張建成，劉利波

(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司 選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

1 概 況

目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力煤選煤廠工藝大部分采用13 mm或25 mm分級(jí)入洗、末煤不入洗工藝。這種工藝雖然簡(jiǎn)單，但精煤產(chǎn)率低，末煤灰分偏高。部分末煤量低的選煤廠采用全入洗工藝，雖然提高了精煤產(chǎn)率，但增加了煤泥水處理難度[1-3]。

動(dòng)力煤預(yù)先深度篩分入洗是提高煤炭產(chǎn)品熱值的一種有效途徑， 但現(xiàn)有動(dòng)力煤選煤廠入洗下限大部分是13 mm，主要是因?yàn)橄抻诋?dāng)時(shí)裝備應(yīng)用水平和產(chǎn)品市場(chǎng)需求。傳統(tǒng)的分級(jí)設(shè)備對(duì)于 小于13 mm原煤分級(jí)效率較低， 造成洗選過程中煤泥水處理難度較大。 由于煤炭深度篩分設(shè)備不斷地應(yīng)用開發(fā)。目前市場(chǎng)上6 mm篩分效率較高的分級(jí)篩已在很多選煤廠應(yīng)用，而6 mm分級(jí)入洗與全入洗相比，前者具有煤泥量少、運(yùn)行效率高、洗煤成本低等優(yōu)勢(shì)；與13 mm分級(jí)入洗相比，洗煤深度增加，產(chǎn)品熱值提高[4-6]?；诖朔N情況，根據(jù)準(zhǔn)能公司礦區(qū)煤質(zhì)，是否有必要進(jìn)行6 mm分級(jí)入洗？為此，準(zhǔn)能選煤廠對(duì)6 mm及13 mm分級(jí)入洗的總體經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析對(duì)比，并對(duì)弛張篩應(yīng)用的可行性進(jìn)行了論證。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及銷售對(duì)比

2.1 200～13 mm塊煤入洗工藝分析

準(zhǔn)能選煤廠目前采用的是200～13 mm塊煤淺槽入洗工藝。根據(jù)原煤篩分浮沉資料，結(jié)合現(xiàn)有重介淺槽系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)際，按原煤處理能力10.0 Mt/a，優(yōu)煤與劣煤入選比例3∶7，分級(jí)篩效率85%計(jì)算，綜合分析得出，在優(yōu)煤和劣煤分選密度為1.9 g/cm3時(shí)，洗選產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量關(guān)系見表1和2。

表1 13 mm分級(jí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(優(yōu)煤)

表2 13 mm分級(jí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(劣煤)

根據(jù)表1，表2中優(yōu)精煤、劣精煤、優(yōu)末煤、劣末煤四種產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，通過產(chǎn)品配煤可以配出的商品煤數(shù)量為874萬t，平均熱值為19.07 kJ/g，按2013年車板價(jià)，得出3 mm分選商品煤結(jié)構(gòu)及銷售額如表3所示。由表3可知，總銷售額為21.09億元。

表3 13 mm分選商品煤結(jié)構(gòu)及銷售額

2.2 200～6 mm混煤入洗工藝分析

一般塊煤重介淺槽分選下限為13 mm，這是因?yàn)楫?dāng)分選密度較高時(shí)，重介質(zhì)懸浮液固體濃度高，結(jié)構(gòu)化明顯，靜止粘度較高，以至于一些較細(xì)的矸石顆粒，也浮在重介質(zhì)的表面上。這些細(xì)粒級(jí)物料得不到有效分選，大部分進(jìn)入精煤，影響精煤質(zhì)量。準(zhǔn)能選煤廠采用的分選密度為1.9 g/cm3，因此，13～6 mm分選不適合采用淺槽分選機(jī)，應(yīng)該采用兩產(chǎn)品旋流器分選。

優(yōu)煤與劣煤入選比例仍按3∶7，設(shè)6 mm弛張篩篩分效率為85%(廠家提供數(shù)據(jù))計(jì)算，根據(jù)原煤浮沉資料分析得出，在10.0 Mt/a原煤處理能力時(shí)，優(yōu)煤、劣煤分選密度在1.9 g/cm3，選煤廠洗選產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量關(guān)系見表4和表5。

表4 原煤6 mm分級(jí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表(優(yōu)煤)

表5 原煤6 mm分級(jí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表(劣煤)

根據(jù)表4和表5中優(yōu)精煤、劣精煤、優(yōu)末煤、劣末煤四種產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，通過產(chǎn)品配煤可以配出的商品煤數(shù)量為835萬t，銷售熱值為19.57 kJ/g。按2013年車板價(jià)，得出6 mm分選商品煤結(jié)構(gòu)及銷售額見表6。由表6可知，總銷售額為21.25億元。

表6 6 mm分選商品煤結(jié)構(gòu)及銷售額表

通過以上分析對(duì)比得出，200～6 mm入洗工藝商品煤銷售額較200～13 mm入洗工藝多收入1 600萬元。

3 兩種入洗工藝生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比

3.1 商品煤水分

由于末煤入洗量增加，相應(yīng)的產(chǎn)品帶水量會(huì)增加。根據(jù)試驗(yàn)，13～6 mm精煤水分是12.3%，增加了洗煤水耗。原煤200～6 mm入洗較原煤200～13 mm入洗，銷售商品煤水分升高0.8%，損失熱值0.234 MJ/kg。

3.2 煤泥量

通過原煤篩分浮沉試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析得出，-13 mm末煤占全級(jí)的54%，其中-6 mm粉煤占全級(jí)的22%。200～13 mm入洗時(shí)，煤泥量占入洗煤的2.0%，占入選原煤的0.9%；200～6 mm入洗時(shí)，煤泥量占入洗煤的4.2%，占入選原煤的3.3%。煤泥量過大給煤泥水處理系統(tǒng)造成較大壓力。

3.3 初期設(shè)備投資

13～0 mm的末煤進(jìn)行6 mm分級(jí)，13～6 mm用旋流器分選，需要增加6 mm篩分設(shè)備及兩產(chǎn)品旋流器系統(tǒng)。旋流器采用有壓給料方式，還需要增加混料桶、磁選機(jī)、混料泵等設(shè)備(設(shè)施)。準(zhǔn)格爾礦區(qū)一直采用優(yōu)劣煤分別入洗工藝，旋流器系統(tǒng)也相應(yīng)采用優(yōu)劣煤兩套分選系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)和工藝比較復(fù)雜，初期投資估算為6 000萬元。

3.4 系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的成本費(fèi)用

從水、電、介質(zhì)、排矸、煤泥處理五個(gè)方面對(duì)比分析，結(jié)果見表7。

表7 洗選1 000萬t原煤五項(xiàng)生產(chǎn)成本對(duì)比

由表7可知，200～6 mm入洗工藝較200～13 mm入洗工藝生產(chǎn)成本增加1 164.4萬元。

4 分級(jí)入選的可行性分析

4.1 綜合效益

對(duì)于新建原煤處理能力10.0 Mt/a的選煤廠，根據(jù)準(zhǔn)格爾礦區(qū)煤質(zhì)實(shí)際情況，若采用200～6 mm分選，初期設(shè)備投資增加6 000萬元，商品煤綜合熱值可以提高501.6 kJ/g ，但商品煤數(shù)量較200～13 mm分選減少39萬t，總銷售額提高1 600萬元。同時(shí)介質(zhì)、水、電、排矸費(fèi)、煤泥處理及檢修維護(hù)、配件折舊等成本增加1 975萬元/a，總體經(jīng)濟(jì)效益降低375萬元/a 。對(duì)于在原有13 mm分級(jí)系統(tǒng)上進(jìn)行6 mm深度篩分改造，通過增加入洗比例，提高產(chǎn)品煤質(zhì)量，是企業(yè)提質(zhì)增效的有效手段，也是國(guó)家提倡的煤炭清潔高效綠色發(fā)展的應(yīng)有之意。因此對(duì)原煤預(yù)先進(jìn)行6 mm篩分，200～6 mm的原煤通過淺槽分選機(jī)分選，-6 mm的末煤直接裝倉，并與洗后產(chǎn)品配煤后作為商品煤銷售的工藝，對(duì)于準(zhǔn)格爾礦區(qū)煤炭的加工是合理的。

但是如果對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造，新增旋流器系統(tǒng)，若不增加上倉皮帶及排矸膠帶和走廊，以現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)力不能滿足改造后精煤的運(yùn)量。同時(shí)末煤產(chǎn)量下降，末煤輸送設(shè)備與能力將不匹配，增加電量消耗，造成產(chǎn)量大的產(chǎn)品輸送設(shè)備能力小，產(chǎn)量小的產(chǎn)品設(shè)備能力過大。若新增輸煤設(shè)備走廊，則投資較大，且在廠房布局等方面也有諸多困難，不利于企業(yè)增加總體經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減排和資源充分利用。

4.2 弛張篩的運(yùn)用

現(xiàn)有分級(jí)篩分級(jí)下限一般是13 mm，對(duì)于水分含量高的原煤，容易堵塞篩縫，增加了煤泥水處理難度。若降低動(dòng)力煤入洗下限，需要使用篩分效率較高、入洗下限低的分級(jí)篩。

目前6 mm分級(jí)效率較高的設(shè)備是弛張篩，這是一種用于細(xì)、粘、濕等難篩分物料進(jìn)行篩分的設(shè)備。根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，弛張篩篩分效率在85%以上，采用高彈性耐磨聚安酯制作的彈性篩板[7]。根據(jù)其工作原理，弛張篩最大的特點(diǎn)是篩板不堵塞、不卡孔。而準(zhǔn)格爾礦區(qū)煤炭水分含量低，透篩率好，篩分效率高，且為露天開采，更不存在堵卡的現(xiàn)象。但由于煤的硬度、密度和韌性都較大，不易破碎，對(duì)篩面的沖擊破壞和磨損程度高。弛張篩篩面彎曲疲勞強(qiáng)度大，耐磨性好，但是抗砸性與金屬篩面相比較差，因此會(huì)存在頻繁更換的現(xiàn)象，設(shè)備的后期運(yùn)行維護(hù)成本較高。

5 結(jié) 語

實(shí)施深度篩分和增加動(dòng)力煤的入洗比例已經(jīng)成為選煤行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用將最大程度提高生產(chǎn)力，也必然會(huì)產(chǎn)生新的問題。特大型動(dòng)力煤選煤廠采用6 mm篩分分級(jí)技術(shù)的生產(chǎn)工藝或者對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行改造應(yīng)用，都會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)管理等方面的問題。如果將6 mm篩分分級(jí)與目前技術(shù)先進(jìn)的智能干選技術(shù)結(jié)合，會(huì)很大程度減輕6 mm弛張篩應(yīng)用帶來的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)問題。通過6 mm篩分將毛煤分為200～80 mm和80～6 mm兩個(gè)粒級(jí)，分別進(jìn)入智能干選系統(tǒng)和原有的水洗系統(tǒng)，通過增加工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備數(shù)量最少的系統(tǒng)，可減少對(duì)原有系統(tǒng)的改造擾動(dòng)，可減輕原有洗選系統(tǒng)的壓力，生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品。這種工藝結(jié)合方式將對(duì)動(dòng)力煤3 mm深度篩分技術(shù)的研究應(yīng)用具有借鑒意義。