翟瑞乾

(山西蘭花科創(chuàng) 玉溪煤礦有限公司，山西 晉城 048214)

玉溪煤礦隸屬于山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限公司，位于山西省南部樊莊普查區(qū)東南部。玉溪選煤廠為煤礦配套選煤廠，設(shè)計生產(chǎn)能力2.40 Mt/a。設(shè)計選煤工藝為：80 ～13 mm塊煤采用重介質(zhì)淺槽分選機分選；13～6 mm末煤采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選；1～0.25 mm粗煤泥采用TPS分選；0.25～0 mm細煤泥采用濃縮+壓濾機+煤泥干燥聯(lián)合回收工藝；6～0 mm粉煤直接旁路，摻入末原煤銷售[1]。

玉溪煤礦為瓦斯突出礦井，采用一次采全高的綜采工藝，開采過程中會有夾矸層混入毛煤中，導致毛煤質(zhì)量差且不穩(wěn)定。隨著原煤質(zhì)量變差，塊煤中夾矸量大、灰分較高，無法滿足用戶需求，成為制約選煤廠擴大規(guī)模、提高效益的技術(shù)瓶頸。為此，必須對選煤廠塊煤分選工藝系統(tǒng)進行改造。為保證改造工程的順利實施，對改造的可行性進行了必要的研究。

1 煤質(zhì)分析

玉溪煤礦煤質(zhì)為低中灰、特低硫、低中磷分、特低揮發(fā)分、高固定碳、特高熱值的無煙煤，具有熱穩(wěn)定性好、對CO2反應(yīng)性較弱、可磨性較差、灰軟化溫度較高、精煤回收率良好等特性。洗選后塊精煤可作氣化用煤和合成氨用煤；末精煤作為高爐噴吹和燒結(jié)用煤。末原煤可作優(yōu)質(zhì)動力用煤。玉溪煤礦原煤粒度組成見表1。

表1 原煤粒度組成

由表1可知，原煤中大于13 mm粒級的產(chǎn)率為47.92%，說明塊煤含量大，且大于13 mm各粒級產(chǎn)率隨粒度減小而降低；小于13 mm各粒級的產(chǎn)率無明顯變化規(guī)律；3～0.5 mm粒級產(chǎn)率較高，6～3 mm粒級產(chǎn)率較低；各粒級灰分無明顯變化規(guī)律。

原煤80～13 mm粒級浮沉試驗結(jié)果見表2。

由表2可知，原煤80～13 mm粒級中，1.4～1.5 g/cm3密度級含量最高，小于1.40 g/cm3密度級含量較高，小于1.50 g/cm3密度級含量達76%以上，灰分較低；1.6～2.0 g/cm3密度級含量??；大于2.0 g/cm3矸石含量變多。浮沉煤泥量不大，但灰分較本級原煤灰分高，說明矸石有泥化現(xiàn)象。

表2 原煤80～13 mm粒級浮沉試驗表

根據(jù)表2繪制的80～13 mm級原煤可選性曲線見圖1。

圖1 原煤80～13 mm粒級可選性曲線

由圖1可以看出，對于80～13 mm級原煤，當理論分選密度小于1.50 g/cm3時，δ± 0.1含量大于30%，屬于難選或極難選煤；當理論分選密度為1.50～1.70 g/cm3時，δ± 0.1含量在10%～20%，屬于中等可選煤；當理論分選密度為1.70～2.0 g/cm3時，δ± 0.1含量小于10.0%，屬于易選煤。

2 塊煤分選設(shè)備對比

目前，國內(nèi)選煤廠使用的塊煤分選設(shè)備主要有動篩跳汰機、重介質(zhì)斜輪/立輪分選機以及重介質(zhì)淺槽分選機[2-3]。

2.1 動篩跳汰機

動篩跳汰機主要依靠篩板在水中的跳動，是一種跳汰分選設(shè)備。其工藝簡單、耗水量小、生產(chǎn)成本低，但存在如下明顯的缺點[4-5]：

(1)對原煤水分有要求：若入洗原煤水分大，動篩跳汰機的洗水濃度在短時間內(nèi)會變得黏稠，造成分選效果變差。

(2)對原煤矸石量有要求：若原煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，矸石含量突然變大，則動篩跳汰機的處理能力不能滿足要求。

(3)對操作人員有要求：由于動篩跳汰機自動化水平低，基本依靠司機操作，隨意性較大，難以提高分選效率。

該設(shè)備的分選粒級為300～25 mm，通常用于大塊煤的排矸，以機械方式代替人工手選，也不適合本礦原煤對洗選精度的要求。

2.2 重介質(zhì)斜輪/立輪分選機

重介質(zhì)斜輪/立輪分選機作為塊煤分選設(shè)備，具有分選粒級寬(300～13/6 mm)、分選精度高的特點。但近年來在我國已很少使用，主要原因在于其設(shè)備體積過于龐大，結(jié)構(gòu)復雜，提升矸石方式與動篩相同；另外，設(shè)備維護困難，不便于工藝布置，配套系統(tǒng)復雜，生產(chǎn)費用偏高；同時由于技術(shù)更新不足等原因，也影響了它的推廣使用。

2.3 重介質(zhì)淺槽分選機

重介質(zhì)淺槽分選機是專門用于處理塊煤的高效分選設(shè)備，近年來廣泛應(yīng)用于選煤廠的塊煤分選作業(yè)。淺槽分選機的分選原理是利用煤和矸石密度的不同，在相對靜止(非脈動水流)的重介質(zhì)懸浮液中自然分層。該設(shè)備具有以下特點[6-12]：

(1)具有重介質(zhì)選煤的優(yōu)點，分選效率高，分選粒度范圍寬(200～13 mm)，自動化程度高，懸浮液密度可自動調(diào)節(jié)等。

(2)分選時間短，可減少矸石泥化現(xiàn)象，運行平穩(wěn)，可以認為是相對靜態(tài)分選，避免了煤和矸石的擠壓碰撞，減輕了次生煤泥量，降低了煤泥水回收環(huán)節(jié)的負擔。

(3)循環(huán)介質(zhì)量小，塊煤入洗、脫介和回收較容易，介耗較低。

(4)噪聲小，事故率低，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作和維護；易損件為刮板，更換方便；設(shè)備體積較小，廠房體積小，投資較低。

結(jié)合以上對三類設(shè)備性能的分析，由于玉溪選煤廠入選原煤中的矸石存在泥化現(xiàn)象，擬采用淺槽重介質(zhì)分選機對 80～13 mm粒級塊煤進行分選。

3 塊煤分選方案

經(jīng)原煤預先分級篩分級，分級粒度為80 mm，篩上大于80 mm塊煤進入手選帶式輸送機進行檢查性手選揀雜后，破碎至小于80 mm摻入塊煤原煤。篩下小于80 mm原煤進入雙層原煤分級篩，上層為13 mm分級，下層3 mm脫粉。將原煤分成80～13 mm塊煤、13～6 mm末原煤和6～0 mm粉煤。80～13 mm塊原煤由帶式輸送機運至主廠房分選；13～6 mm末原煤可由帶式輸送機運至主廠房分選，也可運至末煤儲煤場儲存；6～0 mm粉煤由帶式輸送機運至末煤儲煤場儲存。

80～13 mm塊原煤進入塊煤脫泥篩進行預先脫泥(3 mm)，篩上物料進入淺槽分選機分選，篩下物料進入塊煤煤泥水桶。塊原煤經(jīng)淺槽分選出塊精煤與塊矸石產(chǎn)品；塊精煤經(jīng)雙層脫介篩脫水脫介分級后，篩上80～13 mm塊精煤進入塊精煤膠帶，再經(jīng)分級篩分級為80～25 mm洗混中塊、25～13 mm洗小塊兩種產(chǎn)品；下層篩上13～1 mm淺槽末精煤經(jīng)轉(zhuǎn)載刮板輸送至中煤離心機進一步脫水，脫水后的產(chǎn)品進入混煤膠帶。塊矸石經(jīng)脫介篩脫水脫介后，直接進入矸石膠帶。

塊精煤脫介篩篩下合格介質(zhì)除小部分分流至塊煤稀介桶外，大部分返回塊煤合格介質(zhì)桶；塊矸石脫介篩篩下合格介質(zhì)返回塊煤合格介質(zhì)桶循環(huán)使用，篩下稀介質(zhì)與塊精煤篩下稀介質(zhì)以及分流的合格介質(zhì)自流到塊煤稀介桶，經(jīng)泵送至塊煤磁選機磁選；磁選精礦返回塊煤合格介質(zhì)桶，磁選尾礦自流至塊煤煤泥水桶。

4 經(jīng)濟效益分析

采用重介質(zhì)淺槽分選機分選后，80～13 mm粒級塊煤總產(chǎn)率為39.35%，發(fā)熱量為26.65 MJ/kg。其中80～25 mm洗中快產(chǎn)率為29.87%，25～13 mm洗小塊產(chǎn)率為9.48%。數(shù)據(jù)表明，淺槽分選機可提高塊煤產(chǎn)量，實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

5 結(jié) 語

經(jīng)過對玉溪煤礦原煤性質(zhì)以及塊煤分選技術(shù)可行性的分析，最終采用重介質(zhì)淺槽分選機對80～13 mm粒級原煤進行分選，可以有效提高分選效率，降低矸石帶煤量。同時由于其自動化程度高，易操作和維護等特點，降低了工人勞動強度，改善了工作環(huán)境，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了節(jié)能減排。