張龍鑫

(中國煤炭科工集團 北京華宇工程有限公司，河南 平頂山467000)

王行莊煤礦隸屬中煤資源發(fā)展集團公司，設(shè)計能力為1.20 Mt/a。煤礦于2004年9月開工建設(shè)，2009年2月正式投產(chǎn)。礦井生產(chǎn)煤炭由主立井箕斗提升至地面后，由帶式輸送機轉(zhuǎn)載進入篩分樓進行揀矸除雜。揀矸后原煤運載至礦井露天儲煤場緩存，后由汽車外銷或由汽車運至礦井北部約2 km處的馬寨裝車站臺后，由鏟車裝列車外銷。該生產(chǎn)方式生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，產(chǎn)品附加值低，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，環(huán)保不達標(biāo)。為保證企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需配套建設(shè)選煤廠，完善生產(chǎn)工藝[1]。王行莊煤礦儲裝運及選配煤系統(tǒng)工程主要建設(shè)在距離礦井北部2 km的馬寨裝車站預(yù)留場地內(nèi)，主要包括輸煤系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、配煤系統(tǒng)、裝車系統(tǒng)。輸煤系統(tǒng)在于解決礦井至馬寨裝車站汽車短途運輸?shù)某杀靖?、環(huán)保不達標(biāo)、道路安全隱患大的問題；分選系統(tǒng)是為王行莊煤礦配套建設(shè)具有1.20 Mt/a分選加工能力的選煤廠，以增加產(chǎn)品附加值；配煤系統(tǒng)是借助王行莊煤礦得天獨厚的地理優(yōu)勢與鐵路運輸資源，形成一定規(guī)模的配煤加工能力，解決銷售產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一的問題，更好的拓展市場；裝車系統(tǒng)建設(shè)的目的之一是解決裝載機在露天站臺裝車揚塵、污染環(huán)境的問題，二是解決其裝車效率低、裝車費用高的問題。

1 輸煤系統(tǒng)設(shè)計

輸煤通道采用管狀帶式輸送機，最大運量為450 t/h，管徑為300 mm，帶速為3.15 m/s，輸送機水平長度為1 700 m，平均支高為4.5 m，采用垂直拉緊和絞車張緊方式，機頭驅(qū)動，沿王行莊煤礦進礦公路東側(cè)自南向北線性布置，途中跨越煤礦內(nèi)部道路2次，鄉(xiāng)村道路4次，省道1次，高壓線下通過6次，線路布置、與相關(guān)建構(gòu)筑物限界均滿足相關(guān)規(guī)范[2-3]。機尾位于礦井落煤點下部；機頭布置在馬寨裝車站預(yù)留場地內(nèi)，在S323省道以北100 m處。

2 分選系統(tǒng)設(shè)計

2.1 煤質(zhì)資料分析

設(shè)計所采用的煤質(zhì)資料，來源于河南省煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心2017年編制的王行莊煤樣報告，并綜合考慮鄰近的趙家寨煤礦原煤特性進行校正。王行莊煤礦主要可采煤層為二1煤層，部分開采二3煤層。二1原煤為低灰、特低硫、低揮發(fā)分、微粘結(jié)性或無粘結(jié)性的貧瘦煤、貧煤；二3原煤為特低灰、特低硫、低揮發(fā)分、微粘結(jié)性或弱粘結(jié)性的貧瘦煤、瘦煤。該原煤泥化程度低，其篩分和浮沉試驗結(jié)果，見表1-表3 。

表1 原煤篩分試驗結(jié)果Table 1 Raw coal screen analysis %

表2 50～1 mm粒級原煤浮沉試驗結(jié)果

表3 1～0.25 mm粒級原煤浮沉試驗結(jié)果Table 3 Float-and-sink data of 1-0.25 mm raw coal %

分析表1可知：該原煤煤質(zhì)易碎，細粒煤所占比例較大；分析表2可知：各密度級的產(chǎn)率呈兩頭大中間小的規(guī)律，說明通過分選，能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)精煤；分析表3可知：<1.5 g/cm3密度級產(chǎn)率為76.69%，灰分為9.05%，>2.0 g/cm3密度級產(chǎn)率為13.29%，灰分為76.26%，浮沉組成中輕產(chǎn)物含量多。

2.2 選煤方法

通過分析煤質(zhì)資料，此煤種粒度偏細，若主選工藝采用跳汰分選，因跳汰機不完善度較高，會造成分選精度差；通過計算機模擬，當(dāng)精煤灰分均為10.50%時，重介質(zhì)旋流器分選的精煤產(chǎn)率比跳汰選高出3～5個百分點，建議主選工藝采用重介質(zhì)旋流器分選[4]；該煤種煤泥含量較高，為減小后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備型號、降低運營成本、節(jié)省投資、保證介耗，設(shè)計推薦選前脫泥工藝；該煤種較脆易碎，同時為簡化工藝，宜采用脫泥無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選工藝[5-7]。

當(dāng)要求1～0.25 mm粒級原煤分選精煤灰分≤10.50%時，理論分選密度為1.697 g/cm3，精煤理論產(chǎn)率為82.97%，δ±0.1含量為3.58%，可選性為易選；當(dāng)要求分選精煤灰分≤9.50%時，理論分選密度為1.555 g/cm3，精煤理論產(chǎn)率為79.38%，δ±0.1含量為13.20%，可選性為中等可選。TBS最佳分選粒級為1.0～0.25 mm，入料粒度上下限之比以4∶1為宜，分選密度在1.4～1.9 g/cm3之間。TBS在周邊選煤廠，如梁北選煤廠、泉店選煤廠等廣泛應(yīng)用，使用效果好，粗精煤回收率高，灰分穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，因此，粗煤泥建議采用TBS分選[8-9]

機械攪拌式浮選機對細煤泥入浮粒度適應(yīng)性強，性能穩(wěn)定可靠，管理方便，單臺處理能力大，在周邊選煤廠應(yīng)用廣泛且效果較好[10-11]。本設(shè)計對細煤泥的處理推薦使用機械攪拌式浮選機。

最終設(shè)計方案采用的選煤工藝為：原煤采用篩孔為1 mm的脫泥篩預(yù)先脫泥，50～1 mm粒級煤采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1.0～0.25 mm粒級煤采用TBS分選，0.25～0 mm粒級煤泥采用機械攪拌式浮選機分選，浮選精煤采用加壓過濾機回收，浮選尾煤采用濃縮、壓濾回收[12-14]。

2.3 主要單位工程

分選系統(tǒng)主要包括主廠房、入選原煤緩沖倉、濃縮車間、壓濾車間、空壓機房、浮選藥劑庫等。主廠房是集原煤脫泥、無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、TBS分選、產(chǎn)品脫介脫水，介質(zhì)回收、粗煤泥回收、浮選、浮選精煤加壓過濾于一體的聯(lián)合建筑。考慮到本廠煤泥量較大，濃縮車間設(shè)置φ30 m濃縮池2座，一用一備。

3 配煤系統(tǒng)設(shè)計

工程設(shè)計一座外來煤儲煤場：60 m×100 m鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)封閉儲煤場，設(shè)計儲量30 000 t,兼具外來煤、分選后中煤、礦井準(zhǔn)備后的原煤存儲及其相互摻配、原煤返選緩存的功能。內(nèi)設(shè)四個受煤坑，受煤坑下配變頻給料機，其中2個作為粗配作業(yè)的受煤坑，配合返煤裝車系統(tǒng)生產(chǎn)使用；另外2個作為摻配返選受煤坑，配合分選系統(tǒng)生產(chǎn)使用[15-16]。

工程設(shè)計3個φ18 m圓筒倉,每個儲量5 000 t，筒體高為36 m，每個倉下設(shè)4個漏斗并配置4臺給料機(其中2臺為變頻給料機)。3個圓筒倉1個用作精煤倉，1個用作外來煤倉，1個用作礦井原煤倉，這三個倉也可作為配煤系統(tǒng)的精配倉，同時，也是火車裝車前的緩存?zhèn)}。

配煤生產(chǎn)工藝流程包括：外來煤翻卸，初步檢測后分點堆放，取樣化驗、計算配比，外來煤取料輸送、混合摻配，最終產(chǎn)品的檢測、反饋調(diào)整、外運等。

4 裝車系統(tǒng)設(shè)計

王行莊煤礦設(shè)計能力1.20 Mt/a，日均生產(chǎn)約3 600 t。原為露天裝車站臺，站臺堆煤，裝載機裝車，污染環(huán)境，效率低下。本設(shè)計通過建設(shè)裝車點裝車,設(shè)定裝1列車為60節(jié)車皮，車皮型號C60/C62/C64/C70,裝煤凈重為3 600～4 200 t/列車。在馬寨站3、4道有限長度中部設(shè)1個火車裝車點(2個裝車漏斗)，可實現(xiàn)2股道同時裝車。空車由東部頂入4道，將車尾頂至4道裝車點后將整列車(60節(jié))從中部解列，車頭牽出東30節(jié)空車，再頂入3道裝車點；解列后的空車到位后，各道車皮通過準(zhǔn)軌鐵牛向西牽引移動；裝車緩存?zhèn)}中的商品煤通過給料機、帶式輸送機運至火車裝車點后平均分配至兩個裝車漏斗，通過裝車簸箕裝車。裝車點下股道設(shè)置動態(tài)電子軌道衡進行稱重，直至將各車皮裝滿；最后由車頭向西牽引組列完成裝車，牽出車站，整個裝車過程約為2 h。裝車系統(tǒng)配套完善的平煤、牽引、稱重、抑塵裝置。

5 結(jié)語

王行莊煤礦儲裝運及選配煤系統(tǒng)工程包含原煤運輸、儲存、分選、裝車4個系統(tǒng)，具有系統(tǒng)功能完善、輸煤高效環(huán)保、配煤工藝精準(zhǔn)穩(wěn)定、分選工藝靈活可靠、裝車方便快捷的優(yōu)點。儲裝運及選配煤系統(tǒng)工程建成后，提高了企業(yè)的煤炭物流效率，保證了煤炭的清潔生產(chǎn)和運輸，滿足了煤質(zhì)變化后的市場需求，不僅能給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，還能帶來巨大的社會效益。