選工藝替代無壓給料三產品重介旋流器工藝，可以減少系統懸浮液循環量、降低管路磨損、減輕介質回收負荷、節省電力能耗、降低洗選加工費用?？紤]動力煤洗選以排矸為主要目的，采用重介淺槽洗選，唯一需要探討論證的是如何保證懸浮液密度穩定在1.8 kg/L以上。此外，公司于2016年委托唐山神州公司對祁南、朱仙莊兩礦原煤采用ZM礦物型高效分離機進行工業性試驗，原煤灰分40%左右，分選產品質量要達到19.65～20.90 kJ/g的要求。相比濕法分選，該工藝沒有煤泥水處理工藝，但帶來粉塵處理面臨的環保問題。動力煤分選采用何種類型裝備來優化工藝流程是個系統工程，需從技術、經濟、環保等方面綜合論證。

3.6 煤矸智能分選系統有待推廣

淮北礦區部分礦井仍設置原煤一次篩分、手選工藝，存在用工多、勞動量大、工作環境差、安全系數低、手選效果差等問題。采用煤矸智能分選系統完全可以替代手選工藝環節。2017年，公司已組織人員進行多次論證，調研煤矸智能分選技術；2018年9月，智能干選機在孫疃礦成功應用，解決了傳統手選現場的環境污染問題，替代手選工27人，矸石帶煤小于2%，分選指標較好。目前，許疃礦地面系統改擴建、信湖礦新建地面系統擬采用智能干選系統替代手選環節。

4 結 語

歷經20 a的發展，淮北礦業公司已形成具有自身特色的動力煤洗選加工體系。下階段，淮北礦業將搶抓國家發展新機遇，結合煤炭產品市場定位，優化適應煤質變化、經濟效益佳的動力煤洗選工藝組合，力爭在脫粉入選、智能化建設、粗煤泥分選等領域實現新的突破，實現煤泥減量化生產、洗選綜合效益高、環境污染少的目標。