選煤工程中多煤層煤質分析方法應用研究

張宏劍

（華陽新材料集團 選煤質量管理中心，山西 陽泉 045000）

1 概 況

華陽一礦礦井年產原煤4.7 Mt/a，其原煤屬于中黏結—強黏結氣煤，各項主要指標均與1/3 焦煤比較接近。對原煤進行洗選之后，可以用作煉焦配煤、動力煤。該礦井有配套選煤廠，計劃生產能力是1.6 Mt/a。雖然選煤廠進行過3 次改造，但洗選系統仍無法滿足所有原煤均入選的現實需求，僅發揮著塊煤的排矸作用，因此產品質量不高，只能用作動力煤進行市場銷售。為提高經濟效益，該選煤廠計劃對產品重新進行定位，改為動力煤與焦配煤兼顧，從而促使產品結構更加豐富。

經過實地調查，該礦井可采的煤層較多，分別為3、4、5、6、7 號煤層。同時開采多個煤層，導致煤層配比變化頻率較大，原煤分析難度大幅提高，而煤質分析對于煤炭合理利用意義重大。因此，本文根據華陽一礦選煤廠和該礦煤層具體情況，采取多煤層煤質分析法，在提升分析結果準確性的同時，盡可能簡化分析過程，提升工作效率。

2 多煤層煤質分析法應用

對煤層進行簡化合并的煤質分析方法稱之為多煤層煤質分析法，能夠大幅減少工作量。對華陽一礦礦井原煤煤質資料進行分析發現，該礦3 號與4號煤層接近，5 號、6 號與7 號煤質相似。因此，可以將3 號與4 號歸納為一組，稱為“上煤”；將5 號、6 號與7 號歸納為一組，稱為“下煤”。這樣，原本對5 個煤層配采進行分析的問題，可簡化成對2 個煤層配采的分析。

但是，需要對這種劃分方式的可行性進行驗證。下面從沉浮組成特性、粒度組成特性、工業分析指標等方面探討其可行性。

2.1 浮沉組成特性

對原煤煤質而言，浮沉組成是關鍵性數據。對華陽一礦各煤層的150～0.5 mm 粒徑各密度基元灰分展開分析發現，3 號和4 號各密度級的基元灰分高度相似，低密度計的基元灰分處于較高水平；5 號、6 號與7 號各密度級的基元灰分高度相似，低密度計的基元灰分處于較低水平。當灰分為20%以內時，3 號和4 號原煤基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在10%以內；當灰分為20%以上時，兩者之間基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在2%以內。當灰分為20%以內時，5 號、6 號與7 號原煤基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在10%以內；當灰分為20%以上時，三者之間基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在2%以內。

根據《煤炭浮沉試驗方法》 相應規定，3 號和4 號，5 號、6 號與7 號，兩組原煤的各密度級基元灰分差均在試驗允許的誤差范圍之中，故而可以認定，兩組原煤均屬于同一煤樣平行樣。

對各層原煤的150～0.5 mm 粒級浮物的組成狀況進行分析，結果見表1。從表1 中可以看出，3 號與4 號煤種-1.4 kg/L 的浮物累計灰分為12%左右；5 號、6 號和7 號煤中-1.4 kg/L 的浮物累計灰分為7%左右。故而可以將3 號和4 號劃分為同一類，將5 號、6 號和7 號煤劃分為同一類。

表1 各層原煤浮物累計統計Table 1 Accumulative statistics of rawcoal floats in each layer

2.2 粒度組成特性

煤層的開采方法、貯存條件，對出井的原煤粒度有直接影響。各層原煤的開采方法、貯存條件見表2。其中3 號和4 號煤層比較厚，采用輕型放頂煤方式開采，出井原煤粒度組成相似性較高；5 號、6 號和7 號原煤貯存條件比較類似，煤層較薄，只采不放，出井原煤粒度組成相似性較高。

表2 各層原煤的開采方法、貯存條件Table 2 Mining methods and storage conditions of rawcoal in each layer

2.3 工業分析指標

各層原煤的工業分析指標見表3。從表3 中分析，各煤層原煤中，煤種是45 號氣煤。3 號與4號的工業分析指標比較接近，兩者的共同特征為硫分低、灰分高、粘結指數低、發熱量低；5 號、6號與7 號比較接近，共同特征為硫分高、灰分低、粘結指數高、發熱量高。

表3 各原煤工業分析指標Table 3 Analysis indexes of rawcoal industry

3 應用效果分析

通過上述分析，驗證了將3 號與4 號歸納一組“上煤”，將5 號、6 號與7 號歸納為一組“下煤”的可行性。在簡化之后，將煤層配比視作變量，基于這一變量繪制動力煤、煉焦配煤生產中的利潤變化曲線，如圖1 所示。通過分析兩條曲線彼此的關系，確定動力煤、煉焦配煤煤層配比大概在5∶5的比例時，利潤最大，為實際生產提供指導。

圖1 利潤曲線Fig.1 Profit curve

在簡化之前，若按照動力煤：煉焦煤5∶5 的比例配采，需要對5 種煤進行調配，不僅工作量大，而且難度大。在采用多煤層分析法后，只需要對2 種煤進行配采，難度大幅度降低。經過統計，采用該方法后工作效率提升了2.5 倍以上，將煤炭的洗選量由之前的120 萬t/a，提升至160 萬t/a，可以多產精煤24 萬t/a，每年可以多創造利潤3 900 萬元，經濟效益顯著。

4 結 語

在煤礦多煤層同步開采時，煤質分析工作任務巨大。本文以華陽一礦為研究對象，通過多煤層煤質分析法，將多煤層的開采問題進行合理簡化，并從浮沉組成特性、粒度組成特性、工業分析指標3個方面展開可行性分析，提高了選煤配煤的工作效率，創造了可觀的經濟效益。