朱 河

（中煤集團(tuán)山西華昱能源有限公司，山西 朔州 036900）

引言

中煤集團(tuán)山西華昱能源有限公司煤炭洗運(yùn)中心屬于大型選煤廠。煤炭洗選加工系統(tǒng)優(yōu)化程度高——洗煤廠原煤倉(cāng)儲(chǔ)能力合計(jì)12 萬(wàn)t（槽倉(cāng)9 萬(wàn)t、一原煤場(chǎng)3 萬(wàn)t）。生產(chǎn)設(shè)計(jì)有3 個(gè)洗選系統(tǒng)，可年入洗2 200 萬(wàn)t原煤，洗選工藝采用塊煤重介淺槽分選機(jī)主再選、末煤兩產(chǎn)品重介旋流器分選、粗煤泥螺旋分選機(jī)分選、細(xì)煤泥加壓過(guò)濾機(jī)回收，完全實(shí)現(xiàn)廢水閉路循環(huán)；自動(dòng)化系統(tǒng)控制，洗選回收率由傳統(tǒng)的60%提高到80%左右，矸石發(fā)熱量降低至2.10 MJ 左右；洗選精度高，可精確生產(chǎn)10.5 MJ～25.1 MJ的多等級(jí)產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)和客戶需求；產(chǎn)品存儲(chǔ)在封閉的煤倉(cāng)內(nèi)，末原煤倉(cāng)5 萬(wàn)t、末精煤倉(cāng)5 萬(wàn)t、塊精煤倉(cāng)1.2 萬(wàn)t、電煤煤倉(cāng)1 萬(wàn)t、產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)容量共計(jì)12.2 萬(wàn)t，通過(guò)各產(chǎn)品煤倉(cāng)不同熱量、煤質(zhì)配比，實(shí)現(xiàn)了品種儲(chǔ)存和混配多樣化。

隨著煤礦開采的不斷深入，原煤質(zhì)量逐漸下降，大塊原煤的占比逐漸升高，部分煤礦50 mm 以上原煤占比接近40%，并且原煤中的矸石含量相較于以往也有提升，造成選煤廠現(xiàn)有的生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)諸多問(wèn)題：原煤破碎難以滿足要求、手選皮帶溢煤停機(jī)、工人工作量過(guò)大、洗選設(shè)備使用壽命較短等，因此采用技術(shù)創(chuàng)新的方式優(yōu)化原煤的洗選流程，提升設(shè)備的工作效率，對(duì)于煤礦開采工作有重要意義。

1 煤質(zhì)分析

1.1 原煤篩分浮沉資料分析

以該煤礦近期產(chǎn)出的原煤為樣本進(jìn)行篩分和浮沉試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1 和表2；+50 mm 原煤可選性計(jì)算見(jiàn)下頁(yè)表3。

表3 +50 mm 原煤可選性計(jì)算表

根據(jù)表1 不難發(fā)現(xiàn)，該煤礦原煤屬于高灰原煤，原煤灰分為35.00%；其中，50 mm 粒級(jí)原煤灰分更高，達(dá)到了47.57%；+50 mm 粒級(jí)的原煤在原煤中的占比為21.19%，矸石占比為14.00%，屬于高含矸煤。

表1 原煤篩分組成表

根據(jù)表2 不難發(fā)現(xiàn)，＜1.50 g/cm3密度物灰分較低，僅為11.50%，本級(jí)占比為25.58%，低密度物占比較高；＞2.0 g/cm3密度物灰分較高，達(dá)到了76.31%，本級(jí)占比為42.91%，高密度物占比較高且矸石含量高；浮沉煤泥灰分同原煤灰分較為接近，達(dá)到32.38%，本級(jí)占比為0.53%，矸石含量較低。

表2 原煤浮沉試驗(yàn)表

1.2 +50 mm 原煤可選性分析

對(duì)于原煤進(jìn)行可選性分析需要繪制：γ、β、θ、δ、ε 5 條曲線，分別表示原煤的灰分特性、浮物、沉物、密度等5 條曲線。根據(jù)表3 以及圖1 不難發(fā)現(xiàn)，+50 mm粒級(jí)高密度物灰分為76.31%，且含矸量較高，過(guò)高的含矸量和灰分會(huì)導(dǎo)致原煤的發(fā)熱量下降，因此需要對(duì)原煤進(jìn)行洗選降灰；根據(jù)表3 可知，將理論分選密度設(shè)置為1.8 kg/L，此時(shí)精煤灰分為18.10%，理論回收率可達(dá)39.50%，屬于中等可選。

圖1 +50 mm 原煤可選性曲線

2 技術(shù)改造

2.1 改造方案

為解決原煤粒級(jí)過(guò)大且含矸量過(guò)高導(dǎo)致車間原煤破碎機(jī)、手選皮帶等設(shè)備工作效率較低等問(wèn)題，于主廠房介質(zhì)庫(kù)附近新增一淺槽車間，在原煤篩分后預(yù)先對(duì)50 mm 以上粒級(jí)的原煤進(jìn)行排矸處理，處理完畢后再由原煤破碎機(jī)等設(shè)備加工，50 mm 以下粒級(jí)的原煤無(wú)需排矸直接進(jìn)入主廠房進(jìn)行洗選。原煤通過(guò)篩分破碎車間進(jìn)行50 mm 分級(jí)，其中200 mm～50 mm粒級(jí)的塊煤由新增塊煤轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)傳輸至重介淺槽由機(jī)器進(jìn)行分選，分選為精煤或矸石，淺槽精煤和淺槽矸石分別落入精煤出場(chǎng)皮帶和矸石出場(chǎng)皮帶，其中精煤落入前需要實(shí)現(xiàn)進(jìn)行破碎處理[1]。

對(duì)現(xiàn)有的原煤洗選流程進(jìn)行優(yōu)化，將大塊原煤篩分破碎車間的原煤破碎機(jī)同精煤出廠皮帶相連接，布置在新增的淺槽車間，保證了原煤的破碎傳輸效率。淺槽車間每層需要設(shè)置3 個(gè)桶以及3 臺(tái)泵，3 個(gè)桶分別為淺槽合介桶、淺槽稀介桶以及磁選尾礦桶，其中合介直接流入合介桶，稀介流入稀介桶，由泵送入磁選機(jī)，磁選精礦流入合介桶，尾礦流入磁選尾礦桶，由泵轉(zhuǎn)排送至主廠房原煤脫泥篩。

2.2 選煤工藝

對(duì)于不同粒級(jí)的原煤需要采取不同的分選方式，首先由50 mm 原煤分級(jí)篩對(duì)原煤進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)分級(jí)結(jié)果將200 mm～50 mm 粒級(jí)的原煤送至重介淺槽分選機(jī)進(jìn)行分選，將50.0 mm～1.0 mm 粒級(jí)的原煤送至兩段重介兩產(chǎn)品旋流器主進(jìn)行分選，將1.00 mm～0.25 mm 粒級(jí)的原煤送至TSS 煤泥分選機(jī)進(jìn)行分選，0.25 mm～0 mm 粒級(jí)的原煤則由加壓過(guò)濾機(jī)以及板框壓濾機(jī)聯(lián)合的方式進(jìn)行脫水回收[2-3]。

2.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

由于+50 mm 原煤含矸量過(guò)高導(dǎo)致發(fā)熱量不足，需要對(duì)其預(yù)先進(jìn)行排矸處理，排矸完畢后的精煤發(fā)熱量能夠超過(guò)23.0 MJ/kg，因此通過(guò)原煤精煤相結(jié)合的方式能夠達(dá)到客戶要求的發(fā)熱量需求。

原煤和精煤混合后，洗精煤的發(fā)熱量為21.8 MJ/kg，水分為8.51%，灰分為20.45%，產(chǎn)品質(zhì)量較好。

3 應(yīng)用效果

3.1 選煤廠生產(chǎn)能力提升

淺槽系統(tǒng)分擔(dān)了重介旋流器系統(tǒng)的部分工作量，顯著提升了選煤廠的二期生產(chǎn)效率，優(yōu)化后的技術(shù)方案下，該廠每小時(shí)帶煤量達(dá)到1 326 t，月處理能力達(dá)到0.702 Mt。

3.2 設(shè)備開機(jī)率大幅度提高

現(xiàn)有技術(shù)方案下，選煤廠二期大塊車間破碎機(jī)以及手選皮帶經(jīng)常因?yàn)榇髩K原煤的含量以及含矸較高出現(xiàn)損壞；使用優(yōu)化后的技術(shù)方案，破碎機(jī)僅需對(duì)達(dá)到粒級(jí)的精煤進(jìn)行破碎，工作量顯著下降且工作負(fù)載較小，設(shè)備的使用效率以及使用壽命都有所提升。此外，通過(guò)預(yù)排矸處理使得進(jìn)入旋流器系統(tǒng)物料矸石含量有所下降，旋流器系統(tǒng)使用壽命延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)成本下降。

現(xiàn)有技術(shù)方案下，車間的整體設(shè)備開機(jī)率僅為94.46%，其中原煤破碎機(jī)的開機(jī)率僅為90%左右，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求；使用優(yōu)化后的技術(shù)方案，整體設(shè)備開機(jī)率提升至98.69%，破碎機(jī)達(dá)到了99.81%，顯著提高了選煤廠的生產(chǎn)效率。

3.3 降低煤泥水系統(tǒng)運(yùn)行壓力

淺槽系統(tǒng)的建立取消了原有的原煤破碎環(huán)節(jié)，次生煤泥量也有所下降，其中細(xì)煤泥含量下降約1%，工作狀態(tài)下濃縮機(jī)耙架運(yùn)行壓力不超過(guò)1.0 MPa，壓濾車間的工作負(fù)荷顯著降低，故障頻率大幅下降，保證了壓濾車間的生產(chǎn)效率。使用優(yōu)化后的技術(shù)方案后，細(xì)煤泥含量走勢(shì)如圖2 所示。

圖2 細(xì)煤泥含量走勢(shì)圖

3.4 減員提效，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度

原有的技術(shù)方案要求大塊車間手選皮帶由崗位工負(fù)責(zé)，主要任務(wù)是篩選出大塊矸石，由于每條手選皮帶需要安排16 個(gè)崗位工，整個(gè)車間工作人員較多且工作量較大，工作安全難以得到保障；優(yōu)化后的技術(shù)方案避免了手選環(huán)節(jié)，提升了選煤效率，降低了工人的工作強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 分選效率得到提高

優(yōu)化后的方案首先將原煤進(jìn)行粒級(jí)分類，根據(jù)不同的粒級(jí)分別由重介質(zhì)淺槽分選機(jī)和兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選，充分利用設(shè)備的適用粒級(jí)，提高了分選效率和分選精度，避免了不必要的浪費(fèi)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知，新方案下商品煤合格率超過(guò)了99.5%，數(shù)量效率超過(guò)95%。

3.6 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

技術(shù)方案優(yōu)化后選煤廠洗選效率大幅提升，設(shè)備故障明顯減少，相較于之前企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。

1）產(chǎn)能效益增加=年產(chǎn)量環(huán)比上升量×噸煤洗選加工費(fèi)用-成本增加量-稅費(fèi)和其他費(fèi)用的上升量。帶入相關(guān)數(shù)據(jù)：年產(chǎn)量環(huán)比上升150 萬(wàn)t，噸煤洗選加工費(fèi)11.19 元/t，成本增加430 萬(wàn)元，稅費(fèi)及其他費(fèi)用上升187 萬(wàn)元。算得產(chǎn)能效益上升1 061.5 萬(wàn)元。

2）加工成本降低=工人工資下降量+維修費(fèi)用下降量-電費(fèi)增加量-新增系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。帶入相關(guān)數(shù)據(jù):工人工資下降96 萬(wàn)元，維修費(fèi)用下降480 萬(wàn)元，電費(fèi)增加180 萬(wàn)元，新增系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本增加270萬(wàn)元。算得加工成本下降126 萬(wàn)元。

綜上可知，新方案下選煤廠每年的經(jīng)濟(jì)效益提升1 188 萬(wàn)元。相較于傳統(tǒng)方案，新方案引入先進(jìn)技術(shù)、降低設(shè)備故障率，提升了系統(tǒng)生產(chǎn)效率以及選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于同類型的選煤廠具有借鑒意義。

4 結(jié)論

1）本次技術(shù)方案優(yōu)化工程總計(jì)花費(fèi)2 000 萬(wàn)元，具有改進(jìn)徹底、施工進(jìn)度快以及使用效果好等特點(diǎn)，優(yōu)化后的方案提升了選煤廠洗選過(guò)程的效率以及選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2）新工藝預(yù)先進(jìn)行塊末分級(jí)，分別由兩種不同的重介質(zhì)選煤設(shè)備進(jìn)行分選，充分發(fā)揮不同設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升了精煤的質(zhì)量。

3）新進(jìn)設(shè)備降低了工人的工作強(qiáng)度和崗位需求，提升了洗選過(guò)程的自動(dòng)化程度，提高了煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。