本文節(jié)選自河南能源化工集團采購公司張振紅教授級高工發(fā)表在《煤炭加工與綜合利用》期刊2021年第5期上的“基于干濕工藝結(jié)合的選煤廠改造方案探討與實踐”一文，內(nèi)容有刪減，配圖根據(jù)文章內(nèi)容斟酌選取。論文闡述了新田礦選煤廠由于末精煤正常發(fā)熱量28.43MJ/kg以上，超過黔?；ぴ厦喊l(fā)熱量24.25～25.93MJ/kg的指標要求。該廠結(jié)合原煤煤質(zhì)、現(xiàn)有重介生產(chǎn)系統(tǒng)、干法選煤技術制定解決方案，提出首先利用洗末精煤與篩末煤摻配方式，使末煤發(fā)熱量滿足當前黔?；ぴ厦旱男枨?；然后采用干法選煤工藝預排矸+濕法末煤重介分選+末煤摻配的生產(chǎn)工藝，同時加強原煤水分控制，實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)滿足黔?；ぴ厦褐笜艘蟮哪繕?。

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新田煤礦隸屬于河南能源化工集團(簡稱“河南能源”)貴州豫能投資公司。新田選煤廠與礦井配套建設、同時投產(chǎn)。選煤廠設計能力1.20Mt/a，采用塊煤重介淺槽+末煤脫泥無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器+粗煤泥TBS+細煤泥浮選和尾煤濃縮壓濾回收的聯(lián)合工藝，原設計主要產(chǎn)品為無煙洗塊煤用于合成氨造氣、洗末精煤供應高爐冶煉噴吹、篩末煤作為火力發(fā)電燃料。

貴州省電煤保供政策規(guī)定:發(fā)熱量以20.91MJ/kg為基準，1MJ/kg單價為16.67～21.43元/t。黔希煤化工燃料煤要求發(fā)熱量大于18.82MJ/kg，原料煤發(fā)熱量24.25～25.93MJ/kg，1MJ/kg單價為28.57元/t左右。因受礦井產(chǎn)量規(guī)模較小與運輸條件限制，新田選煤廠以生產(chǎn)洗塊煤和篩末煤為主，為滿足內(nèi)部化工原料煤需要，2018年3月份才開始正式啟動末煤洗選系統(tǒng)生產(chǎn)末精煤，但末精煤屬于低灰、高發(fā)熱量產(chǎn)品，正常情況下發(fā)熱量28.43MJ/kg以上，而黔?；な褂迷厦喊l(fā)熱量為24.25～25.93MJ/kg。為實現(xiàn)正常供應化工原料煤，對選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)進行全面剖析，并結(jié)合選煤技術發(fā)展現(xiàn)狀尋求解決方案。

1、選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問題

1.1重介系統(tǒng)難以直接生產(chǎn)高灰精煤

新田煤礦生產(chǎn)煤樣浮沉試驗數(shù)據(jù)顯示，低密度和高密度含量多、而中間密度含量較少，理論上通過調(diào)節(jié)分選密度可適當提高末精煤灰分。當分選密度由1.58g/cm3提高到1.7g/cm3，發(fā)熱量由29.69MJ/kg降到28.02MJ/kg，如提高到1.85g/cm3，±0.1含量為3%左右，發(fā)熱量可降低到26.34MJ/kg，密度調(diào)節(jié)對發(fā)熱量的影響明顯鈍化、且僅僅理論推算，實際無法操作。因中煤含量少，即使全部摻入對精煤灰分提高也不明顯，僅僅通過調(diào)節(jié)分選密度提高產(chǎn)品灰分難以達到化工用煤發(fā)熱量低于25.93MJ/kg的要求。該廠塊煤采用塊煤重介淺槽、末煤洗選系統(tǒng)無壓脫泥三產(chǎn)品重介旋流器分選，由于無煙塊煤售價較高，末煤系統(tǒng)實際入選粒度級為0.5～10mm，入洗原料煤浮沉試驗數(shù)據(jù)見表1。

1.2末煤分選能力受煤泥水系統(tǒng)制約

1.2.1原煤灰分較設計資料倍增，末煤實際分選能力降低

新田礦選煤廠設計時采用的煤樣為同一礦區(qū)石橋礦生產(chǎn)的煤樣(M4和M9煤層)。石橋礦M4原煤平均灰分為19.69%，M9原煤平均灰分為17.46%。但新田礦實際生產(chǎn)的M4原煤加權平均灰分為41.02%，選煤廠設計處理能力為227t/h，實際僅為80～100t/h，處理能力降低50%以上。

1.2.2原煤水分高、矸石泥化嚴重，煤泥水系統(tǒng)成為制約生產(chǎn)的瓶頸

設計選用石橋煤礦的M4和M9煤頂板、夾石、底板進行泥化試驗，泥化比值平均為1.10%；新田煤礦原煤中夾矸、矸石主要成分為泥巖，矸石泥化比為21.37%，大于20%。根據(jù)《選煤廠煤伴生礦物泥化程度評定》(MT/T1075－2008)判定，矸石為高泥化程度。設計濃縮機入料濃度不高于80g/L，循環(huán)水濃度不高于40g/L，底流濃度不低于300g/L。實際濃縮機入料濃度平均高達276g/L，循環(huán)水濃度平均高達187g/L，底流濃度只有240g/L。經(jīng)試驗觀察，一旦入料濃度達到或超過150g/L，煤泥基本不再沉降，直接制約正常生產(chǎn)，甚至造成濃縮機壓耙停產(chǎn)。礦井正常無煙煤原煤水分一般不高于7%，但因新田礦受地質(zhì)條件和管理因素影響，原煤水分常常超過10%、甚至14%以上，矸石泥化更為嚴重、煤泥水處理系統(tǒng)不堪重負，維持塊煤重介淺槽分選系統(tǒng)正常生產(chǎn)都十分困難，因此，矸石泥化問題亟待解決。

2、解決方案

2.1通過優(yōu)化選煤生產(chǎn)組織，暫時滿足生產(chǎn)化工原料煤要求

結(jié)合礦井煤質(zhì)與選煤廠煤泥水系統(tǒng)運行情況，在保證正常分選前提下，首先將重介旋流器一段分選密度高調(diào)節(jié)到1.60g/cm3，末精煤發(fā)熱量可控制在27.60MJ/kg左右，然后將數(shù)量不多的中煤全部摻入到末精煤以降低發(fā)熱量，之后按比例摻入部分篩末煤。中煤平均產(chǎn)率5%、發(fā)熱量20.91MJ/kg，末精煤產(chǎn)率28%、發(fā)熱量27.60MJ/kg，中煤全部摻入末精煤發(fā)熱量26.58MJ/kg；在末煤膠帶上增設卸料器，將部分末煤與摻入過中煤的末精煤再次按比例摻配，通過末煤部分入洗與部分摻配，暫時滿足化工用煤質(zhì)量要求。

2.2嚴格控制原煤水分，提高選煤系統(tǒng)處理能力

本著“凡能通過管理解決的問題、就不靠投資解決”的原則，系統(tǒng)分析礦井采煤過程中造成原煤水分偏高原因與可能的治理措施。經(jīng)過切實有效治理，2018年10月前后半月實際情況發(fā)生了很大改變，原煤質(zhì)量對比見表2。

由表2可知，下半月比上半月原煤平均水分降低了2.07個百分點；上半月因原煤水分高，系統(tǒng)小時處理量低，為保證礦井原煤全部洗選，選煤廠采取早班檢修，中、夜班兩班生產(chǎn)，由于開機時間延長，造成設備磨損加劇，故障明顯增加，對檢修維護的要求更高，同時受制于檢修人員不足，且備品備件采購不及時，造成部分設備帶病運轉(zhuǎn)，洗煤生產(chǎn)影響時間也相應增多；下半月原煤煤質(zhì)情況好轉(zhuǎn)，采取早班檢修、中班生產(chǎn)，設備運行時間縮短，檢修人員能及時對設備維護保養(yǎng)，大大減少了設備故障，延長了設備安全平穩(wěn)和有效運行時間。下半月系統(tǒng)處理量為206.27t/h、比上半月增加了120.29t/h，同比提高了140%。

前半月因原煤水分高、發(fā)熱量偏低，篩末煤摻配比例低，加之用于摻配的篩末煤水分偏高且粘濕，嚴重影響化工原料煤煤質(zhì)，上半月只能主要生產(chǎn)篩末煤。下半月原煤水分低、發(fā)熱量提高，篩末煤摻配比例高，產(chǎn)品水分容易控制，下半月主要生產(chǎn)高價位的化工原料煤，相對上半月增收126.7萬元。同時隨著煤質(zhì)轉(zhuǎn)好，噸煤電耗、藥劑消耗、介耗、材料配件與人工成本分別降低1.32元、0.15元、0.4元、1.4元與0.58元，合計3.85元/t。按原煤產(chǎn)量為0.60Mt/a，通過控制原煤水分，1a就可節(jié)約成本60×3.85=231萬元。

2.3生產(chǎn)工藝系統(tǒng)改造方案優(yōu)化

2.3.1擴建煤泥水系統(tǒng)，滿足正常生產(chǎn)需要

為解決生產(chǎn)瓶頸問題，設計單位提出煤泥水系統(tǒng)擴能改造方案。該方案新建壓濾車間，增設5臺快開壓濾機(F=600m2)，并對濃縮機底流泵管路以及循環(huán)水管路、煤泥運輸管路等進行相應改造，概算投資約1850萬元。

考慮到該方案改造周期長、投資高，且僅僅擴壓濾系統(tǒng)，而煤泥濃縮能力仍將制約系統(tǒng)處理能力的提升。同時，考慮選煤廠產(chǎn)品結(jié)構變化，煤泥浮選已沒必要，經(jīng)過論證決定在基本不增加投資情況下，把現(xiàn)有2臺精煤壓濾機改為壓濾煤泥，提高一倍處理能力且易于實施。

2.3.2通過入洗原料煤預排矸，提高處理能力

采用復合干選預排矸可有效降低煤炭灰分，提高入選原料煤質(zhì)量、減少末煤分選系統(tǒng)矸石量，特別當矸石易泥化時，可有效降低煤泥水系統(tǒng)負荷，提高處理能力。如安徽淮北礦區(qū)在6對礦井通過干選預排矸，原煤灰分平均降低4個百分點，排矸率約為10%。永煤嵩山礦原煤粒度組成中小于13mm粒級占92.45%，實施FGX－24系統(tǒng)后產(chǎn)品發(fā)熱量平均提高3.37MJ/kg。龍門礦入選原煤發(fā)熱量17.70MJ/kg、硫分1.49%，通過FGX－12干選后精煤發(fā)熱量平均提高3.93MJ/kg，硫含量降幅0.5個百分點以上。為此，新田選煤廠取末煤煤樣做干選試驗，試驗結(jié)果見表3。干選系統(tǒng)在新田礦的試生產(chǎn)結(jié)果見表4

如果表3中前三段產(chǎn)品合并為精煤，則精煤產(chǎn)率為81.46%，低位熱值為22.15MJ/kg，與原煤相比，選后灰分降低5.78個百分點，低位發(fā)熱量提高2.08MJ/kg。隨后經(jīng)過充分論證后，實施了干選項目，總投資390余萬元。由表4看出，新田礦復合干選系統(tǒng)試生產(chǎn)期間入選末煤水分平均7.4%，平均排矸率在6.5%，矸石灰分76.75%，精煤發(fā)熱量平均提高1.53MJ/kg，同時隨著入料水分變化，分選效果有相應變化。在第二次工業(yè)性試驗時，煤樣水分5.8%，選后發(fā)熱量提升2.46MJ/kg，矸石產(chǎn)率為10.71%，灰分高達81.84%?？梢?，入選末煤水分較低時分選效果更好。因為試生產(chǎn)與工業(yè)性試驗入料水分的差異，分選效果出現(xiàn)差異。同時試生產(chǎn)結(jié)果顯示，通過干選降低含矸率，可有效減少進入水洗系統(tǒng)矸石量以及遇水泥化量，且在不出中煤的條件下，干選精煤已經(jīng)接近煤化工原料煤質(zhì)量指標要求。

按照試生產(chǎn)結(jié)果計算得出:要達到化工原料煤發(fā)熱量24.25MJ/kg的要求，干選前洗末精煤與篩末煤摻配比為42∶58、干選后洗末精煤與篩末煤摻配比為24∶58。通過干選所用末精煤量大幅減少，篩末煤量大幅增加，末煤洗選車間生產(chǎn)負荷大大降低，煤泥水系統(tǒng)負荷壓力大的難題也隨之迎刃而解，可有效提高化工原料煤生產(chǎn)供應能力。干法預排矸提質(zhì)+濕法重介末煤分選聯(lián)合工藝合計投資不到400萬元。當?shù)V井地質(zhì)條件轉(zhuǎn)好，原煤灰分較低時，末煤車間生產(chǎn)負荷將會更低，煤泥水處理系統(tǒng)壓力將更小，篩末煤僅僅通過干選就可直接滿足化工原料煤質(zhì)量要求，選煤廠運行成本將會更低。

2.3.3優(yōu)化化工煤指標與預先排矸相結(jié)合

黔希煤化工投產(chǎn)初期確定原料煤低位發(fā)熱量24.25～25.93MJ/kg，為緩解供需矛盾、拓寬進煤渠道，將通過降低原料煤價格來降低綜合成本，對不同質(zhì)量的原料煤性價比進行試驗。參照集團公司其他化工企業(yè)生產(chǎn)實際，原料煤發(fā)熱量在22.30MJ/kg左右就可以滿足生產(chǎn)要求；結(jié)合新田礦原煤質(zhì)量與干選試生產(chǎn)實際情況，通過采用干法選煤預排矸提高末煤質(zhì)量，可直接滿足化工原料煤需求的生產(chǎn)時間更長，僅僅在煤質(zhì)很差的較短時間段啟動末煤重介分選系統(tǒng)且僅末煤部分分選，洗出的末精煤與末煤摻配，形成以干選為主、末煤重介濕法加工為補充的洗選加工格局，從而有效降低系統(tǒng)改造投資規(guī)模與改造難度，降低綜合運行成本。

3、結(jié)語

新田礦選煤廠首先結(jié)合煤質(zhì)、重介洗選系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀況與化工原料煤質(zhì)量要求，采用提高分選密度、中煤摻配、末煤部分入洗與部分摻配等方案，滿足當前化工原料煤質(zhì)量要求，并實現(xiàn)部分供應，年新增經(jīng)濟效益約2539萬元；然后采用干法分選提質(zhì)+濕法末煤重介分選+末煤摻配工藝，實現(xiàn)化工原料煤的穩(wěn)定保障供應；同時，嚴格控制原煤水分，采取可行措施，保證干選系統(tǒng)正常運行，而且避免矸石泥化對濕法選煤正常生產(chǎn)的影響，并可有效減少對礦井煤炭運輸設備損害和大量的環(huán)境衛(wèi)生工作量。