謝登峰

（中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012）

山西神州煤業(yè)選煤廠屬于礦井型煉焦煤選煤廠，生產(chǎn)規(guī)模為0.6 Mt/a[1]。礦井?dāng)U能改造完成后，需要在現(xiàn)有工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)能改造，改造后選煤廠生產(chǎn)規(guī)模與礦井生產(chǎn)規(guī)模一致，為1.2 Mt/a。

原有選煤廠的工藝流程為：原煤50 mm 分級(jí)，+50 mm 塊原煤破碎至-50 mm；-50 mm 級(jí)原煤預(yù)先0.5 mm 脫泥后進(jìn)入有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，分選出精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品，經(jīng)脫介脫水后成為最終產(chǎn)品；精煤和中矸系統(tǒng)稀介質(zhì)合并磁選；粗煤泥經(jīng)濃縮旋流器+高頻篩回收后摻入精煤，細(xì)粒煤泥浮選回收，浮選精礦經(jīng)加壓過(guò)濾機(jī)回收摻入精煤，浮選尾礦經(jīng)濃縮、壓濾回收。

1 選煤廠120 萬(wàn)t/a 擴(kuò)能改造工藝探索

1.1 原料煤質(zhì)量特征

山西神州煤業(yè)礦井改擴(kuò)建完成后，其主采工作面由4 號(hào)煤層調(diào)整至8 號(hào)煤層和10 號(hào)煤層，原煤性質(zhì)發(fā)生較大變化。因此，選煤廠擴(kuò)能改造需要針對(duì)煤質(zhì)變化進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1.1.1 篩分資料分析

從表1 中發(fā)現(xiàn)：（1）原煤灰分為18.28%，屬中灰煤。（2）原煤中+50 mm 大塊含量7.13%，灰分40.83%；大塊中可見(jiàn)矸含量為2.15%，屬中含矸煤；大塊中含有部分夾矸煤，大塊需破碎解離煤與矸石。（3）主導(dǎo)粒度級(jí)為3～0.5 mm，其含量為27.49%；原煤-13 mm 物料含量超過(guò)70%，末煤含量大。（4）各粒級(jí)原煤灰分隨著粒級(jí)的逐漸減小，灰分逐漸降低，而各粒級(jí)原煤產(chǎn)率呈逐漸增加趨勢(shì)，說(shuō)明本礦煤質(zhì)較軟、易碎。（5）-0.5 mm 煤泥含量較高，為14.16%，且其灰分較3～0.5 mm 粒級(jí)原煤灰分稍高，但遠(yuǎn)低于原煤總灰分，說(shuō)明原生煤泥中含有一定量的高灰細(xì)泥。

表1 原煤大篩分試驗(yàn)結(jié)果表

1.1.2 浮沉及可選性分析

山西神州煤業(yè)選煤廠擴(kuò)能改造后，原煤經(jīng)篩分破碎后，50～0.75 mm 原煤綜合級(jí)浮沉組成見(jiàn)表2。

由表2 可知：（1）主導(dǎo)密度級(jí)為1.3～1.4 g/cm3，其占本級(jí)含量為30.62%。（2）-1.5 g/cm3密度級(jí)的浮物累積產(chǎn)率為71.39%，灰分為8.76%，+2.0 g/cm3密度級(jí)的產(chǎn)率為11.51%， 灰分為63.49%。原煤通過(guò)洗選，能排出純矸，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)精煤。（3）當(dāng)洗選灰分為10%的煉焦煤產(chǎn)品時(shí)，理論分選密度為1.55 g/cm3，以扣除+2.0 g/cm3沉矸為100%計(jì)算，δ±0.1 含量為20.4%，原煤可選性等級(jí)為較難選；排矸時(shí)，以扣除-1.5 g/cm3浮煤為100%計(jì)算，原煤可選性等級(jí)為中等可選[2]。

表2 50～0.75 mm 原煤綜合級(jí)浮沉試驗(yàn)表

綜上所述，原煤洗選可以有效降低產(chǎn)品灰分，使其滿足產(chǎn)品質(zhì)量需求。

1.2 選煤廠擴(kuò)能改造工藝探索

1.2.1 選煤廠擴(kuò)能改造選煤工藝確定

（1）原煤洗選原則工藝的確定

該廠洗選的煉焦煤產(chǎn)品主要供集團(tuán)公司內(nèi)部自用，精煤產(chǎn)品質(zhì)量要求為：粒度<50 mm，Ad≤10%，Mt≤12%。

生產(chǎn)煉焦煤產(chǎn)品時(shí)，原煤可選性等級(jí)為中等可選，因此重選工藝宜選擇重介選。另因本次擴(kuò)能改造工業(yè)場(chǎng)地有限，已無(wú)場(chǎng)地新建工業(yè)廠房，擴(kuò)能所用設(shè)備要求布置在現(xiàn)有廠房?jī)?nèi)，故確定采用有壓三產(chǎn)品重介旋流器洗選工藝，簡(jiǎn)化工藝流程。

（2）分選粒級(jí)的確定

使用大直徑重介旋流器時(shí)細(xì)粒末煤的分選精度相對(duì)較差[3]，由于末煤含量大，故引入TBS 粗煤泥分選系統(tǒng)，入料粒度上限為0.75 mm，入料粒度下限為0.25 mm。-0.25 mm 細(xì)煤泥采用浮選。

（3）浮選精煤回收方案比選

選煤廠現(xiàn)有一臺(tái)60 m2的加壓過(guò)濾機(jī)，用于浮選精煤回收。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合項(xiàng)目本身的實(shí)際應(yīng)用情況，本次擴(kuò)能改造在浮選精煤回收環(huán)節(jié)，可采用以下兩種技術(shù)方案：

方案一：利用現(xiàn)有的一臺(tái)60 m2加壓過(guò)濾機(jī)[3]，新增一臺(tái)500 m2快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)[4]，即一臺(tái)60 m2加壓過(guò)濾機(jī)+一臺(tái)500 m2快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)。

方案二：拆除現(xiàn)有的一臺(tái)60 m2加壓過(guò)濾機(jī)，新增兩臺(tái)500 m2快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)，即兩臺(tái)500 m2快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)。

針對(duì)上述兩種不同浮精回收方案，從設(shè)備工藝性能（見(jiàn)表3）和技術(shù)經(jīng)濟(jì)（見(jiàn)表4）兩個(gè)方面進(jìn)行比較。

表3 浮精回收設(shè)備工藝性能比較表

表4 浮精回收技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

由于該廠煤泥中粗粒含量較多，根據(jù)表3 分析結(jié)果，用加壓過(guò)濾機(jī)回收浮選精煤更有利于發(fā)揮其設(shè)備性能優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)表4 計(jì)算結(jié)果，采用方案二時(shí)，最終精煤產(chǎn)品水分難以達(dá)到≤12%；方案一采用加壓+壓濾的聯(lián)合回收方式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際情況，靈活調(diào)整加壓和快開(kāi)壓濾機(jī)的入料量，實(shí)現(xiàn)兩種設(shè)備的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，系統(tǒng)靈活性更高，更能保證產(chǎn)品指標(biāo)的穩(wěn)定[5]。另外，在建設(shè)投資上，方案一充分利用原有設(shè)備，對(duì)原有結(jié)構(gòu)破壞少，方案一比方案二節(jié)省100.51 萬(wàn)元。

綜上所述，本浮精脫水環(huán)節(jié)采用方案一，即利用現(xiàn)有的一臺(tái)60 m2加壓過(guò)濾機(jī)+新增一臺(tái)500 m2快開(kāi)壓濾機(jī)。

因此，選煤廠擴(kuò)能改造最終的選煤方法為：脫泥有壓三產(chǎn)品重介旋流器+粗煤泥TBS 分選+煤泥浮選，浮精用加壓過(guò)濾機(jī)+快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)聯(lián)合回收，浮尾濃縮壓濾回收。

1.2.2 選煤廠工藝流程

選煤廠擴(kuò)能改造后的工藝流程為：原煤50 mm分級(jí)，+50 mm 塊原煤破碎至-50 mm；-50 mm 級(jí)原煤預(yù)先0.75（1.0）mm 脫泥，50～0.75（1.0）mm 原煤經(jīng)有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，分選出精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品，經(jīng)脫介脫水后成為最終產(chǎn)品；稀介質(zhì)合并磁選；0.75（1.0）～0.25 mm 粗煤泥TBS干擾床分選，TBS 精煤粗煤泥振動(dòng)弧形篩+煤泥離心機(jī)回收摻入精煤，TBS 尾煤經(jīng)高頻篩脫水摻入中煤進(jìn)中煤離心機(jī)脫水，細(xì)煤泥采用浮選，浮選精礦采用加壓過(guò)濾機(jī)+快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)回收，浮選尾礦經(jīng)濃縮、壓濾回收。

選煤廠擴(kuò)能改造后原則工藝流程圖如圖1。

圖1 山西神州煤業(yè)選煤廠擴(kuò)能改造原則工藝流程圖

根據(jù)煤質(zhì)計(jì)算結(jié)果，選煤廠主要設(shè)備規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表5。

表5 山西神州煤業(yè)選煤廠主要設(shè)備型號(hào)表

2 結(jié)語(yǔ)

山西神州煤業(yè)選煤廠進(jìn)行擴(kuò)能改造，針對(duì)該廠末煤含量較大的實(shí)際需要，增設(shè)粗煤泥TBS 分選系統(tǒng)，完善了煉焦煤洗選工藝，同時(shí)利用現(xiàn)有設(shè)備及生產(chǎn)車(chē)間，降低了選煤廠基建投資。