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        選煤工程中多煤層煤質(zhì)分析方法應用研究

        2023-08-08 10:22:16張宏劍
        煤炭與化工 2023年6期
        關鍵詞:分析

        張宏劍

        (華陽新材料集團 選煤質(zhì)量管理中心,山西 陽泉 045000)

        1 概 況

        華陽一礦礦井年產(chǎn)原煤4.7 Mt/a,其原煤屬于中黏結—強黏結氣煤,各項主要指標均與1/3 焦煤比較接近。對原煤進行洗選之后,可以用作煉焦配煤、動力煤。該礦井有配套選煤廠,計劃生產(chǎn)能力是1.6 Mt/a。雖然選煤廠進行過3 次改造,但洗選系統(tǒng)仍無法滿足所有原煤均入選的現(xiàn)實需求,僅發(fā)揮著塊煤的排矸作用,因此產(chǎn)品質(zhì)量不高,只能用作動力煤進行市場銷售。為提高經(jīng)濟效益,該選煤廠計劃對產(chǎn)品重新進行定位,改為動力煤與焦配煤兼顧,從而促使產(chǎn)品結構更加豐富。

        經(jīng)過實地調(diào)查,該礦井可采的煤層較多,分別為3、4、5、6、7 號煤層。同時開采多個煤層,導致煤層配比變化頻率較大,原煤分析難度大幅提高,而煤質(zhì)分析對于煤炭合理利用意義重大。因此,本文根據(jù)華陽一礦選煤廠和該礦煤層具體情況,采取多煤層煤質(zhì)分析法,在提升分析結果準確性的同時,盡可能簡化分析過程,提升工作效率。

        2 多煤層煤質(zhì)分析法應用

        對煤層進行簡化合并的煤質(zhì)分析方法稱之為多煤層煤質(zhì)分析法,能夠大幅減少工作量。對華陽一礦礦井原煤煤質(zhì)資料進行分析發(fā)現(xiàn),該礦3 號與4號煤層接近,5 號、6 號與7 號煤質(zhì)相似。因此,可以將3 號與4 號歸納為一組,稱為“上煤”;將5 號、6 號與7 號歸納為一組,稱為“下煤”。這樣,原本對5 個煤層配采進行分析的問題,可簡化成對2 個煤層配采的分析。

        但是,需要對這種劃分方式的可行性進行驗證。下面從沉浮組成特性、粒度組成特性、工業(yè)分析指標等方面探討其可行性。

        2.1 浮沉組成特性

        對原煤煤質(zhì)而言,浮沉組成是關鍵性數(shù)據(jù)。對華陽一礦各煤層的150~0.5 mm 粒徑各密度基元灰分展開分析發(fā)現(xiàn),3 號和4 號各密度級的基元灰分高度相似,低密度計的基元灰分處于較高水平;5 號、6 號與7 號各密度級的基元灰分高度相似,低密度計的基元灰分處于較低水平。當灰分為20%以內(nèi)時,3 號和4 號原煤基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在10%以內(nèi);當灰分為20%以上時,兩者之間基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在2%以內(nèi)。當灰分為20%以內(nèi)時,5 號、6 號與7 號原煤基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在10%以內(nèi);當灰分為20%以上時,三者之間基元灰分和平均基元灰分之間的相對差在2%以內(nèi)。

        根據(jù)《煤炭浮沉試驗方法》 相應規(guī)定,3 號和4 號,5 號、6 號與7 號,兩組原煤的各密度級基元灰分差均在試驗允許的誤差范圍之中,故而可以認定,兩組原煤均屬于同一煤樣平行樣。

        對各層原煤的150~0.5 mm 粒級浮物的組成狀況進行分析,結果見表1。從表1 中可以看出,3 號與4 號煤種-1.4 kg/L 的浮物累計灰分為12%左右;5 號、6 號和7 號煤中-1.4 kg/L 的浮物累計灰分為7%左右。故而可以將3 號和4 號劃分為同一類,將5 號、6 號和7 號煤劃分為同一類。

        表1 各層原煤浮物累計統(tǒng)計Table 1 Accumulative statistics of rawcoal floats in each layer

        2.2 粒度組成特性

        煤層的開采方法、貯存條件,對出井的原煤粒度有直接影響。各層原煤的開采方法、貯存條件見表2。其中3 號和4 號煤層比較厚,采用輕型放頂煤方式開采,出井原煤粒度組成相似性較高;5 號、6 號和7 號原煤貯存條件比較類似,煤層較薄,只采不放,出井原煤粒度組成相似性較高。

        表2 各層原煤的開采方法、貯存條件Table 2 Mining methods and storage conditions of rawcoal in each layer

        2.3 工業(yè)分析指標

        各層原煤的工業(yè)分析指標見表3。從表3 中分析,各煤層原煤中,煤種是45 號氣煤。3 號與4號的工業(yè)分析指標比較接近,兩者的共同特征為硫分低、灰分高、粘結指數(shù)低、發(fā)熱量低;5 號、6號與7 號比較接近,共同特征為硫分高、灰分低、粘結指數(shù)高、發(fā)熱量高。

        表3 各原煤工業(yè)分析指標Table 3 Analysis indexes of rawcoal industry

        3 應用效果分析

        通過上述分析,驗證了將3 號與4 號歸納一組“上煤”,將5 號、6 號與7 號歸納為一組“下煤”的可行性。在簡化之后,將煤層配比視作變量,基于這一變量繪制動力煤、煉焦配煤生產(chǎn)中的利潤變化曲線,如圖1 所示。通過分析兩條曲線彼此的關系,確定動力煤、煉焦配煤煤層配比大概在5∶5的比例時,利潤最大,為實際生產(chǎn)提供指導。

        圖1 利潤曲線Fig.1 Profit curve

        在簡化之前,若按照動力煤:煉焦煤5∶5 的比例配采,需要對5 種煤進行調(diào)配,不僅工作量大,而且難度大。在采用多煤層分析法后,只需要對2 種煤進行配采,難度大幅度降低。經(jīng)過統(tǒng)計,采用該方法后工作效率提升了2.5 倍以上,將煤炭的洗選量由之前的120 萬t/a,提升至160 萬t/a,可以多產(chǎn)精煤24 萬t/a,每年可以多創(chuàng)造利潤3 900 萬元,經(jīng)濟效益顯著。

        4 結 語

        在煤礦多煤層同步開采時,煤質(zhì)分析工作任務巨大。本文以華陽一礦為研究對象,通過多煤層煤質(zhì)分析法,將多煤層的開采問題進行合理簡化,并從浮沉組成特性、粒度組成特性、工業(yè)分析指標3個方面展開可行性分析,提高了選煤配煤的工作效率,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

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