張 鏡，劉莉君，楊 濤

(1.山西焦煤霍州煤電集團有限責任公司白龍礦洗煤廠，山西 霍州 031400，2.西安科技大學化學與化工學院,陜西 西安 710054)

煤炭是我國的主要能源，盡管我國有著豐富的煤炭資源，但是其數(shù)量和地域分布卻極不均勻。從煤種分布上看，其比例也相差很大，在已發(fā)現(xiàn)的資源中，動力煤約占72.54%，用于煉焦的中等變質(zhì)程度的煙煤，即傳統(tǒng)上稱之為“煉焦用煤”，其數(shù)量較少，約占27.46%，而且大多數(shù)為氣煤，占煙煤的46.9%，肥煤、焦煤、瘦煤則較少，分別占煙煤的13.6%、24.3%和15.1%[1]。結合我國煤炭資源的特點，從煉焦分選工藝的中煤中再選出品質(zhì)較高的精煤，是一條解決我國煉焦用煤資源短缺，最大效益地合理利用煤炭資源的有效途徑。

荊樹春等[2]對城山煤礦選煤廠的主選中煤破碎到3mm以下，然后采用螺旋分選機進行分選，得到產(chǎn)率為50.89%，灰分10.67%的精煤，可明顯增加經(jīng)濟效益。呂玉庭等[3]根據(jù)峻德選煤廠的工藝現(xiàn)狀進行分析，設計增設中煤再選系統(tǒng)，改造完成后精煤產(chǎn)率增加了6.76%，經(jīng)濟效益顯著提高。何茂林[4]對新橋選煤廠處理工藝進行調(diào)整，增設中煤再選環(huán)節(jié)，有效控制中煤損失，增加了選煤廠的經(jīng)濟效益。另外一些煉焦煤洗煤廠考慮對中煤進行細磨采用浮選或選擇性團聚浮選[5-6]的方式來提高中煤的利用率，可見中煤再選已經(jīng)成為煉焦煤洗煤廠提高精煤產(chǎn)率的一條重要途徑。

目前大多數(shù)選煤廠主要將煉焦中煤作動力煤使用，這樣造成大量優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的浪費。通過破碎、解離、再選增加精煤產(chǎn)率，可以提高煉焦煤資源利用率。筆者以白龍選煤廠的重介質(zhì)分選工藝中的中煤為研究對象，通過破碎、浮沉等試驗，探討中煤再選的有效途徑。同時，對該中煤再選方案進行初步設計，為白龍洗煤廠中煤再選改造提高依據(jù)。

1 洗煤廠生產(chǎn)情況

白龍洗煤廠為群礦型選煤廠，選煤工藝為+70mm級動篩跳汰排矸、70～0.5mm級原煤不脫泥無壓重介三產(chǎn)品旋流器+粗煤泥重介分選、-0.5mm級直接浮選、浮選精尾煤兩段濃縮兩段回收、煤泥滾筒干燥降水、洗水閉路循環(huán)工藝。設計生產(chǎn)10級冶煉精煤、其他精煤、洗中煤及末煤。實際生產(chǎn)中平均中煤產(chǎn)率約占入洗原煤16.55%由于該廠原料煤來源復雜，易造成矸石中跑煤或精煤灰分超標，要兼顧矸石和精煤的指標可以適當提高中煤產(chǎn)量，而為了保證精煤產(chǎn)率，提高經(jīng)濟效益，可以考慮增加中煤再選系統(tǒng)。

2 中煤再選可行性分析

2.1 煤質(zhì)分析

試驗所用煤樣取自白龍選煤廠重介選中煤，分析中煤粒度組成和密度組成。中煤粒度組成結果見表1。

由表1可知，-13mm灰分較高，說明-13mm分選較為徹底，與之相比粒度+13mm粒級含量較高，而灰分較低，這說明+13mm粒級的中煤為中間密度級產(chǎn)品，多為煤和矸石的連生體，在進一步對+13mm粒級的中煤進行浮沉分析，經(jīng)過多次浮沉試驗，得到中煤密度組成數(shù)據(jù)，結果見表2。

從表2可以看出中煤+13mm的產(chǎn)物灰分為24.55%，比入選原煤總體灰分較低，但是-1.4g/cm3的物料產(chǎn)量很低，只有1.76%，而1.5～1.6g/cm3密度級的產(chǎn)率很高，達到63.37%，說明+13mm的中煤是大量煤和矸石的連生體構成，直接分選很難提高精煤產(chǎn)率。因此考慮通過合適的破碎方式來提高煤與矸石的解離，進一步進行分選來提高精煤產(chǎn)率。

2.2 破碎后浮沉試驗

煤中礦物質(zhì)和有機質(zhì)的充分解離是實現(xiàn)煤炭有效分離的前提，解離是否充分直接影響著分選效果。為確定煤樣的解離程度，找出合適的破碎粒度，筆者將煤樣利用破碎機進行破碎。但考慮煤炭合理的分選粒度以及減少煤炭過粉碎，破碎粒度初步選為-6 mm，并對破碎產(chǎn)品進行浮沉試驗，確定破碎后中煤的解離程度。通過對破碎后產(chǎn)品浮沉試驗結果的分析，結果見表3。

表1 中煤粒度組成

表2 中煤+13mm密度組成

表3 中煤破碎至-6mm密度組成

從表3可以看出：①中煤破碎至6 mm以下時，產(chǎn)生的低密度物料含量有所增加，中間密度物料含量有所減少，而+1.8g/cm3密度級含量有所增加，這說明經(jīng)過破碎，煤樣實現(xiàn)了部分解離。②同時煤樣-1.4g/cm3的產(chǎn)率占浮物累計產(chǎn)率的17.33%，累積灰分只有9.07%；-1.5g/cm3的產(chǎn)率為41.38%，灰分為13.69%，可以得出，將該中煤煤樣破碎至6 mm以下，可以回收部分合格的精煤和排出部分高灰矸石。從解離試驗的結果可看出，對于該煤樣，破碎解離程度較小，即可以達到理想的解離程度。

中煤是煤炭分選加工過程中的副產(chǎn)品，其煤巖組成及特征不同于原煤，曾凡桂等[10]對中煤進行煤巖分析，不同密度級產(chǎn)品的煤巖特征有極大的差別。將煤樣破碎至6mm，煤樣密度組成即發(fā)生較大變化，可以認為基本實現(xiàn)有機質(zhì)和礦物質(zhì)的解離，通過合適的分選方式既能得到質(zhì)量合格的精煤。

3 中煤再選初步設計方案

3.1 方案一：破碎直接返回原煤系統(tǒng)

中煤再選系統(tǒng)的設計考慮經(jīng)濟因素和中煤的產(chǎn)率，中煤產(chǎn)率相對較低，且由于選煤廠為群礦型選煤廠，原煤生產(chǎn)原料相對不穩(wěn)定，可以考慮將中煤破碎后返回原煤分選系統(tǒng)進行直接分選，來提高精煤產(chǎn)品。

3.2 方案二：直接有壓返回原煤分選系統(tǒng)

結合選煤廠無壓給料的工藝特點：可以考慮將中煤脫水脫介篩前+13mm物料集中破碎，進入新建中煤混料桶，通過有壓給料的方式，直接混入原煤主選重介無壓給料系統(tǒng)的入料中。

3.3 方案三：建立中煤再選的小系統(tǒng)

為避免中煤破碎過程中產(chǎn)品的細粒級對原煤分選產(chǎn)生污染，影響原煤生產(chǎn)過程，可以另建立一套中煤再選系統(tǒng)，增加一臺小直徑重介質(zhì)分選旋流器，分選產(chǎn)品與原煤分選產(chǎn)品進行綜合。

上述三個方案的其他相應設備的相差比較大，方案一需增加多臺轉載運輸設備(刮板輸送機或皮帶輸送機)，會給檢修造成一定的難度。方案二較符合工廠現(xiàn)行工藝，所需新添加設備少，工藝簡單可行。方案三增加中煤分選小直徑旋流器，產(chǎn)品脫介脫水可以考慮返回原煤重介質(zhì)旋流器產(chǎn)品脫介脫水段，也可以增加小型脫介脫水設備，選后產(chǎn)品通過轉載運輸設備與原煤生產(chǎn)系統(tǒng)進行混合。增設中煤分選旋流器，需要一定的資金，同時需考慮脫介脫水作業(yè)，也增加了管理人員和日后的維修工作量。比較以上三種方案，方案一具有工程量小，所需轉載設備多，管理維修量相對較小的特點，而方案二工藝簡單，投資少，改造方案較為可行。方案三則投資量大，中煤分選過程獨立，更合適選煤廠煤種復雜分選過程不穩(wěn)定的情況。綜合考慮，可以采取方案二。

4 改造后經(jīng)濟效益分析

為了保證改造經(jīng)濟效益，對改造前后產(chǎn)品進行分析。以中煤破碎后密度組成做理論計算，得改造后精煤和中煤對應指標，結果見表4。

表4 改造前后選煤產(chǎn)品對比

在不影響中煤銷售的前提下，精煤灰分較為穩(wěn)定，且產(chǎn)率略有提升，中煤作為動力煤，發(fā)熱量是主要考核指標，現(xiàn)灰分在34%的中煤發(fā)熱量約在4000大卡中煤售價約為400元，熱量每降低100卡，售價下降40元左右。經(jīng)過改造能按年處理量300萬t來計算，在不考慮改造流程增加的成本情況下，每年經(jīng)濟效益約能增加2400萬元。尤其是工藝流程改造能保證精煤產(chǎn)品和排矸產(chǎn)品質(zhì)量，使生產(chǎn)工藝更為穩(wěn)定。

5 結論

將白龍重介選中煤灰分低，中間密度級產(chǎn)品含量高，破碎至6mm既可以實現(xiàn)較好的解離，有進一步的提高精煤產(chǎn)率的空間。選擇合適的中煤再選方案可以顯著提高選煤廠經(jīng)濟效益。

[1] 陳鵬. 煤炭性質(zhì)、分類和利用[M].2版. 北京: 化學工業(yè)出版社，2009: 39.

[2] 荊樹春，趙昕. 城山煤礦選煤廠中煤再選的研究與探討[J].中國新技術新產(chǎn)品，2009 (5): 115.

[3] 呂玉庭，王井泉，孟令文. 峻德選煤廠增設中煤再選系統(tǒng)淺析[J].選煤技術，2003(4):29-30.

[4] 何茂林. 新橋選煤廠中煤處理工藝改造[J].煤炭加工與綜合利用，2009 ( 1): 22-23.

[5] 劉莉君，劉炯天,吳愛云.難選煤泥浮選新工藝探討[J].選煤技術，2010(2):48-50.

[6] 劉莉君，劉炯天.難浮煤泥選擇性聚團工藝試驗研究，中國礦業(yè)，2010,19(10):74-76.

[7] 曾凡桂，王祖訥. 中煤的煤巖學特征[J]. 燃料化學學報，1998，26 ( 2): 165-169.