葛喆鑫

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)公司高陽(yáng)煤礦，山西 孝義 032306）

高陽(yáng)煤礦生產(chǎn)能力為6.0Mt/a，礦井機(jī)械選矸車間投產(chǎn)至今已有十多年，由于運(yùn)行時(shí)間久，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率大大增高。由于機(jī)械動(dòng)篩跳汰機(jī)分選效果較差，導(dǎo)致排出的矸石中矸中帶煤率高（矸中帶煤率4.5%），并且入洗雜物也會(huì)對(duì)選煤廠的洗選設(shè)備造成影響（包括電力與設(shè)備損耗），增大洗選系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，造成了資源浪費(fèi)與財(cái)產(chǎn)損失。

鑒于上述情況，為提高精煤回收率，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，急需將動(dòng)篩系統(tǒng)升級(jí)改造為分選精度高、設(shè)備故障率低的塊煤機(jī)械排矸設(shè)備。

1 現(xiàn)有洗選系統(tǒng)

1.1 動(dòng)篩排矸工藝

高陽(yáng)礦毛煤由主斜井201皮帶自井下運(yùn)出后，首先由原煤車間202主皮帶運(yùn)輸毛煤到選矸樓6層301刮板機(jī)中進(jìn)行1#、2#系統(tǒng)分流。（1#系統(tǒng)）經(jīng)過(guò)314圓振動(dòng)篩進(jìn)行250mm篩分，將毛煤中粒度大于250mm的物料經(jīng)溜槽運(yùn)至308慢速皮帶人工手選除雜后通過(guò)皮帶排至矸石山，粒度小于250mm的物料經(jīng)過(guò)302香蕉篩進(jìn)行50mm篩分。篩下末原煤經(jīng)皮帶運(yùn)輸至原煤倉(cāng)儲(chǔ)存，篩上物進(jìn)入304機(jī)械動(dòng)篩跳汰機(jī)進(jìn)行動(dòng)篩分選。動(dòng)篩矸石經(jīng)皮帶運(yùn)輸?shù)巾肥蕉逊牛瑒?dòng)篩精煤破碎到50mm以下經(jīng)皮帶輸送至原煤倉(cāng)儲(chǔ)存，末煤通過(guò)斗式提升機(jī)提出后脫水，經(jīng)皮帶輸送至原煤倉(cāng)儲(chǔ)存。

1.2 洗選系統(tǒng)工藝

選煤廠采用重介旋流器+粗煤泥TBS/RC分選+浮選的聯(lián)合工藝流程。

1.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

精煤（50～0mm）：焦煤。中煤（50～0mm）：電煤。

2 煤質(zhì)資料設(shè)計(jì)依據(jù)

高陽(yáng)煤礦洗煤廠煤質(zhì)科對(duì)高陽(yáng)礦東部采區(qū)進(jìn)行篩分大樣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1 原煤篩分試驗(yàn)表

篩分資料分析：

（1）原煤灰分為41.04%，屬中高灰分煤；

（2）原煤自然級(jí)+50mm粒級(jí)含量占28.64%，灰分為64.80%，其中矸石含量占本級(jí)達(dá)到80.00%，灰分為77.51%，矸石很純；

（3）原煤-13mm粒級(jí)產(chǎn)率58.31%，說(shuō)明粉末煤含量較高；

（4）各粒級(jí)灰分隨粒度減小呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明矸石較硬而煤較脆；

（5）-0.5mm煤泥含量占10.63%，灰分為23.46%，低于 3～0.5mm粒級(jí)物料的灰分，說(shuō)明煤質(zhì)軟且易碎，煤泥中矸石細(xì)末含量小。

3 智能干選改造

目前國(guó)內(nèi)用于大塊煤排矸的主要工藝為塊煤跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)、重介淺槽及TDS智能干選機(jī)。塊煤跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)是以水為介質(zhì)進(jìn)行分選，有效分選精度不如重介淺槽及TDS智能干選機(jī)。淺槽分選是傳統(tǒng)的機(jī)械排矸方法，精度相對(duì)動(dòng)篩高。但存在問(wèn)題是：淺槽分選必須配有水、介處理回收系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜，而且耗水耗介生產(chǎn)成本高。針對(duì)該礦，需另外新建廠房，系統(tǒng)復(fù)雜，投資高。

3.1 方案比較

下面就TDS智能干選機(jī)與現(xiàn)有的重介淺槽分選機(jī)對(duì)本廠塊煤預(yù)排矸進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

（1）系統(tǒng)配置

TDS智能干選工藝因不需借助水和介質(zhì)對(duì)煤炭分選，從而沒(méi)有產(chǎn)品脫水、脫介、水處理及介質(zhì)回收系統(tǒng)而大大簡(jiǎn)化了工藝流程，系統(tǒng)非常簡(jiǎn)潔。

淺槽工藝需要借助水和介質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的分選，設(shè)置有產(chǎn)品脫水脫介、水處理及介質(zhì)回收系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜。

（2）矸石帶煤損失

由前述分析可知，TDS智能干選機(jī)矸石帶煤損失為721.09萬(wàn)元/a。

根據(jù)對(duì)多個(gè)運(yùn)行使用選煤廠調(diào)研知，淺槽做不到矸石完全不帶煤，大部分選煤廠淺槽矸石帶煤率約為0.5%～1%，按0.5%計(jì)。本礦塊煤矸石含量80%，精煤按860元/t計(jì)，則：淺槽帶煤損失為：171.82×80%×0.5%×860=591.06（萬(wàn)元/a）。每年TDS智能干選系統(tǒng)年帶煤損失比淺槽系統(tǒng)高130.03萬(wàn)元。

（3）生產(chǎn)成本對(duì)比

根據(jù)前述可知TDS加工費(fèi)為338.75萬(wàn)元/a。

重介淺槽噸塊煤加工費(fèi)按10元計(jì)，則塊煤加工費(fèi)為：10×171.82=1718.20萬(wàn)元/a。則TDS智能干選系統(tǒng)年加工費(fèi)比淺槽系統(tǒng)低1379.45萬(wàn)元。

（4）煤泥加工費(fèi)對(duì)比

由于TDS智能干選機(jī)不需借助水來(lái)對(duì)塊煤進(jìn)行分選，則分選過(guò)程不產(chǎn)生煤泥，相對(duì)于淺槽一方面減輕了后續(xù)煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷，另一方面降低了后續(xù)煤泥浮選的加工成本。

經(jīng)過(guò)調(diào)研，煤泥浮選及過(guò)濾加工成本約30元/t。淺槽系統(tǒng)的次生煤泥產(chǎn)率約為3%，則相比較TDS智能干選的不產(chǎn)煤泥，淺槽系統(tǒng)需增加煤泥浮選加工成本為：171.82×3%×30=154.64（萬(wàn)元/a）。

（5）投資對(duì)比

TDS智能干選系統(tǒng)投資為2258.66萬(wàn)元，淺槽系統(tǒng)投資為5794.73萬(wàn)元，TDS智能干選系統(tǒng)比淺槽系統(tǒng)投資低3536.07萬(wàn)元，投資優(yōu)勢(shì)明顯。

綜上分析，通過(guò)與動(dòng)篩、淺槽的經(jīng)濟(jì)效益比較及針對(duì)高陽(yáng)礦的TDS試驗(yàn)情況，推薦高陽(yáng)煤礦選煤廠250～50mm粒級(jí)塊煤預(yù)排矸項(xiàng)目采用TDS智能干選工藝。

3.2 TDS智能干選工藝

（1）工藝流程

本次TDS智能干選系統(tǒng)改造在1#動(dòng)篩系統(tǒng)進(jìn)行，2#動(dòng)篩系統(tǒng)保留作為備用系統(tǒng)。結(jié)合重慶院對(duì)原煤篦粗工藝的改造，塊煤TDS預(yù)排矸的工藝流程為：礦井毛煤經(jīng)200mm篦粗后，篦粗篩篩下由新增滾軸篩進(jìn)行50mm分級(jí)，滾軸篩篩上物料由振動(dòng)布料器布料后，進(jìn)入TDS智能干選機(jī)進(jìn)行分選，執(zhí)行“打煤”工藝。經(jīng)TDS分選后的塊煤經(jīng)現(xiàn)有破碎機(jī)破碎至50mm以下與滾軸篩篩下末原煤一同由原煤轉(zhuǎn)載皮帶運(yùn)至現(xiàn)有原煤倉(cāng)。TDS矸石進(jìn)入新增限下篩分器進(jìn)行50mm篩分，篩上進(jìn)入現(xiàn)有矸石運(yùn)輸系統(tǒng)，篩下進(jìn)入現(xiàn)有原煤轉(zhuǎn)載皮帶。

當(dāng)井下生產(chǎn)遇到過(guò)斷層或放頂煤時(shí)，塊原煤產(chǎn)量增大。塊原煤量大于干選機(jī)處理能力時(shí)，經(jīng)篦粗后的井下原煤由改造后的刮板機(jī)分流至備用的2#動(dòng)篩系統(tǒng)。

TD分選系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 新增TDS分選系統(tǒng)流程圖

（2）主要工藝設(shè)備選型

本著簡(jiǎn)單實(shí)用、減少投資為原則，僅針對(duì)1#動(dòng)篩系統(tǒng)進(jìn)行改造，2#動(dòng)篩系統(tǒng)作為備用。

① 原煤分級(jí)篩選型

礦井原煤直接進(jìn)入機(jī)械選矸車間，原煤分級(jí)篩選型時(shí)要與礦井皮帶的運(yùn)輸能力匹配。目前礦井原煤皮帶最大運(yùn)輸量為1800t/h。

② TDS智能干選機(jī)選型

目前礦井原煤皮帶正常運(yùn)輸量為1400t/h，按28.64%的塊煤產(chǎn)率計(jì)算，則所需處理的塊煤量為400.96t/h，選用兩臺(tái)B=1800mm的TDS智能干選機(jī)即可滿足現(xiàn)有規(guī)模下的正常生產(chǎn)需求。若煤質(zhì)情況臨時(shí)變化，塊煤產(chǎn)量超過(guò)干選機(jī)的處理能力，則系統(tǒng)分流部分原煤至保留的2#動(dòng)篩系統(tǒng)分選。

后期礦井?dāng)U能之后，為與新的礦井規(guī)模相匹配，可將2#動(dòng)篩預(yù)排矸系統(tǒng)改造成TDS預(yù)排矸系統(tǒng)。系統(tǒng)主要設(shè)備選型表見(jiàn)表2。

表2 主要設(shè)備選型表

4 結(jié) 論

（1）TDS智能干選機(jī)可以對(duì)煤與矸石有效識(shí)別，通過(guò)高壓風(fēng)執(zhí)行系統(tǒng)將矸石排出，具有分選精度高、矸石帶煤率小、自動(dòng)化程度高、工藝簡(jiǎn)單、加工成本低、投資低、產(chǎn)品不沾水等特點(diǎn)。

（2）與傳統(tǒng)淺槽工藝相比，TDS智能干選機(jī)從投資方面、分選精度及加工成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。TDS改造方案總投資2258.66萬(wàn)元，相對(duì)于淺槽排矸系統(tǒng)減少3536.07萬(wàn)元，投資優(yōu)勢(shì)明顯。綜合了塊煤加工成本、矸石帶煤損失及煤泥浮選及過(guò)濾成本后，TDS智能干選機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益比淺槽分選機(jī)高1404.06萬(wàn)元/a。