原煤配洗最大產率分析

隋廣武

(淮南礦業集團望峰崗選煤廠，安徽 淮南 232046)

淮南礦區目前煉焦煤主要以氣煤、肥煤為主，屬低-中等灰分、低硫、高發熱量，是良好的煉焦配煤資源。為了順應國內形勢，整合資源、提高效率，淮河能源控股集團新建了年入洗能力為1 200萬t的中央型煉焦煤選煤廠—潘集選煤廠，集中入洗淮南本土煤礦煉焦煤。因入洗礦別較多，所以在實際生產過程中為了提升效益，要考慮最優煤炭洗選方案。關于多個礦別原煤洗選最大產率問題一直被討論，但是還沒有哪種實際做法達成普遍共識。

1 等λ最大產率原則

最大產率原則，亦稱等“λ”原則，是選煤工藝設計中的基本理論之一。也就是說在實際生產中各種原煤按照相同邊界灰分組織生產，最終精煤產率最大。但是在實際生產組織中要遵循此原則需要滿足以下條件[1]：

1)混合入洗，要保證參混的原煤具備同一密度級邊界灰分相同或者接近。

2)單獨入洗產品混合，若要在相同“λ”條件下入洗，則洗出的不同灰分產品要具備按照指定比例混合的條件。

2 分析對象確定

按照原煤灰分遞增的原則，從潘集選煤廠2018年和2019年部分月綜合數據中，分別選取6種有代表性的原煤數據進行對比實驗，為后面的模擬對比分析提供較為全面的原始數據。6種原煤具有如下特點：灰分逐漸遞增，相鄰兩種原煤煤質數據較為接近，洗選同一產品時部分原煤可選性差異較大。6種原煤全粒級浮沉數據見表1.

表1 原煤全粒級浮沉數據表

3 6種原煤的可選性差異分析

對6種原煤按照洗選精煤產品灰分為8%進行可選性評定，得到表2數據。

由表2可知，當洗選產品灰分為8%時，6種原煤的可選性差異大，其中原煤1、2、3比較接近，原煤4、5、6比較接近，原煤1、2、3和原煤4、5、6的可選性差異較大，這種煤質數據對后面的分析比較重要，會讓分析結果差異更鮮明。

表2 產品灰分為8%時的各原煤可選性情況表

4 分選密度±0.1含量和數量效率關系的確定

在模擬生產實際的分析中，要依照可選性對應精煤產率的經驗關系得出模擬的實際產率，為從生產實踐找到分選密度±0.1含量和數量效率的對應關系，選取了潘集選煤廠和望峰崗選煤廠的實際生產數據，見表3，考慮到兩級計算數據偏離實際較大，數量效率最高取98%，最低取90%進行計算。

利用表3的對應關系，繪制帶有數據標記的折線見圖1，再利用Excel工具得到數量效率對應分選密度±0.1的計算公式為：

圖1 δ±0.1含量和數量效率對應的曲線圖

表3 δ±0.1含量和數量效率的對應關系表

數量效率η=0.003x2-0.410x+101.5(x為分選密度±0.1)

考慮到實際生產過程中，數量效率大于98%或者低于90%時，波動很輕微，如果按照公式計算會出現計算數據偏離實際較大，所以在進行數量效率計算時，設定了上下限。

5 等產品灰分分選產率對比分析

把6種原煤倆倆組合，通過對比單洗和1∶1混洗條件下的理論和實際精煤產率的差值，尋找最優。組合原則為：既有煤質差異小的組合，也有煤質差異大的組合。最終確定了4種對比方案，見表4—8.

表4 用于分析產率的4組對比方案表

將上述4種對比方案的結果整理見表9.

由表9可知，方案3和方案4在原煤煤質條件差異較小的情況下，單洗和混洗精煤產率基本沒有差異；方案1有差異，但是差異不大，其中還出現了理論與實際結果相反的情況；方案4則表現出了巨大差異，其中混洗比單洗產率增大7.5%.

表5 產品灰分8%時方案1對比數據表

表6 產品灰分8%時方案2對比數據表

表7 產品灰分10%時方案3對比數據表

表8 產品灰分9%時方案4對比數據表

表9 4種方案產率對比表

6 等λ分選方案對比分析

在指定產品灰分的條件下，對符合等λ原則的原煤組合進行分析，然后再和等產品灰分原則下單洗和混洗進行理論產率和實際產率對比，等灰分情況下各原煤邊界灰分見表10.

由表10可知，原煤1、2在洗選精煤灰分為8%時，分選密度接近，邊界灰分接近，按照等λ原則適合按照相同密度進行混洗，也可以按照相同邊界灰分進行單洗后產品混合，均為產率最大。把原煤1、2按照1∶1數據復合，找出等λ條件下的邊界灰分為47.5%，具體結果見表11.按照分選密度±0.1含量與數量效率關系模擬計算實際精煤產率，見表12.幾種方案的精煤產率情況對比見表13.

表10 等灰分情況下各原煤邊界灰分表

表11 原煤1、2在不同分選方案情況下的理論產率表

表12 原煤1、2在不同分選方案情況下的實際產率表

表13 原煤1、2在3種不同分選方案情況下的產率對比表

從表11，12，13可以看出，3種分選方法理論產率和模擬的實際產率幾乎相等，但是等邊界灰分的產品灰分為7.99%，略低于另外兩種方法。

7 等λ分選方案特例分析

選取煤質性質差異較大的原煤3和原煤4，并按照1∶1進行數據復合，得到新的可選性曲線，在指定產品灰分為8%時，對應數據見表14.

由表14可知，原煤3、4在邊界灰分為21.69%時產率最大，在指定邊界灰分的條件下，原煤3、4的各項數據見表15.

表15 原煤3、4在邊界灰分為21.69%時數據表

表14 復合原煤在精煤灰分為8%時的數據表

原煤3按照灰分7.24%洗選，原煤4按照灰分8.85%洗選，產品按照1∶1混合，最終精煤灰分為8%，總產率為66.65%.

按照分選密度±0.1含量與數量效率關系模擬計算實際精煤產率，并同等灰分洗選結果進行對比，見表16.

表16 原煤3、4在3種不同分選方案下產率對比表

由表16可知，當同一密度級兩種原煤基元灰分差異較大時，按照等邊界灰分分選，理論精煤產率最高，實際精煤產率按照等灰分8%單洗，產品混合的精煤產率最高。

8 結 論

通過對等產品灰分分選條件下單洗和混洗的產率分析，以及等λ分選條件下產率情況，得出以下結論:

1)同密度條件下邊界灰分接近的兩種原煤，多種分選方案產率接近,等λ分選略占優。

2)等邊界灰分分選，當同一密度級兩種原煤基元灰分差異較大時，等λ分選理論產率最優，但是和等灰分混洗產率相差不大。

3)等產品灰分條件下分選，兩種原煤單洗還是混洗產率高，不是確定的，在不同條件下就會有不同的結果。

4)理論產率高的組合方式，因為受可選性的影響，實際產率未必高；反之同理。

5)煤質差異較小的(原煤灰分和可選性均接近)的兩種原煤，單洗還是混洗對產率基本沒影響。

6)煤質差異較大(原煤灰分和可選性差異均大)的兩種原煤，混洗效果要很大程度優于單洗；此外，混洗能夠優化總體可選性，拉回一部分副產品進入到主產品；且針對分選密度差異大的兩種原煤混洗，還能夠拉勻原煤對分選密度的需求；針對原煤灰分差異大的原煤，也能讓各種產品比例更加均勻，提升小時處理量。

7)等產品灰分條件下分選，原煤灰分差異小，可選性差異大，理論產率和實際產率出現反差，實際結果差異不大。

9 結 語

最大產率原則(等“λ”原則)是選煤工藝設計中的基本理論，但是在實際生產過程中，如果采用等“λ”原則，就要洗選多種品質的產品，最后還要進行配煤銷售。這需要選煤廠設計非常完備的倉儲和加量機構，在實際生產中很少采用這種方式，大多是按照等產品灰分原則進行洗選。

從理論分析結果可以看出，不同原煤混合入洗，或者單一原煤洗選不同品質產品都會產生可選性的差異，影響實際精煤產率，所以在洗選前要進行可選性評定和精煤產率預算，不能簡單的認為單洗產率高還是混洗產率高。另外，還要考慮不同原煤之間的分選密度、粒度組成及產品比例的差異，合理地組織混洗能夠優化這些因素，達到最優經濟效益的目的。