陳宗和，周愛榮，王 剛，劉登科

(四川川煤華榮能源有限責任公司 代池壩選煤廠，四川 廣元 628021)

隨著我國礦井的持續(xù)開采，部分選煤廠洗選的原煤與設(shè)計時采用的煤質(zhì)資料有了較大的變化，有的是因為原設(shè)計煤層開采殆盡，轉(zhuǎn)為開采其他煤層，有的是整個礦井枯竭轉(zhuǎn)而采購周邊礦井的原煤，從而使得選煤廠來煤趨于多樣化[1]，對選煤廠正常生產(chǎn)造成了不同程度的沖擊。上述情況日趨普遍，現(xiàn)已成為很多選煤廠面臨的問題。

中心型選煤廠由于洗選周邊多礦井原煤，不同礦井原煤煤質(zhì)差異可能較大，各選煤廠采取的生產(chǎn)組織方案不盡相同，主要的洗選方式有兩種，即輪流單獨洗選方式和混合洗選方式，二者的區(qū)別在于是選前配洗還是選后配煤[2]。至于采用哪種方式比較合理，需要根據(jù)各原煤的煤質(zhì)資料進行分析確定。要實現(xiàn)煤炭資源回收最大化，需要根據(jù)現(xiàn)場煤質(zhì)資料及生產(chǎn)工藝，利用等邊界灰分(λ)分選理論，及時調(diào)整生產(chǎn)方式。

輪流單獨洗選方式有兩種，一種為各原煤選取的分選密度能使各自選后精煤截取的邊界灰分(λ)相同或相近，一種為各原煤分選后精煤產(chǎn)品灰分相同或相近。

前一種方式須使各原煤選后的精煤按預(yù)定比例加權(quán)平均的灰分達到要求的精煤產(chǎn)品灰分值，這時綜合精煤產(chǎn)率才最大，但在實際生產(chǎn)中要使選后精煤邊界灰分相同十分困難，且存在后期摻配困難的問題，對現(xiàn)場生產(chǎn)管理水平要求很高，不適合大部分選煤廠實際情況，因此不考慮等邊界灰分相同的輪流單獨洗選方式，只比較等精煤產(chǎn)品灰分的輪流單獨洗選方式。

原煤洗選不僅需要考慮煤炭資源回收最大化，而且洗選后產(chǎn)品各項指標也需滿足市場需求。對于煉焦煤及噴吹煤來說，在多煤種入選時需要考慮原煤各項指標，包括灰分、硫分、發(fā)熱量、揮發(fā)分、膠質(zhì)層厚度和黏結(jié)指數(shù)等[3]，必須通過計算才能確定合適的入選比例[4]。

隨著我國西南地區(qū)煤炭資源日趨減少[5]，選煤生產(chǎn)也需采用精益化管理方式，通過計算選擇一種最優(yōu)方式，既能實現(xiàn)煤炭資源利用最大化，也能增加企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。為了滿足煤炭市場需要，保證各產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)揮中心選煤廠的效能與作用，將不同礦井、不同煤質(zhì)的原煤配合入選成為選煤廠生存和發(fā)展的必然之路，以適應(yīng)當前煤炭市場形勢，合理利用煤炭資源。

1 選煤廠概況

1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

代池壩選煤廠為中心型選煤廠，主要入選石洞溝煤礦、趙家壩煤礦、代池壩煤礦的原煤，主要加工噴吹精煤、電煤以及其他附屬產(chǎn)品。選煤工藝為200～50 mm原煤采用淺槽重介分選機排矸，50～0.3 mm原煤采用雙給介無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，0.3～0 mm采用浮選工藝，尾煤濃縮壓濾，全廠洗水實現(xiàn)閉路循環(huán)。該廠設(shè)計能力為1.50 Mt/a，由于近年各礦井產(chǎn)量下降，年實際總?cè)脒x量約為130萬t。長年的礦井開采致使井下煤炭儲量越來越少、煤質(zhì)越來越差，加上采用綜采綜掘技術(shù)，現(xiàn)階段所采毛煤均為高灰毛煤。不同礦井原煤煤質(zhì)差異較大，石洞溝煤礦原煤灰分在50%左右，代池壩煤礦和趙家壩煤礦原煤灰分均達60%左右。

1.2 存在問題

代池壩選煤廠由于需要洗選三個礦井的原煤，因原煤分區(qū)存放，加上原煤場地有限，每個礦井原煤在原煤場緩沖時間較短。

由于各礦原煤不同密度級產(chǎn)率相差較大，要求精煤灰分相同時，各原煤分選密度差別也較大，更換原煤洗選時需要進行較大的調(diào)整，工作強度大，同時存在分選密度不穩(wěn)定的情況，因此需要考慮選前配煤入選，既能滿足各礦井原煤及時入選，也能穩(wěn)定生產(chǎn)情況。為此對配煤入選進行技術(shù)及經(jīng)濟分析。

2 各礦原煤煤質(zhì)分析

根據(jù)多年來對各礦原煤煤質(zhì)的全面分析，各礦原煤雖然分選后精煤產(chǎn)率有所不同，但其他指標很接近，如灰分、硫分、發(fā)熱量、可磨性、反應(yīng)性、燃燒性、爆炸性、煤灰熔融性等，均符合加工噴吹精煤要求[6]。因此在進行配煤入選分析時只考慮精煤灰分與產(chǎn)率。

根據(jù)用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的不同要求，目標灰分有12%和13.5%，綜合考慮各礦井原煤產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量要求以及洗選效果，結(jié)合多年來的生產(chǎn)實踐，根據(jù)不同產(chǎn)品質(zhì)量，確定了三個煤礦原煤入選配比：當精煤灰分為12%時，石洞溝煤礦∶趙家壩煤礦∶代池壩煤礦=20∶40∶40；當精煤灰分為13.5%時，石洞溝煤礦∶趙家壩煤礦∶代池壩煤礦=50∶25∶25。

下面以生產(chǎn)灰分為12%進行分析。為更為貼合實際生產(chǎn)情況，需考慮分選精度及波動等因素[7]，精煤產(chǎn)品灰分按11.95%進行計算。

石洞溝煤礦、趙家壩煤礦、代池壩煤礦及混合原煤50～0.5 mm粒級浮沉試驗結(jié)果見表1。

由表1可知，各煤礦原煤同一密度級的基元灰分比較接近，其中1.4～1.5 g/cm3密度級的灰分差值在1.18～2.29個百分點之間，相差較小，說明三個礦井原煤從原煤性質(zhì)上滿足混合洗選的要求[8]。

根據(jù)表1各煤礦原煤浮沉試驗結(jié)果得到各煤礦浮沉試驗綜合表，分別見表2—表5，并繪制可選性曲線，如圖1—圖4所示。

表5 混合原煤浮沉試驗綜合表Table 5 Composite float-and-sink analysis data of the mixed raw coal %

從表1和圖1中可以查出，對于石洞溝原煤，當精煤灰分為11.95%時，分選密度為1.51 g/cm3，分選密度±0.1含量為21%，扣除沉矸(密度級>2.00 g/cm3)后為41.60%，為極難選煤。

圖1 石洞溝煤礦50～0.5 mm粒級原煤可選性曲線Fig.1 Washability curve of the 50～0.5 mm Shidonggou raw coal

表1 50～0.5 mm粒級原煤浮沉試驗結(jié)果Table 1 Float-and-sink analysis data of the 50～0.5 mm raw coal %

從表2和圖2中可以查出，對于趙家壩原煤，當精煤灰分為11.95%時，分選密度為1.63 g/cm3，分選密度±0.1含量為9.7%，扣除沉矸(密度級>2.00 g/cm3)后為27.42%，為較難選煤。

表2 石洞溝煤礦原煤浮沉試驗綜合表Table 2 Composite float-and-sink analysis data of the raw coal from Shidonggou Mine %

圖2 趙家壩煤礦50～0.5 mm粒級原煤可選性曲線Fig.2 Washability curve of the 50～0.5 mm Zhaojiaba raw coal

從表3和圖3中可以查出，對于代池壩原煤，當精煤灰分為11.95%時，分選密度為1.47 g/cm3，分選密度±0.1含量為15.5%，扣除沉矸(>2.00 g/cm3密度級)后為38.35%，可選性等級為難選。

表3 趙家壩煤礦原煤浮沉試驗綜合表Table 3 Composite float-and-sink analysis data of the raw coal from Zhaojiaba Mine %

圖3 代池壩煤礦50～0.5 mm粒級原煤可選性曲線Fig.3 Washability curve of the 50～0.5 mm Daichiba raw coal

從表4和圖4中可以查出，對于按比例混合后的原煤，當精煤灰分為11.95%時，分選密度為1.52 g/cm3，分選密度±0.1含量為14.5%，扣除沉矸(>2.00 g/cm3密度級)后為35.88%，可選性等級為難選。

表4 代池壩煤礦原煤浮沉試驗綜合表Table 4 Composite float-and-sink analysis data of the raw coal from Daichiba Mine %

圖4 混合原煤可選性曲線Fig.4 Washability curve of the mixed raw coal

3 入選方案的比選

現(xiàn)階段多原煤洗選方式有兩種：輪流單獨洗選即各原煤分別儲存后單獨洗選，選后產(chǎn)品進行配煤成為合格產(chǎn)品；混合洗選即選前將兩種或多種原煤按比例進行配煤后進行洗選，直接洗選出合格產(chǎn)品[9]。在滿足條件的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮混合洗選方案，因為輪流單獨洗選存在生產(chǎn)管理復(fù)雜，生產(chǎn)波動大[10]，選后產(chǎn)品質(zhì)量較難控制等問題。

三個礦井均屬于廣元市旺蒼縣煤炭礦區(qū)，煤種相同。各礦原煤浮沉試驗資料(表1)表明，三個礦井原煤從原煤性質(zhì)上滿足混合洗選的要求，同時由于代池壩選煤廠有5個原煤受煤坑，從生產(chǎn)設(shè)施上也滿足混合洗選的條件。

3.1 各礦原煤輪流單獨洗選

三種原煤輪流單獨洗選方案的分選結(jié)果見表6。由表6可知：三個礦井原煤按照要求的精煤灰分(為11.95%)進行洗選，即等灰分分選，由于分選密度不同，精煤截取的邊界灰分也不同，不符合等邊界灰分原則，即等“λ”原則，會造成一定精煤損失[11]。

表6 三種原煤輪流單獨洗選方案的分選結(jié)果Table 6 Result of separate washing of the raw coal from 3 different mines in ratotion %

3.2 各礦原煤混合洗選

三種原煤混合洗選方案的分選結(jié)果見表7。由表7可知：三個礦井原煤按照要求的精煤灰分(為11.95%)進行混合洗選，由于各礦原煤分選密度相同，在基元灰分基本一致的情況下，精煤截取的邊界灰分也基本相同，符合等“λ”原則[12]，精煤產(chǎn)率相對較高。

表7 三種原煤混合洗選方案的分選結(jié)果Table 7 Results obtained by applying the scheme for washing the raw coal from 3 mines in a mixed manner %

4 效果分析

相比單獨入選，混合洗選的精煤產(chǎn)率高0.92個百分點。當精煤灰分為13.5%時，重復(fù)上述計算并查詢可選性曲線可知，混合洗選精煤產(chǎn)率比輪流單獨洗選高0.75個百分點。

選煤廠近年實際年入選量約為130萬t，根據(jù)市場對不同灰分精煤的需求量，當要求精煤灰分為12%時，年入選原煤約75萬t，精煤價格按1 500元/t，中煤價格按照500元/t計，則全年洗選灰分為12%的精煤經(jīng)濟效益增加額為690萬元。

當要求精煤灰分≤13.5%時，年入選原煤約55萬t，精煤價格按1 400元/t，中煤價格按500元/t計，則全年洗選灰分為13.5%的精煤經(jīng)濟效益增加額為371.25萬元。

因此，混合洗選后，全年經(jīng)濟效益增加額為1 061.25萬元。

混合洗選后還改善入選原煤的可選性，從可選性曲線可以看出，石洞溝原煤在洗選精煤灰分低于11.95%時為極難選煤，而混合原煤可選性等級為難選，這是由于混合后分選密度右移，一定程度遠離物料集中的密度級，使得分選密度±0.1含量降低，在分選精度一定的情況下減少了錯配物含量[13]，提高了精煤產(chǎn)率。

混合洗選還降低了選煤現(xiàn)場的操作難度，重介系統(tǒng)只需要保持一個穩(wěn)定的分選密度即可，不需要進行密度轉(zhuǎn)換，減小了生產(chǎn)波動[14]，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)語

采用混合洗選方案使代池壩選煤廠技術(shù)管理水平得到了提高，實現(xiàn)了中心選煤廠高效生產(chǎn)，為選煤廠打造產(chǎn)品品牌提供了可靠、科學的保證；另一方面也避免了對各礦井的正常生產(chǎn)的影響，為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。對于硫分不同的原煤，配煤后生產(chǎn)的產(chǎn)品硫分可以達到銷售需要，將銷售受限的高硫煤通過配煤實現(xiàn)了硫分的有效降低，有助于產(chǎn)品取得較好的銷售成績。