孫友彬

（霍州煤電集團(tuán)公司煤質(zhì)加工部，山西 霍州 031400）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

干河煤礦原煤排矸系統(tǒng)技術(shù)改造方案探討

孫友彬

（霍州煤電集團(tuán)公司煤質(zhì)加工部，山西 霍州 031400）

針對(duì)干河煤礦原煤生產(chǎn)情況及存在的問題，分析了原煤篩分浮沉煤質(zhì)資料，對(duì)比了重介淺槽排矸工藝和動(dòng)篩跳汰排矸工藝特點(diǎn)，比較了改造前后經(jīng)濟(jì)效益，得出了采用重介淺槽排矸工藝實(shí)施系統(tǒng)改造的可行性。通過改造，原煤灰分從41.18%降到30.77%，改變了原煤煤質(zhì)差、灰分高的現(xiàn)狀，保證了原煤質(zhì)量合格穩(wěn)定，滿足了原煤煤質(zhì)管理需求，且每年可節(jié)約生產(chǎn)成本1 351.39萬元，投資回收期0.56年，經(jīng)濟(jì)效益良好；改造同時(shí)可以充分利用原系統(tǒng)舊設(shè)備，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得較好的社會(huì)效益。

干河煤礦；重介淺槽；排矸；技術(shù)改造；經(jīng)濟(jì)效益

山西干河煤礦全稱山西霍寶干河煤礦有限公司，由山西焦煤霍州煤電集團(tuán)公司和寶鋼貿(mào)易有限公司按6∶4出資組建。礦井于2004年6月開工建設(shè)，并于2008年7月投入試生產(chǎn)，2010年3月通過投產(chǎn)驗(yàn)收。礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為171.50 Mt，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.10 Mt／a，服務(wù)年限為58.3 a，目前實(shí)際生產(chǎn)能力3.0 Mt／a.

1 礦井煤質(zhì)及生產(chǎn)現(xiàn)狀

干河煤礦主要含煤地層為上石炭統(tǒng)太原組和下二疊統(tǒng)山西組，主要可采煤層4層，分別為山西組1＃、2＃煤層和太原組10＃、11＃煤層。1＃、2＃煤層在井田大部形成合并煤層，平均厚度4.09 m，含有1～2層夾矸；10＃煤層平均厚度1.03 m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾矸；11＃煤層平均厚度3.60 m，含有2～3層夾矸。1＃、2＃煤層原煤牌號(hào)為1／3焦煤，具有中低灰、特低－低硫、特低－低磷、中高－高揮發(fā)分、高發(fā)熱量、強(qiáng)黏結(jié)性的特點(diǎn)，是很好的煉焦用煤；10＃煤層原煤牌號(hào)為肥煤，具有低灰－中灰、中高－高硫、特低－低磷、高－特高發(fā)熱量、特強(qiáng)黏結(jié)性的特點(diǎn)，可作為煉焦配煤；11＃煤層原煤牌號(hào)為1／3焦煤，具有中灰、中硫、低－中磷、中－高發(fā)熱量、特強(qiáng)黏結(jié)性的特點(diǎn)，既可作動(dòng)力用煤，也可做煉焦配煤。

礦井原配套建設(shè)有原煤動(dòng)篩排矸系統(tǒng)，見圖1.

圖1 干河煤礦動(dòng)篩車間工藝流程圖

礦井原煤經(jīng)50 mm分級(jí)，＋50 mm再經(jīng)過200 mm篩分，＋200 mm的原煤經(jīng)破碎后與50～200 mm原煤混合脫泥后進(jìn)入液壓動(dòng)篩跳汰機(jī)，分選出塊煤和矸石。煤泥不分選，經(jīng)過快開壓濾機(jī)脫水后，和塊煤一起摻入－50 mm末煤。由于動(dòng)篩排矸系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中存在液壓動(dòng)篩跳汰機(jī)設(shè)備故障率高、分選效果差（矸石帶煤嚴(yán)重，一般在5%左右）等問題，該系統(tǒng)已廢棄停用。礦井沒有配套建設(shè)選煤廠，也沒有預(yù)留選煤廠工業(yè)場(chǎng)地，原煤通過汽車?yán)\(yùn)至周邊辛置、白龍、李雅莊等選煤廠入洗。

目前，干河煤礦主要開采1＃和2＃煤層，隨著開采強(qiáng)度的增大以及受地質(zhì)構(gòu)造影響，礦井原煤煤質(zhì)較差。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年礦井原煤平均灰分40.45%，2015年一季度礦井原煤平均灰分39.76%，遠(yuǎn)高于31%的原煤計(jì)劃灰分。由于礦井不具備質(zhì)量控制的設(shè)備設(shè)施，不僅無法保證原煤質(zhì)量合格穩(wěn)定，而且增加了不必要的運(yùn)費(fèi)。因此，必須對(duì)現(xiàn)有原煤排矸系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 原煤煤質(zhì)分析

根據(jù)霍州煤電集團(tuán)2015年3月編制的《干河煤礦1＃、2＃原煤篩分浮沉試驗(yàn)報(bào)告》，具體分析結(jié)果見表1～3.由于缺少10＃、11＃原煤生產(chǎn)大樣資料，因此，只對(duì)1＃、2＃煤層進(jìn)行原煤煤質(zhì)分析。

表1 原煤篩分組成綜合表（M t＝5.8%）

由表1可見：

1）原煤灰分為41.18%，與近期干河煤礦原煤煤質(zhì)狀況基本相符，屬高灰煤。

2）＋200 mm含量為3.06%，基本全部為矸石，該密度級(jí)原煤含量少，可以考慮采用人工手選。

3）200～50 mm含量為12.68%，其中矸石含量10.13%，矸石含量高，如果采用人工選矸，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，應(yīng)采用機(jī)械排矸。

4）隨著原煤粒度的減小，原煤灰分變化不大，說明煤不易碎。而且通過簡(jiǎn)單的篩分，并不能得到低灰的產(chǎn)品。

5）原煤中－0.5 mm級(jí)的產(chǎn)率為10.14%，原生煤泥較多，與相鄰粒度級(jí)相比灰分高，參照煤層夾矸和頂?shù)装鍘r性中含泥巖和炭質(zhì)泥巖的情況，矸石可能易泥化。

表2 50～25 mm粒級(jí)原煤浮沉實(shí)驗(yàn)報(bào)告表

表3 25～13 mm粒級(jí)原煤浮沉實(shí)驗(yàn)報(bào)告表

由表2，表3可以看出：

1）50～25 mm粒級(jí)＋1.8密度級(jí)占本級(jí)達(dá)到42.75%，灰分達(dá)到82.53%；25～13 mm粒級(jí)＋1.8密度級(jí)占本級(jí)為31.86%，灰分78.47%，說明矸石比較純凈，含量高。

2）分選密度為1.6～1.8g／cm3時(shí)，兩粒級(jí)原煤可選性均為易選，通過機(jī)械分選可以排棄純矸。

綜合表1～3可以看出：

1）分選粒度下限為50 mm時(shí)，＋50 mm粒級(jí)塊煤產(chǎn)率為2.70%，灰分降為16.00%；原煤產(chǎn)率降為86.96%，灰分降為35.10%，比排矸前灰分降低6.09%，若要達(dá)到31%的計(jì)劃灰分，需要深度排矸。

2）分選粒度下限為25 mm時(shí)，＋25 mm粒級(jí)塊煤產(chǎn)率為12.80%，灰分降為14.28%；原煤產(chǎn)率降為79.86%，灰分降為30.77%，比排矸前灰分降低10.41%，可以滿足計(jì)劃灰分要求。

3）分選粒度下限為13 mm時(shí)，＋13 mm粒級(jí)塊煤產(chǎn)率為27.59%，灰分為14.28%；原煤產(chǎn)率降為73.50%，灰分降為26.73%，比排矸前灰分降低14.75%，可以滿足計(jì)劃灰分要求。

4）為了滿足計(jì)劃灰分要求，機(jī)械排矸系統(tǒng)分選粒度下限需要達(dá)到25 mm或者更低?？紤]到矸石易泥化以及避免后續(xù)選煤作業(yè)重復(fù)洗選等情況，分選粒度下限不易過低，以25 mm為宜。

3 工藝系統(tǒng)分析

目前，廣泛應(yīng)用的原煤選矸工藝有重介淺槽排矸工藝和動(dòng)篩跳汰排矸工藝。對(duì)兩種工藝進(jìn)行對(duì)比分析：

3.1 重介淺槽排矸工藝

重介淺槽排矸工藝的分選設(shè)備為重介淺槽分選機(jī)，是利用煤和矸石的密度不同，在相對(duì)靜止的重介懸浮液中自然分層。重介淺槽排矸工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）分選精度高，產(chǎn)品回收率高，入洗量大，對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。根據(jù)應(yīng)用實(shí)踐，重介淺槽分選機(jī)分選精度Ep≤0.03，矸石帶煤一般在1%以下（西山煤電斜溝礦選煤廠重介淺槽矸石帶煤低至0.11%），而動(dòng)篩跳汰機(jī)不完善度一般在0.10左右，矸石帶煤一般在3%～5%.2）分選上限高，分選粒度寬，分選粒度范圍一般在200～13（6）mm.3）有效分選時(shí)間短，次生煤泥量低，可最大程度減輕矸石泥化程度。4）分選設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，設(shè)備高度低，能耗小，易于操作維護(hù)，工藝系統(tǒng)自動(dòng)化程度高。缺點(diǎn)主要是懸浮液密度高，配置困難，工藝系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高，與動(dòng)篩跳汰排矸工藝相比，噸入洗原煤生產(chǎn)成本一般高3元左右。

3.2 動(dòng)篩跳汰排矸工藝

動(dòng)篩跳汰排矸工藝的分選設(shè)備為動(dòng)篩跳汰機(jī)。動(dòng)篩跳汰機(jī)以水為介質(zhì)，物料主要在垂直上升的變速介質(zhì)流中按密度差異進(jìn)行分選。動(dòng)篩跳汰排矸工藝優(yōu)點(diǎn)：工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、耗水量小、煤泥水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占地面積小、生產(chǎn)成本低，目前廣泛使用的機(jī)械動(dòng)篩跳汰機(jī)對(duì)液壓動(dòng)篩跳汰機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)備故障率得到有效降低。主要缺點(diǎn)有：1）有效分選深度低，分選上限為300 mm時(shí)，有效分選下限一般為50 mm，最低分選下限為30 mm.2）分選精度不如重介淺槽分選機(jī)，矸石帶煤大。3）自動(dòng)化程度不如重介淺槽排矸工藝。

綜上分析，重介淺槽排矸工藝和動(dòng)篩跳汰排矸工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，由于重介淺槽分選工藝在分選下限上能夠滿足要求，且具有減輕矸石泥化程度、分選精度高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用重介淺槽分選工藝。

4 效益分析

4.1 兩種排矸工藝經(jīng)濟(jì)效益比較

重介淺槽排矸與動(dòng)篩跳汰排矸兩種工藝經(jīng)濟(jì)效益比較見表4.

表4 兩種排矸工藝經(jīng)濟(jì)效益比較表

由表4可見，分選粒度下限為25 mm時(shí)（＋25 mm含矸量占全級(jí)的20.14%），采用重介淺槽排矸工藝每年比動(dòng)篩跳汰排矸工藝減少損失239.66萬元。

4.2 重介淺槽排矸系統(tǒng)建成前后經(jīng)濟(jì)效益分析

重介淺槽排矸系統(tǒng)建成前后經(jīng)濟(jì)效益比較見表5，由于周邊選煤廠均設(shè)有動(dòng)篩排矸系統(tǒng)，運(yùn)行成本及矸石帶煤損失按表4數(shù)據(jù)計(jì)算。由表5可見，重介淺槽排矸系統(tǒng)建成后每年可節(jié)省費(fèi)用1 351.39萬元，該系統(tǒng)改造投資按760萬元估算，投資回收期0.56年。

表5 重介淺槽排矸系統(tǒng)建成前后經(jīng)濟(jì)效益比較表

4.3 社會(huì)效益分析

重介淺槽排矸系統(tǒng)建成后，可以利用原系統(tǒng)設(shè)備，提高資源利用率；降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；同時(shí)可以減少無效運(yùn)輸，起到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的作用。

5 工藝系統(tǒng)改造

改造工藝流程圖見圖2.

圖2 干河煤礦重介淺槽排矸車間工藝流程圖

礦井原煤經(jīng)篩孔為200 mm的分級(jí)篩分級(jí)后，再經(jīng)篩孔為25mm的分級(jí)篩分級(jí)，＋200 mm塊原煤經(jīng)手選、破碎后與25～200 mm原煤混合，經(jīng)脫泥后進(jìn)入重介淺槽分選機(jī)，分選出塊煤和矸石。煤泥通過高頻篩、快開壓濾機(jī)脫水后，和塊煤一起摻入－25 mm末煤，作為最終產(chǎn)品。由于原設(shè)計(jì)采用動(dòng)篩排矸系統(tǒng)，原煤準(zhǔn)備車間狹小空間不足，需要新建原煤準(zhǔn)備車間，以滿足工藝設(shè)備布置要求。

6 結(jié) 論

隨著干河煤礦開采強(qiáng)度的增大以及礦井地質(zhì)條件變化，礦井原煤質(zhì)量越來越無法滿足生產(chǎn)需求，而且增加原煤調(diào)運(yùn)等生產(chǎn)成本大幅增加。通過對(duì)原煤排矸系統(tǒng)實(shí)施重介淺槽排矸系統(tǒng)改造，使200～25 mm原煤進(jìn)入重介淺槽排矸系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)先排矸，可以將原煤灰分從41.18%降低到30.77%，有效保證原煤質(zhì)量合格穩(wěn)定，滿足原煤煤質(zhì)管理需求；可以減少原煤調(diào)用費(fèi)用，降低矸石帶煤損失，每年可節(jié)約生產(chǎn)成本1 351.39萬元；同時(shí)可以充分利用原系統(tǒng)設(shè)備，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得較好的社會(huì)效益。由于霍州煤電集團(tuán)范圍內(nèi)多數(shù)礦井均與干河礦井情況類似，該工藝系統(tǒng)改造對(duì)于提高入洗原煤質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有借鑒意義。

［1］ 馮國(guó)富，張 蘭.DMB8013重介淺槽在斜溝煤礦選煤廠的應(yīng)用［J］.山西焦煤科技，2011（5）：9－11.

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［6］ 曾慶剛，廖詳國(guó)，李 平，等.塊煤重介淺槽分選機(jī)在田莊選煤廠的應(yīng)用［J］.潔凈煤技術(shù)，2012，18（4）：7－9

Discussion on Technical Transformation Plan of Waste Stone Exhaust System of Raw Coal in Ganhe Coal Mine

SUN Youbin

Aiming at the production situation and the existing problems of raw coal in Ganhe coalmine，analyzes the coal property data for size test and float－sink of raw coal.Contrasts the discharge waste rock technology characteristics of densemedium shallow－slot and moving sieve jigging，and the economic benefits after the transformation are compared with the before，obtains the feasibility of carrying out system improvement by adopting dense medium shallow－slot discharge waste rock technology.By transformation，the raw coal ash reduces from 41.18%to 30.77%，the current situation of poor quality and high ash content in raw coal are changed，and ensures the stable quality of raw coal，satisfies the requirements of raw coal qualitymanagement，and can save production costs13.5139 million yuan per year，itonly takes0.56 year to recover cost，the economic benefits are good.At the same time of transformation，it can make the most of original system and old equipment，reduces the labor intensity，obtains the better social benefits.

Ganhe coalmine；Dense－medium shallow－slot；Dischargewaste rock；Technical transformation；Economic benefits

TD922

B

1672－0652（2015）06－0004－04

2015－04－18

孫友彬（1985—），男，安徽淮南人，2009年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，助理工程師，主要從事煤質(zhì)管理、選煤生產(chǎn)技術(shù)管理工作（E－mail）395000961＠qq.com