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        色連二礦選煤廠低質(zhì)煤洗選實(shí)踐

        2018-05-31 07:16:57丁起鵬陸空重湯元松卜學(xué)制
        選煤技術(shù) 2018年2期
        關(guān)鍵詞:泥化低質(zhì)粉煤

        丁起鵬,陸空重,史 衍,湯元松,卜學(xué)制

        (1.淮礦芬雷公司 色連二礦選煤廠,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000;2.淮礦西部煤礦投資管理有限公司 色連二礦,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

        色連二礦選煤廠是與礦井配套的同等規(guī)模的礦井型動力煤選煤廠,設(shè)計能力為10 Mt/a。入選原煤為特低硫(低硫)、特低磷、中等發(fā)熱量的不粘煤和長焰煤[1],顯微煤巖組分以鏡質(zhì)組為主,雜質(zhì)以粘土礦物為主;原煤水分偏高,最高在24%左右,可選性等級為易選或中等可選。該選煤廠的洗選產(chǎn)品主要供火電廠使用,要求商品煤發(fā)熱量在18±0.84 MJ/kg之間。在洗選低質(zhì)煤(質(zhì)量略好于劣質(zhì)煤的煤炭)時,原煤平均灰分高于45%,平均全水分在21.50%左右,發(fā)熱量在11.30~12.98 MJ/kg之間,矸石易碎且易泥化,導(dǎo)致篩分效率低、粗煤泥質(zhì)量差、煤泥水處理困難等,最主要的是商品煤質(zhì)量難以滿足用戶要求。

        為此,根據(jù)低質(zhì)煤煤質(zhì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),結(jié)合市場實(shí)際需求,探索出適合低質(zhì)煤洗選的方案,這樣不但可以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,而且可為其他選煤廠低質(zhì)煤洗選提供很好的借鑒[2-3]。

        1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

        1.1 洗選工藝

        針對低質(zhì)煤水分高、矸石易泥化的特點(diǎn),首次在設(shè)計中引入弛張篩深度篩分技術(shù)[4-5],實(shí)現(xiàn)了動力煤的3 mm干法高效篩分,并構(gòu)建了3 mm深度篩分+分級分選+煤泥水三段濃縮的一體化工藝體系,其原則流程如圖1所示。

        圖1 生產(chǎn)系統(tǒng)原則流程

        低質(zhì)煤采用單層、兩段香蕉篩(篩孔尺寸分別為200、13 mm)篩分,>200 mm粒級大塊物料通過手選排矸除雜后進(jìn)入破碎機(jī),被破碎至<200 mm;<13 mm粒級末煤采用弛張篩進(jìn)行3 mm深度篩分。脫泥后,200~13 mm 粒級塊煤采用淺槽重介分選機(jī)分選,13~3 mm 粒級末煤采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選,<3 mm 粒級粉煤通過旁路排出,粗煤泥采用分級旋流器組、高頻篩、離心脫水機(jī)聯(lián)合回收,細(xì)煤泥經(jīng)過三段濃縮后采用篩網(wǎng)沉降式離心機(jī)、板框壓濾機(jī)聯(lián)合回收。

        1.2 存在問題

        (1)篩分效率難以保證。由于低質(zhì)煤水分高,易使篩孔堵塞,分級篩的篩分效率低下;生產(chǎn)中必須降低系統(tǒng)小時處理量,并定期清理篩面,才能保證篩分效率滿足要求。

        (2)<3 mm粒級粉煤提質(zhì)困難。由于低質(zhì)煤發(fā)熱量低,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量合格,必須提高入選比例,在入選原煤中摻入部分<3 mm粒級粉煤,造成<3 mm粒級粉煤入選量增加。這部分粉煤的表面積相對更大,吸水能力更強(qiáng),入選后其中水分大幅增加,有時增加的水分比降低的灰分對發(fā)熱量的影響更大,導(dǎo)致部分產(chǎn)品的發(fā)熱量出現(xiàn)負(fù)增長,進(jìn)而無法滿足客戶要求。

        (3)粗煤泥發(fā)熱量偏低。由于矸石泥化嚴(yán)重,粗煤泥被污染,其發(fā)熱量偏低,僅在8.37~9.21 MJ/kg之間。將粗煤泥放入燒杯中沉淀,可以明顯看到大量砂巖狀矸石粒。

        (4)煤泥水處理系統(tǒng)壓力大。由于入選比例偏高,生產(chǎn)系統(tǒng)煤泥數(shù)量增加,濃縮機(jī)處理壓力加大,絮凝劑、助濾劑用量大幅增加。

        (5)產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足用戶要求。洗選產(chǎn)品水分在24%~25%之間,發(fā)熱量僅為17.16 MJ/kg;加之低發(fā)熱量粗煤泥的摻入,商品煤出現(xiàn)結(jié)塊的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響銷售。

        2 低質(zhì)煤煤質(zhì)

        2.1 粒度組成

        煤樣檢測數(shù)據(jù)表明:低質(zhì)煤灰分為45.10%,屬于高灰煤;<3 mm粒級粉煤的產(chǎn)率為25.32%,累計灰分為47.97%,全水分為23.60%,發(fā)熱量為10.78 MJ/kg,說明細(xì)粒級含量大,灰分高,水分高,發(fā)熱量低。這部分細(xì)粒煤進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)后,通過分選提質(zhì)困難,且使煤泥數(shù)量大幅增加。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,必須減少<3 mm粒級粉煤的入選量,以保證篩分效率,并避免其對產(chǎn)品質(zhì)量造成負(fù)面影響。低質(zhì)煤的粒度組成見表1。

        由表1可知:>3 mm粒級物料的全水分為20.76%,累計發(fā)熱量為12 MJ/kg,這部分物料有較大的提質(zhì)空間,生產(chǎn)過程中應(yīng)加大回收力度。0.5~0 mm粒級煤泥的產(chǎn)率為7.22%,對應(yīng)的灰分為49.31%,高于低質(zhì)煤灰分,說明矸石易碎,應(yīng)通過旁路預(yù)先排出洗選系統(tǒng)。

        2.2 密度組成

        通過低質(zhì)煤的密度組成(表2)可以看出:當(dāng)分選密度為1.40 g/cm3時,δ±0.1含量為31.28%,其為難選煤;當(dāng)分選密度為1.50 g/cm3時,δ±0.1含量為11.04%,其為中等可選煤;當(dāng)分選密度為1.60 g/cm3時,δ±0.1含量為9.01%,其為易選煤;當(dāng)分選密度為1.70 g/cm3時,δ±0.1含量為4.27%,其為易選煤。對于<1.70 g/cm3密度級物料,浮物累計產(chǎn)率為55.63%,對應(yīng)的灰分為13.31%,其發(fā)熱量為19.74 MJ/kg,基本滿足生產(chǎn)需要與客戶需求??紤]到實(shí)際生產(chǎn)中高密度重介質(zhì)懸浮液配制困難,以及設(shè)備磨損、磁鐵礦粉損耗的問題,將淺槽重介分選機(jī)的分選密度控制在1.65 g/cm3,并將有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選密度控制在1.70 g/cm3。

        表1 低質(zhì)煤粒度組成

        表2 200~0 mm粒級低質(zhì)煤密度組成

        3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

        在低質(zhì)煤灰分為45.10%時,利用弛張篩進(jìn)行3 mm深度篩分,在保證篩分效率的同時,減少<3 mm粒級粉煤的入選量,此時的原煤入選比例為89.80%;將淺槽重介分選機(jī)的分選密度控制在1.65 g/cm3,并將有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選密度控制在1.70 g/cm3。根據(jù)2017年9月20—30日的化驗(yàn)數(shù)據(jù),洗選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見表3。

        表3 2017年9月20—30日的洗選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

        由表3可知:按照89.80%的入選比例組織生產(chǎn),產(chǎn)品發(fā)熱量為17.32 MJ/kg,可以達(dá)到用戶要求;但產(chǎn)品水分高達(dá)24.97%,且易出現(xiàn)結(jié)塊,嚴(yán)重影響銷售。這可能是因?yàn)槿脒x比例高,導(dǎo)致低質(zhì)煤中<3 mm粒級粉煤產(chǎn)率高造成的。

        通過水力旋流器底流的粒度組成(表4)可知:>0.25 mm粒級產(chǎn)率為45.87%,累計灰分為44.99%,說明其灰分較高;<0.125 mm粒級產(chǎn)率為34.55%,灰分均在80%以上,說明矸石泥化嚴(yán)重。因此,可以推測:由于矸石泥化嚴(yán)重,粗煤泥被污染,且矸石細(xì)泥易結(jié)塊,致使高頻篩脫水困難,粗煤泥水分高,摻配后洗選產(chǎn)品水分高且易結(jié)塊。

        表4 水力旋流器底流粒度組成

        4 洗選方案

        根據(jù)低質(zhì)煤煤質(zhì),結(jié)合煤炭市場需求,制定的洗選方案如下:

        (1)提高入選比例。充分利用弛張篩的深度篩分能力,以3 mm作為分級粒度脫除<3 mm粉煤,并保證入選比例在90%左右。

        (2)保證原煤篩分效率??刂粕a(chǎn)系統(tǒng)的處理能力,將其由1 890 t/h降低到1 000~1 200 t/h。確保六臺弛張篩的供料均勻,并保證物料透篩效果,盡量減少進(jìn)入洗選系統(tǒng)的粉煤數(shù)量,達(dá)到減少矸石泥化、降低煤泥數(shù)量的目的[6]。

        (3)保證煤泥水處理系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于入選比例偏高,煤泥數(shù)量增加,濃縮機(jī)處理壓力加大,故日常生產(chǎn)中要充分利用煤泥水三段濃縮一體化工藝體系,并密切關(guān)注耙壓、清水層高度[7-8]。另外,要充分利用氯化鈣和聚合氯化鋁調(diào)控煤粒表面電位[9],并輔以聚丙烯酰胺,提高煤泥水的沉降速度[10],及時處理每天增加的煤泥。

        (4)及時掌握煤質(zhì)變化情況。密切關(guān)注各產(chǎn)品質(zhì)量控制點(diǎn),定時定點(diǎn)采樣化驗(yàn),隨時掌握<3 mm粒級粉煤、粗煤泥、洗選產(chǎn)品的灰分,以及塊精煤、末精煤、粗煤泥的水分變化,及時調(diào)整入選比例。

        (5)粗煤泥單獨(dú)銷售。由于粗煤泥受矸石泥化影響嚴(yán)重,發(fā)熱量僅在8.37 MJ/kg左右,為滿足市場需求,保證產(chǎn)品質(zhì)量,必須將粗煤泥單獨(dú)銷售。

        5 生產(chǎn)效果

        色連二號礦井位于高頭窯礦區(qū)中部,與相鄰礦井的煤種、可采煤層、開采方式、賦存條件基本相同。在同樣洗選低質(zhì)煤的條件下,兩座選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益差別較大。

        5.1 產(chǎn)品質(zhì)量

        (1)相鄰選煤廠產(chǎn)品質(zhì)量。相鄰礦井的配套選煤廠設(shè)計能力為8 Mt/a,采用>13 mm粒級塊煤由淺槽重介分選機(jī)分選、煤泥壓濾回收的聯(lián)合工藝;<13 mm粒級末煤不洗選,直接與其他產(chǎn)品摻配。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際,該選煤廠商品煤產(chǎn)率為74.73%,發(fā)熱量僅為15.06 MJ/kg。

        (2)色連二礦選煤廠產(chǎn)品質(zhì)量。在粗煤泥單獨(dú)銷售的情況下,通過色連二礦選煤廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(表5)可以看出:由于低發(fā)熱量的粗煤泥不摻入洗選產(chǎn)品,可直接摻入其中的<3 mm粒級粉煤數(shù)量大幅增加,商品煤產(chǎn)率可以達(dá)到60.70%,其發(fā)熱量為17.21 MJ/kg,完全能夠滿足用戶要求。

        表5 不含粗煤泥的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

        5.2 經(jīng)濟(jì)效益

        以2017年鄂爾多斯市東勝區(qū)動力煤市場平均價格為基礎(chǔ),在不考慮洗選成本的情況下,計算兩座選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益(以商品煤有關(guān)指標(biāo)作為計算依據(jù)),結(jié)果見表6。

        表6 兩座選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益對比結(jié)果Table 6 Comparison of economic performances of 2 plants

        注:以色連二礦選煤廠的商品煤指標(biāo)作為計算基準(zhǔn)。

        由表6可知:在洗選低質(zhì)煤時,色連二礦選煤廠商品煤的產(chǎn)率低14.03%,但由于具有發(fā)熱量和價格優(yōu)勢,最終噸煤收益高32.36元。

        6 結(jié)語

        針對低質(zhì)煤灰分高、水分高、發(fā)熱量低、矸石泥化嚴(yán)重的問題,色連二礦選煤廠在有效利用弛張篩深度篩分技術(shù)的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮3 mm深度篩分+分級分選+煤泥水三段濃縮一體化工藝體系的優(yōu)勢,并輔以針對性的洗選方案,使商品煤質(zhì)量達(dá)到市場要求,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 方慶洲.色連二礦選煤廠深度篩分工藝的實(shí)踐[J].煤炭加工與綜合利用,2015(11):50-51.

        [2] 蔡 斌,羅彩勇,俞海春,等.寧東礦區(qū)極易泥化難選動力煤洗選工藝優(yōu)化探索實(shí)踐[C]//中國煤炭加工利用協(xié)會.2014′中國選煤發(fā)展論壇論文集.北京:《煤炭加工與綜合利用》雜志社,2014:147-154.

        [3] 鄧曉陽.我國高灰高水易泥化褐煤的分選工藝[J].煤炭加工與綜合利用,2011(3):1-4,67.

        [4] 方 爽,杜 杰,趙宏霞.賓得弛張篩在張集選煤二廠的應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用,2012(2):15-17.

        [5] 葛咸浩.弛張篩在紅柳選煤廠的應(yīng)用[J].潔凈煤技術(shù),2013,19(6):9-12,29.

        [6] 謝廣元. 選礦學(xué)[M]. 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社, 2001.

        [7] 張明旭. 選煤廠煤泥水處理[M]. 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社, 2005.

        [8] 田春暉,于學(xué)仕.論動力煤選煤廠煤泥水處理的幾種工藝[J].煤炭工程,2007(9):21-22.

        [9] 許 寧, 陶秀祥. 凝聚劑投入量對煤泥水Zeta電位的影響[J]. 中國科技論文在線, 2014(22):2262-2265.

        [10] 馮 莉,劉炯天,張明青,等.煤泥水沉降特性的影響因素分析[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,39(5):671-675.

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