紅柳煤礦原煤配洗方案分析與實(shí)踐

曹海莊

(國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司 寧夏煤礦設(shè)計(jì)研究院，寧夏 銀川 750004)

紅柳選煤廠是寧東能源化工基地內(nèi)的一座特大型、現(xiàn)代化礦井型動(dòng)力煤選煤廠，設(shè)計(jì)能力為16.0 Mt/a，主要入洗紅柳煤礦與麥垛山煤礦生產(chǎn)的原煤。生產(chǎn)工藝為：200～25 mm塊煤重介質(zhì)淺槽分選，25～1.5 mm末煤有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再選，1.5～0.1 mm粗煤泥螺旋分選機(jī)分選，0.1～0 mm細(xì)煤泥采用三段濃縮(即兩段濃縮+凈化濃縮)+沉降離心機(jī)+壓濾機(jī)回收。入選原煤為中高灰、低硫、中低發(fā)熱量的不粘煤，主導(dǎo)產(chǎn)品包括200～25 mm洗精塊，供化工或民用；小于25 mm混煤，供電廠[1-3]。根據(jù)寧夏煤業(yè)公司動(dòng)力煤產(chǎn)品銷售要求，混末煤發(fā)熱量不小于18.82 MJ/kg，硫分不大于1.2%，并以此為基準(zhǔn)按質(zhì)扣價(jià)[4]。

隨著寧東礦區(qū)大部分礦井煤層厚度變薄，采用綜采采煤法因割頂、鏟底、過(guò)斷層等原因，導(dǎo)致原煤含矸量增加，煤質(zhì)惡化的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，增加了原煤洗選難度[5-7]。紅柳煤礦目前主采2號(hào)煤層煤，即將開(kāi)采的3號(hào)煤層煤受井下開(kāi)采條件和地質(zhì)因素影響，原煤中矸石多、易泥化、熱值低，直接洗選可能會(huì)造成生產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。若在儲(chǔ)煤場(chǎng)堆放或低價(jià)售出，對(duì)環(huán)保造成很大壓力，也給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失[8-10]。為此，選煤廠結(jié)合原煤的煤質(zhì)特征和用戶需求等因素綜合分析，部署合適的摻配洗選生產(chǎn)方案，以實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，促進(jìn)企業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

紅柳選煤廠通過(guò)井下人工采樣，對(duì)紅柳煤礦3號(hào)煤層進(jìn)行原煤篩分、浮沉和泥化試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表1～表4。根據(jù)浮沉試驗(yàn)結(jié)果繪制50～25 mm、25～0.5 mm級(jí)原煤可選性曲線，見(jiàn)圖1、圖2。

圖2 紅柳煤礦3號(hào)煤25～0.5 mm級(jí)原煤可選性曲線

表1 紅柳煤礦3號(hào)煤層原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表1可以看出，3號(hào)煤層原煤屬于高灰、低中硫、高矸含量煤，不進(jìn)行洗選加工其產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足用戶要求。

由表2、表3可以看出，3號(hào)煤層原煤具有低密度物含量低、灰分較高，中間密度物含量低，高密度物含量高，灰分高的特點(diǎn)。

表2 紅柳煤礦3號(hào)煤層50～25 mm級(jí)原煤浮沉試綜合

表3 紅柳煤礦3號(hào)煤層25～0.5 mm級(jí)原煤浮沉試驗(yàn)綜合

由表4可以看出，原煤易泥化，入選原煤時(shí)應(yīng)充分考慮煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷的承載能力。次生煤泥灰分較高，說(shuō)明矸石泥化嚴(yán)重。矸石泥化程度嚴(yán)重，會(huì)造成生產(chǎn)循環(huán)水粘度迅速增高，影響分選效果，洗水凈化和閉路循環(huán)十分困難。

表4 紅柳煤礦3號(hào)煤層原煤泥化試驗(yàn)結(jié)果

2 產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)系統(tǒng)能力分析

根據(jù)以上煤質(zhì)資料，參考選煤廠現(xiàn)有系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，取分選指標(biāo)：淺槽分選機(jī)Ep=0.03，δp=1.6 kg/L，二產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器Ep=0.035，δp=1.7 kg/L，計(jì)算出選后產(chǎn)品平衡表見(jiàn)表5。

表5 紅柳煤礦3號(hào)煤層原煤選后產(chǎn)品

由表5可以看出，塊、末精煤產(chǎn)品質(zhì)量滿足客戶要求，但煤泥產(chǎn)率大，需對(duì)煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。

紅柳選煤廠快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)實(shí)際處理能力為10 t/h，按平均1個(gè)工作循環(huán)25 min計(jì)算，10臺(tái)壓濾機(jī)的最大處理量為240 t/h。沉降過(guò)濾離心機(jī)由于產(chǎn)品水分較高，且產(chǎn)品無(wú)單獨(dú)儲(chǔ)存場(chǎng)地，實(shí)際未投入生產(chǎn)，不作考慮。按原煤核定量2 000 t/h計(jì)算，原煤洗選后的煤泥量為2000 t/h×26.83% =536.6 t/h，煤泥水系統(tǒng)處理能力明顯不足，即使通過(guò)延長(zhǎng)該系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)間也無(wú)法滿足要求。

實(shí)際生產(chǎn)中，紅柳選煤廠可通過(guò)弛張篩脫粉降低生產(chǎn)系統(tǒng)煤泥量。但3號(hào)煤熱值低，經(jīng)計(jì)算，脫粉煤與洗選精煤配摻后的混煤產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足客戶要求。

綜上所述，直接入洗3號(hào)煤無(wú)法保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

3 配煤方案分析

紅柳煤礦井下毛煤可分采、分運(yùn)，且選煤廠原煤設(shè)有3個(gè)φ22 m混凝土筒倉(cāng)，不同煤質(zhì)的2號(hào)、3號(hào)煤可分倉(cāng)存儲(chǔ)，然后由倉(cāng)下給煤機(jī)控制配摻比例進(jìn)行脫粉洗選。因此，找到滿足煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷和混煤產(chǎn)品熱值的平衡點(diǎn)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)2號(hào)、3號(hào)煤不同配比情況下混煤發(fā)熱量、煤泥產(chǎn)率與其關(guān)系，見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 紅柳煤礦2號(hào)、3號(hào)煤配比與洗選原煤煤泥產(chǎn)率關(guān)系

圖4 紅柳煤礦2號(hào)、3號(hào)煤配比與混煤產(chǎn)品發(fā)熱量關(guān)系

由圖3和圖4可以看出，隨著2號(hào)、3號(hào)煤配比不斷增大，煤泥產(chǎn)率越來(lái)越低，混煤發(fā)熱量越來(lái)越高。當(dāng)2號(hào)煤與3號(hào)煤配比為4∶1時(shí)，混煤發(fā)熱量為18.84 MJ/kg，滿足用戶要求，煤泥產(chǎn)率為15.42%，經(jīng)計(jì)算，適當(dāng)延長(zhǎng)壓濾系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)間可滿足生產(chǎn)要求。

4 實(shí)施效果

2016年10月7—15日，紅柳選煤廠加工原煤26.01 萬(wàn)t，2號(hào)煤全部入選，3號(hào)煤部分入選(2號(hào)與3號(hào)煤配摻入洗量比例為4∶1)。塊煤1套淺槽分選系統(tǒng)(δ=1.73 g/cm3)，末煤2套重介旋流器分選系統(tǒng)(δ=1.68 g/cm3)，統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)情況見(jiàn)表6。

表6 紅柳煤礦2號(hào)、3號(hào)煤層原煤4∶1配比生產(chǎn)情況

由表6可以看出，2號(hào)與3號(hào)煤按照4∶1比例配摻洗選加工時(shí)，混煤產(chǎn)品質(zhì)量能夠滿足客戶要求，煤泥水系統(tǒng)運(yùn)行正常，產(chǎn)品綜合回收率也較高。

實(shí)際生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn)，3號(hào)煤配摻量越大，煤泥水越難沉降，且介耗、藥耗也隨之提高，噸煤成本增加。

5 效益分析

(1)質(zhì)量效益。 通過(guò)對(duì)3號(hào)煤實(shí)施配煤入洗，不僅生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行，混煤產(chǎn)品質(zhì)量也高于18.82 MJ/kg，有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量，滿足了用戶要求，擴(kuò)充了動(dòng)力煤銷售市場(chǎng)。

(2)環(huán)保效益。3號(hào)煤的配摻洗選銷售，避免了不低價(jià)出售可能落地堆放而產(chǎn)生的粉塵污染，減輕了環(huán)保壓力。

(3)經(jīng)濟(jì)效益。 按紅柳煤礦年產(chǎn)3號(hào)煤180萬(wàn)t計(jì)算，根據(jù)銷售公司計(jì)價(jià)體系，配摻洗選前后產(chǎn)品價(jià)格差為18.76元/t，扣除生產(chǎn)成本及矸石外運(yùn)填埋治理等因素影響，噸煤提質(zhì)約0.98元/t，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益176.4萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

摻配入洗是消化低質(zhì)煤的一個(gè)重要手段，在寧東礦區(qū)具有很大的推廣優(yōu)勢(shì)。以紅柳選煤廠為例，通過(guò)采制化分析出影響3號(hào)煤洗選的主要因素，計(jì)算并繪制2號(hào)、3號(hào)煤層原煤不同配比與影響因素的關(guān)系曲線，找到滿足生產(chǎn)要求的最佳配比進(jìn)行洗選，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了煤場(chǎng)堆放造成的成本損失和環(huán)保壓力，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。