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摘要：

為了拓寬市場，提高企業經濟效益，潘一東選煤廠針對現動力煤洗選工藝系統進行煉焦煤系統改造，文章分析該廠入洗原煤煤質特性，并在充分利用現有生產系統基礎之上，減少改造投資，選擇合適的選煤工藝，實現生產煉焦煤產品的目的，取得了良好的生產與經濟效果。

關鍵詞：

選煤工藝；動力煤選煤廠；煉焦煤；脫泥；浮選

潘一東選煤廠煉焦煤改造前主要生產動力煤，隨著礦井向深部開拓，煤種主要變為1／3焦煤，是良好的煉焦配煤煤種。由于動力煤市場需求下降，淮南礦業（集團）有限責任公司提出調整產品結構，在原動煤力產品結構基礎之上，開發新的精煤品種的構想，既可以實現調整優化煤炭產業結構、拓展市場空間，又能提高企業綜合經濟效益和社會效益、增強抗風險能力，潘一東選煤廠具備煉焦煤的生產條件；為此，在現有生產系統基礎上，進行煉焦煤系統改造，改造后既能生產動力煤，也能生產煉焦煤，增加了產品結構的靈活性，能給企業帶來更高的經濟效益［1－5］。

1入洗煤質特點

由于潘一東選煤廠在煤質條件改變，沒有合適生產大樣資料，因此以鄰近的、其礦井開采方法一致、且屬于同一煤層的潘一礦選煤廠原煤篩分浮沉資料作為設計依據，該資料具有較好的代表性，符合設計要求。具體見表1～3。從表1、表2可以看出：①原煤總灰分高達4265％，是高灰分原煤，大塊＋50mm粒級的灰分大于7500％，主要是由矸石組成；②表1中－13mm末煤含量大，特別是3～05mm粒級的粉煤含量高，為2764％，為主導粒級；③表1中各粒度級隨著粒度變細，灰分隨之降低，說明煤質較矸石較脆；④表2中隨粒度減小，各粒級煤泥的灰分逐漸上升，增幅相對較小，但在－0030mm粒級產率突然變高同時灰分急劇升高，灰分達到55％以上，表明的矸石易泥化，且泥化較為嚴重，在煤泥水處理選型時應當引起注意。從表3可以看出：①－14kg／L密度級產率占3694％，灰分為866％，具有選低灰精煤的可能性；②15～18kg／L中間產物較多，當選低灰精煤時，中間產物較多，應出中煤產品，且屬于難選煤；③＋18kg／L密度級產率占4060％，灰分為8741％，高密度物含量大，灰分高，矸石純，利于有產品煤降灰。

2選煤工藝流程選擇與分析

改造前采用選煤方法為50～13mm和部分13～0mm原煤采用無壓三產品重介旋流器洗選，煤泥采用三段回收流程，一段采用高頻篩回收粗煤泥，二段用篩網沉降式離心脫水機回收中粗煤泥，三段采用壓濾機回收細煤泥。煉焦煤系統改造滿足生產煉焦十級精煤，Ad介于灰分95％～10％，水分Mt≤10％，供冶金煉焦用。此次煉焦煤系統改造是在選煤廠現有設備的基礎上，對原系統進行改造的同時增加粗煤泥分選系統和細煤泥分選系統。

2.1選煤工藝流程選擇選煤方法的選擇是制定選煤工藝流程的核心問題，選煤方法的選擇應遵循的原則是：①適應煤質，分選效率高，工藝技術先進，可靠；②易于實現自動控制，可操作性強，節能環保；③能分選出符合要求的產品，綜合經濟效益好。通過詳細分析入選原煤煤質資料，并結合現有生產系統狀況，為了最大程度回收煉焦配煤稀缺資源，分選下限0mm，經過選煤工藝多方案比選后，最終改造后推薦洗選工藝為：“原煤50～0mm不脫泥無壓三產品重介旋流器＋煤泥重介＋煤泥脫泥浮選”的分選工藝。

2.2工藝流程分析推薦的選煤工藝緊扣入洗煤質性質，并結合目前生產工藝，設計思路獨特，特別是分選難選、高泥化煤在工藝選擇上值得推薦和研究的，鑒于文章篇幅僅對其中幾個具有特點的選煤工藝方法進行介紹和分析。1）不脫泥無壓三產品重介旋流器分選。選用不脫泥無壓三產品重介旋流器，在充分利用現生產工藝系統條件下，更換無壓三產品重介旋流器，以適應煉焦煤工藝需要，也是與該廠煤質泥化特性相關的。原煤在無壓入料方式下，無須采用泵打入旋流器，減少了原煤通過泵葉輪攪拌和管道輸送過程中攪拌粉碎及在介質中浸泡的時間，降低次生煤泥含量；特別對該廠高泥化煤質極為有利，而且可以減少對設備磨損，同時對后續的煤泥水處理也起到了積極的作用。由于重產物基本上是單向運動，輕、重產物一內一外，一上一下，避免了輕、重產物互相交錯干擾，提高了分選效率和分選精度。另外設計在是原生產基礎上進行改造，工藝選擇合理的還應兼顧到現有生產系統條件，主選系統選擇無壓三產品重介旋流器是對現生產系統改造最小、影響正常生產系統時間最少、改造投資最小的選煤方法。2）煤泥重介旋流器分選。考慮到采用原煤不脫泥無壓三產品重介旋流器，－05mm粒度級以下原煤分選是有限的，就必須增加粗煤泥分選系統。粗煤泥分選工藝主要有螺旋分選、TBS分選、煤泥重介。螺旋分選主要適用高密度分選，不適合低密度分選；當分選密度Dp＜170g／cm3時分選精度較差，機械誤差偏高（不完善度I＞022），產品質量易波動；TBS分選雖適用低密分選，且無須重介質等優點，但煤泥重介分選精度更高。針對該廠，煤泥重介旋流器分選有以下先天優勢：①由于主選工藝采用重介分選，可以使用主選精煤分流充當煤泥重介旋流器重介質懸浮液；②由于分選的煤泥正是主選精煤分選懸浮液的中一部分，可以減少粗煤泥混合過程；③分選產品可以由主選重介系統的精煤、中煤、矸石磁選系統進行回收處理，不需要新增加設備，工藝環節簡單。3）煤泥脫泥浮選。細煤泥采用選前脫泥，浮選采用二次浮選工藝（粗選＋精選工藝），脫泥浮選工藝流程適用于浮選入料中細泥含量高、灰分高的選煤廠，而潘一東選煤廠就是典型的代表。從表2中可以看出矸石易泥化，若選前不脫泥必然會降低浮選效果，主要有以下缺點：①高灰細泥降低浮選選擇性，易夾雜泡沫中上浮，降低浮選精度；②同時高灰細泥易罩蓋于粗粒礦物上，妨礙粗粒浮選，使回收率降低；③吸收大量的浮選劑，使藥耗增加；④增加礦漿的粘性，使浮選機充氣條件變壞。所以有必要對潘一東選煤廠煤泥進行選前脫泥，設計采用脫泥池和入料池合二為一，脫泥池的底流由入料泵輸送至一次浮選作業，所以該池兼有脫泥和入料緩沖兩種作用，但其容積與選煤廠通常浮選入料池相當，只是在入料上方增加入料槽、整流區（主要是玻璃鋼管）、溢流槽和集水槽設施。在生產中可視浮選入料中的細泥含量和灰分，靈活調整水力分級粒度，控制脫泥量，當煤質好時，可以不出溢流，成為“純粹”的入料池。由于浮選入料為極難選煤，雖在浮選入料前增加脫泥，脫除部分高灰細泥，提高入浮煤泥的可選性，為了保證浮選精煤質量的穩定性，在一次粗選過程中，為二次精選創造了條件；二次精選是對一次粗選浮選的補充，其主要是對在粗選浮選機中沒有得到充分分選的細粒煤泥進行再次的分選，并增加噴水脫出高灰細泥的污染，降低浮選精煤灰分，提高精煤產率。4）煤泥水系統。考濾到煤泥易泥化，設計采用“煤泥水采用一段濃縮＋二段濃縮＋凈化濃縮”工藝。一次、二次浮選尾礦及中煤磁選尾礦煤泥水進入一段濃縮機，底流采用沉降過濾離心機進行脫水后，粗煤泥摻入動力煤產品中；矸石磁尾、一段濃縮機溢流、過濾液、離心液及浮選入料脫泥池溢流部分進入二段濃縮機；二段高灰細煤泥采用成熟的快開壓濾機回收，二者優勢互補，可以盡量回收粗煤泥摻入動力煤產品中，提高其產率和經濟效益，又能保證煤泥全部回收，煤泥水不外排；凈化濃縮主要處理部分二段濃縮機溢流，凈化水作為整個廠內沖洗水用，既實現洗水閉路循環，又避免環境污染，做到了節能減排。

3改造效果分析

3.1應用效果1）技術改造優勢。改造項目新加設備大部分均布置在新增加的廠房內，原有主廠房的土建改造量小，施工工期短，施工建設對原有生產系統影響較小，可以邊施工邊生產。改造完成后系統比較靈活，兼顧生產煉焦精煤和者動力煤；若僅生產動力煤時，根據市場要求可以將浮選分選系統停止工作或將新增煤泥重介和浮選分選均停止工作，保留煤泥直接脫水回收通道。2）系統操作簡單、方便。現場崗位操作員工操作簡便，一般情況，只需對懸浮液密度進行簡單的調整，即可對精煤灰分指標把握準確；實現了單一低密度懸浮液一次分選出精煤、中煤、矸石三種產品，可以低密度懸浮液實現高密度分選（排矸），簡化了工藝流程。3）產品質量和回收率得到提高。煤泥重介選煤工藝的應用，提高粗煤分選精度，從實際生產情況反應可能偏差Ep值基本在007～009kg／L，數量效率可達到90％；特別是浮選入料前增加脫泥池，浮選入料脫泥池由中下部入料，利用上升水流將細泥排出，試驗結果表明底流中細泥產率與分選完善指標之間存在負相關關系，底流中細泥產率每減少一個百分點，分選完善指標可增加073個百分點。

3.2改造前后經濟效益對比按照生產同一入洗原煤性質進行改造前后經濟效益比較，在不考慮原煤價格變動和相關設備折舊的情況下，主要經濟指標：1）改造前產品主要是生產動力煤，時價基本在400元／t左右，加工費用15元／t；矸石外售8元／t。2）改造后煉焦以十級精煤時價700元／t左右，加工費用35元／t。改造前后經濟效益對比見表4，從表4中可看出，建設總投資為7600萬元整，按照改造后45Mt／a計算，噸煤投資1689元，統計建設成本和噸煤生產運營成本，正常生產7個月即可回收投資成本。改造后年增加29174萬元收入，經濟效率可觀。

4結語

一方面市場需求的改變，另一方面煤炭企業為了適應市場需求，通常情況下要調整現有生產工藝，最終調整產品結構，以最大程度滿足市場要求；而作為設計人員，在了解市場，對現選煤新技術、新工藝充分理解的同時，還要有較好的創新能力，為企業創造更大經濟價值。本次改造是在充分分析煤質資料和結合現生產工藝基礎之上，選擇有針對性的選煤工藝組合，勇于創新，使選煤廠能夠靈活調整選煤工藝和產品結構，適應市場需求，為企業創造更大的經濟效益；特別是對高灰、易泥化、難選煤等方面的新建或改造工藝設計提供了較強的理論依據和實踐經驗。

參考文獻：

［1］謝廣元．選礦學［M］．徐州：中國礦業大學出版社，2001．

［2］戴少康．選煤工藝設計實用技術手冊［M］．北京：煤炭工業出版社，2010．

［3］袁紅軍，吳靜，閆銳敏，等．浮選入料脫泥池在潘一礦選煤廠的應用研究［J］．選煤技術，2013（5）：57－59．

［4］柴進，熊俊文．選煤廠設計中的幾個關鍵問題［J］．選煤技術，2013（5）：85－88．

［5］朱勇武，于宇，袁紅軍，等．高灰分細粒煤泥的分選［J］．煤炭加工與綜合利用，2013（3）：1－3．

作者：吳新財 苑忠明 李雪萍 單位：山西約翰芬雷華能設計工程有限公司 北京分公司