不連溝選煤廠末煤工藝流程升級研究

魏占強

(內蒙古蒙泰不連溝煤業有限責任公司選煤廠，內蒙古 鄂爾多斯 010303)

內蒙古蒙泰不連溝煤業有限責任公司選煤廠(以下簡稱“不連溝選煤廠”)是中國華電集團公司第一座千萬噸級礦井型動力煤選煤廠，該選煤廠洗選能力為15 Mt/a，主要洗選煤種為長焰煤。入洗原煤全水分小于14%，灰分小于36%，揮發分小于42%，硫分為1.2%，發熱量小于15.43 MJ/kg，屬高灰、低硫煤。

1 生產現狀

不連溝選煤廠選煤工藝為150～13 mm粒級塊煤重介淺槽分選，小于13 mm粒級末煤不入選；3～0.25 mm粒級的粗煤泥采用分級旋流器和煤泥離心機脫水回收；小于0.25 mm粒級細煤泥采用加壓過濾機和快開式板框壓濾機聯合脫水回收。主要產品有150～50 mm粒級大塊精煤，50～13 mm粒級洗精煤和小于13 mm粒級混煤[1]。

不連溝選煤廠由于入洗原煤煤質有了較大變化，小于13 mm粒級末煤不分選無法確保產品質量。因此，必須升級改造末煤洗選工藝，才能提升選煤廠洗選產品市場競爭力，更好滿足客戶需求，給公司創造更大的效益，同時更加適應國家環境保護及節能減排政策。

2 末煤可選性分析

2.1 篩分試驗

不連溝選煤廠原煤篩分試驗結果見表1。

表1 原煤篩分試驗結果

從表1及表2的原煤篩分資料分析，入選原煤有如下特點：

(1)原煤灰分為30.69%，屬中灰原煤，硫分0.9%，為低硫原煤。

(2)大于50 mm塊煤產率為21.63%左右，可見矸石產率為3%，塊煤含量大，矸石含量較大。

(3)原煤中50～0.5 mm各粒級的含量隨粒度減小而降低，說明原煤不易碎。

(4)13～0 mm末煤含量占50.68%左右，且灰分較高。

(5)小于0.5 mm粒級含量7.103%，灰分24.61%，低于原煤灰分，說明高灰細泥含量少，矸石不易碎，但在煤泥脫水回收環節上也要充分考慮煤質變化對設備處理能力的影響。

表2 0.5～0 mm粒級小篩分試驗

2.2 浮沉試驗

100～0.5 mm原煤綜合級浮沉試驗見表3。

表3 100～0.5 mm原煤綜合級浮沉試驗結果

由表3可知：

(1)原煤浮沉煤泥占全樣含量為0.268%，表明浮沉煤泥對煤泥水系統影響較小。

(2)小于2.0 g/cm3密度級累計灰分為18.71%，大于0.5 mm粒級原煤經過簡單排矸，就可得到灰分較低的精煤。

(3)100～0.5 mm粒級的入選原煤浮沉組成中，小于1.50 g/cm3密度級含量為57.95%，大于2.0 g/cm3密度級含量為27.84%，呈兩頭多中間少的特點；小于1.5 g/cm3密度級產率高、灰分較低，說明可通過分選得到灰分較低的精煤，大于2.0 g/cm3密度級矸石含量大、灰分高，說明可通過分選排純矸[2]。

2.3 煤與矸石泥化試驗

煤和矸石的泥化特征與選煤工藝過程有著密切關系，直接影響煤泥水流程的選擇以及分選效果。特別是在煤炭的洗選加工廣度和深度日趨完善的形勢下，泥化特征對煤炭洗選加工效果以及煤泥水處理的影響顯得更為重要。煤和矸石的泥化試驗資料已成為設計選煤廠的重要基礎資料之一。

2.3.1 煤和矸石的泥化試驗——轉筒法

轉筒法的煤樣是原煤。將試樣和水一起置于轉筒中，翻轉一定時間，然后測定其粉碎程度及其所產生的微細顆粒的特征，同時觀察煤泥水的特性。試驗結果列于表4。

表4 轉筒泥化試驗

分析表4轉筒泥化試驗結果可知，原煤遇水后有輕微的泥化，但不嚴重，同時由于細煤泥較多，生產中可加藥處理煤泥水。

2.3.2 矸石泥化試驗——安氏法

矸石先過篩，制備成5.6～2.8 mm粒級的試樣，干燥后的試樣放入水中在一定攪拌力下攪拌，然后用孔徑500 μm的試驗篩測定其小于500 μm粒級的質量分數，用沉降法測定小于10 μm細泥的含量。試驗結果列于表5。

表5 安氏泥化試驗

分析表5矸石泥化試驗可知，矸石的泥化較嚴重，屬于中等泥化程度。因此，制定工藝流程時應盡量避免矸石的破碎解離，并縮短矸石浸水時間。

2.4 煤泥水沉降試驗

由煤泥水初始沉降速度測定結果(表6)可知，煤泥水自然沉降效果差，但易于絮凝沉降。因此，對添加的絮凝劑、凝聚劑的種類、藥量進行了適當調整，實現了煤泥水的有效沉降。

2.5 可選性分析

選煤廠要滿足企業客戶對選煤產品需要，同時結合原煤可選性曲線(圖1)測算可知：150～0.5 mm精煤擬定灰分不大于11%時，150～0.5 mm原煤的可選性為中等可選；150～0.5 mm精煤擬定灰分不大于16%時，原煤可選性為易選。

3 選煤方法確定

3.1 產品分選方案

現階段選煤廠生產工藝為13 mm分級，150～13 mm粒級塊原煤入洗，小于13 mm末煤不入洗工藝。在現有生產工藝基礎上針對選煤廠末煤工藝進行升級改造，提高產品煤質量，提高企業市場競爭力[3]。

表6 煤泥水初始沉降速度

圖1 可選性曲線

3.2 分選粒級的確定

3.2.1 分選下限

精煤產品主要作為電廠原料煤使用，考慮到盡可能回收精煤，根據煤泥中大于0.25 mm粒級的含量高，灰分較原煤低，且易于重選的特點，故分選下限定為0.25 mm[4]。

3.2.2 分選上限

確定塊原煤分選上限為150 mm，末煤分選上限為13 mm[4]。

3.3 選煤方法

3.3.1 塊煤分選

目前，重介淺槽分選在本廠已經使用近10 a，現場使用效果良好，塊原煤分選不進行改造。

3.3.2 末煤分選

選煤廠末煤工藝流程升級采用重介質旋流器進行分選。原煤經13 mm分級后，小于13 mm粒級原煤進入末煤洗選系統，由于小于13 mm粒級煤整體粒級較細，細粒含量較高，為了不影響分選效果，采用重介質旋流器分選。重介質旋流器分選降低了分選下限，強化了粗煤泥分選和回收，使得入選的煤泥量減少，灰分降低，為后續作業創造了良好條件[6，7]。

3.3.3 末煤入選前脫泥

由煤質資料(表1)分析可知，0.5 mm以下原生煤泥的含量為7.01%，占小于13 mm末原煤總量的13.84%。選煤廠在升級改造時考慮到末煤在轉載過程中產生的次生煤泥，進入末煤分選系統的總煤泥量會占小于13 mm末煤總量的22%左右，而重介質旋流器的有效分選下限為0.5 mm左右，細粒煤泥不能得到有效分選。然而這些細粒級煤泥會污染產品，造成精煤產率損失。這么大的原生煤泥量直接進入末煤分選系統，會嚴重影響密度穩定性，進而影響重介質旋流器的分選精度。因此，末原煤采用1 mm預先脫泥入選工藝[8]。

3.3.4 粗煤泥分選

末煤分選前脫下的煤泥中粗煤泥不經分選直接回收摻入精煤產品，對精煤質量污染較為嚴重，因此需設置粗煤泥分選工藝。在動力煤選煤廠中螺旋分選機是一種應用比較廣泛的無動力煤泥分選設備。根據篩分試驗中的煤質分析得出，不連溝選煤廠粗煤泥的分選密度在2.0 g/cm3以上，螺旋分選機完全可以滿足此要求，因此，選煤廠選用螺旋分選機對1～0.25 mm粗煤泥進行分選，分選出精煤采用弧形篩+離心機脫水回收，矸石采用高頻振動篩脫水回收[9，10]。

3.3.5 細煤泥回收

細煤泥通過加壓式過濾機或快開式板框壓濾機2種方式回收。依據煤質資料和矸石安氏泥化試驗，本選煤廠洗選的矸石屬于中等泥化程度，必須考慮矸石出現泥化情況，而且還要考慮煤泥粘性大而降低其處理能力，不能有效降低水分，所以選煤廠使用快開式板框壓濾機回收細煤泥[11，12]。

4 結 語

通過對不連溝選煤廠原煤煤質、末煤可選性分析，以及對選煤方法分析，確定不連溝選煤廠末煤選煤工藝升級改造采用小于13 mm末煤1 mm預濕脫泥，再采用有壓兩產品重介質旋流器分選，1～0.25 mm粒級粗煤泥采用螺旋分選機分選，小于0.25 mm粒級細煤泥采用快開板框壓濾機回收的聯合工藝，全廠洗水閉路循環，環保節能。不連溝選煤廠末煤工藝升級改造有利于提高末煤質量，提升選煤廠洗選產品市場競爭力，更好地滿足客戶需求，給公司創造更大的效益，同時響應國家環境保護及節能減排政策。