編者按：本文由劉德禮、賈安濤等人發(fā)表在《煤炭加工與綜合利用》期刊2019年第11期，原題目為“復(fù)合式干法選煤工藝在榆樹井煤礦選煤廠的研究與應(yīng)用”。本平臺選編時有刪減，配圖根據(jù)內(nèi)容斟酌選擇。

01榆樹井選煤廠概述

上海廟礦業(yè)公司榆樹井煤田所產(chǎn)煤炭為特低灰～高灰、特低硫～高硫、低～中發(fā)熱量的不粘煤，主要用作動力用煤。選煤廠年設(shè)計入選原煤300萬ｔ，是與礦井能力配套的選煤廠。原設(shè)計采用淺槽-旋流器-螺旋分選機分級洗選工藝：重介質(zhì)淺槽分選機分選200～13mm粒級塊煤，兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選13～1.0mm粒級末煤，螺旋分選機分選1～0.25mm粒級粗煤泥，小于0.25mm粒級細煤泥由濃縮壓濾機處理，選后產(chǎn)品為塊精煤、末精煤、洗矸石、煤泥等。選煤廠實現(xiàn)了洗水閉路循環(huán)和零排放。

投入運營后發(fā)現(xiàn)，原煤易碎，末煤含量大，并且原煤伴生的矸石為軟巖，遇水極易泥化，產(chǎn)生大量次生煤泥，導(dǎo)致濕法分選工藝塊煤供應(yīng)量不足，煤泥超負載，重液系統(tǒng)煤泥超標(biāo)，密度調(diào)節(jié)負擔(dān)大，整體分選精度難以滿足設(shè)計要求，分選產(chǎn)品質(zhì)量不達標(biāo)。鑒于以上問題，2018年，選煤廠將原重介質(zhì)選煤工藝改造為復(fù)合式干法選煤工藝。

02煤質(zhì)特點與原洗選工藝存在的問題

2.1 煤質(zhì)特點

原煤篩分與浮沉資料如表1～表3所示。

從表中可以看出，大于100mm粒級灰分較低，100～6mm粒級中隨粒度降低灰分降低，但小于6mm粒級中隨粒度降低灰分升高比較明顯，小于0.5mm粒級原生煤泥灰分比原煤灰分高?？傮w末煤比塊煤灰分高，原煤存在矸石易碎、易泥化現(xiàn)象。并且原煤粒度較細，13～0mm粒級末煤含量為69.56％，6～0mm粒級粉煤含量為56.97％。小于0.5mm粒級原生煤泥含量較多，為15.08％。

從原煤浮沉組成表可以看出：

浮沉組成中以小于1.40g/cm3為主導(dǎo)密度級。低密度分選可生產(chǎn)低灰分精煤產(chǎn)品，但精煤產(chǎn)率低。

大于1.80 g/cm3密度級矸石含量大，原煤可在大于1.80 g/cm3高密度排矸，生產(chǎn)動力煤產(chǎn)品。

可選性分析表明，塊原煤（大于13mm）和末原煤（13～1mm）在理論分選密度為1.80 g/cm3左右進行排矸時，δ±0.1含量分別為2.9％和7.1％，屬易選煤，對采用干法分選十分有利。

各粒級浮沉煤泥量隨著粒度減小而顯著增加，各粒級浮沉煤泥灰分均明顯高于該粒級原煤灰分，也明顯高于原生煤泥灰分，說明矸石泥化嚴(yán)重，水洗時應(yīng)考慮次生煤泥和矸石二次泥化現(xiàn)象。

2.2 原洗選工藝存在的問題

褐煤伴生的矸石為軟巖，遇水極易泥化產(chǎn)生大量煤泥（產(chǎn)率大于20％，全水分大于35％，熱值小于3976J/g），不僅難以銷售，而且環(huán)境污染嚴(yán)重，精煤產(chǎn)率低；

在水洗過程中，產(chǎn)生“背灰”現(xiàn)象，產(chǎn)品在降低灰分的同時，增加了水分；

生產(chǎn)工藝系統(tǒng)復(fù)雜，運行維護費用高，生產(chǎn)過程消耗水、磁鐵礦粉、藥劑，成本高；

當(dāng)原煤發(fā)熱量為12.54MJ/Kg左右時，入選原煤量超過6000t時，選煤廠需停機處理煤泥，影響礦井生產(chǎn)。

03復(fù)合式干法選煤工藝的特點和工作原理

復(fù)合式干法選煤工藝解決了干旱缺水地區(qū)及低變質(zhì)程度煤炭的分選問題，在提高煤炭入選比例及提高資源綜合利用率等方面發(fā)揮了重要作用。

3.1 復(fù)合式干選機的結(jié)構(gòu)

復(fù)合式干法分選機由分選床、激振器、風(fēng)室、機架、吊掛裝置、排料溜槽等部分組成。激振器由2臺振動電機固定在分選床背面電機架上，床體由3根鋼絲繩或電動吊掛聯(lián)結(jié)減振彈簧懸掛在機架上。分選床包括布滿風(fēng)孔的直角梯形床面、背板、格條、排料擋板和矸石門。在床面下部設(shè)置若干風(fēng)室與離心風(fēng)機相通，各風(fēng)室均由風(fēng)閥控制，風(fēng)室和床面固定，與分選床成為一體。

3.2 復(fù)合式干選機工作原理

分選機的核心部件為分選床，床面為梯形結(jié)構(gòu)，入料端較寬，矸石排料端較窄。梯形斜邊為排料端，直角邊安裝有背板，背板和床面有一定夾角，可實時調(diào)節(jié)。在背板上安裝有2臺振動電機。振動電機激振力在垂直于床面的方向和水平方向施加周期性作用力。垂直分力有助于將密度低的精煤顆粒拋向床層上層，中煤與矸石密度大，緊貼床面運動。水平方向激振力驅(qū)動中煤與矸石顆粒沿格條向背板運動，在背板的反彈作用下形成螺旋運動，中煤顆粒密度偏低，拋射距離遠，沿中煤排料口排出；矸石顆粒密度偏大，集中在背板附近，緊貼背板向矸石排料口運動排出，形成精煤、中煤、矸石3種產(chǎn)品。

04干選工藝改造方案

原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)。在篩分破碎車間內(nèi)，小于200mm粒級原煤直接進入80mm原煤分級篩進行篩分，得到大于80mm粒級大塊原煤和小于80mm粒級原煤，此時篩上200～80mm粒級的大塊原煤經(jīng)帶式輸送機轉(zhuǎn)運至塊原煤破碎機破碎至80mm以下，后與上一級小于80mm粒級原煤混合，經(jīng)原煤上倉膠帶運至２個直徑為21m的原煤倉（總儲量2萬t）儲存。在原煤入選膠帶處轉(zhuǎn)接，將小于80mm粒級原煤引入干選系統(tǒng)。

干選系統(tǒng)。干選系統(tǒng)安裝在原煤上倉膠帶輸送機走廊、水洗上煤膠帶輸送機走廊、煤泥干燥車間和水洗主廠房中間的空地上，利用原水洗上煤膠帶輸送機作為干選系統(tǒng)上煤膠帶輸送機，在膠帶輸送機上設(shè)犁式卸料器，把原煤卸到干選上煤膠帶輸送機上，再進入主選機進行分選。小于80mm粒級原煤送入干選系統(tǒng)，分選得到精煤和矸石。除塵系統(tǒng)收集的煤粉混入精煤，進行25mm或13mm分級。產(chǎn)品為大于25（13）mm塊精煤、小于25（13）mm末精煤和矸石。精煤篩篩板可視塊精煤市場需要調(diào)整篩板篩孔。

產(chǎn)品貯運系統(tǒng)。分選后產(chǎn)品進入振動篩進行25mm分級，塊精煤進入原水洗塊煤膠帶輸送機返倉，末精煤進入原水洗末煤膠帶輸送機返倉，矸石進入原水洗矸石膠帶輸送機返倉，除塵器煤粉進入末煤膠帶輸送機。利用1號產(chǎn)品倉作為大于25mm精煤倉，利用2號、3號、4號產(chǎn)品倉儲存小于25mm粒級末精煤產(chǎn)品；選后矸石由膠帶輸送機轉(zhuǎn)載后進入原水洗矸石倉儲存，汽運至排矸場，綜合利用或廢棄。

05工藝改造效果

干選工藝投產(chǎn)后，原煤及產(chǎn)品化驗結(jié)果見表4。由表4可知，改造后塊精煤發(fā)熱量較原煤可提高5000J/g以上，末精煤發(fā)熱量較原煤可提高2000J/g以上，矸石帶煤率小于5％，精煤產(chǎn)率較原工藝提高約16％。

5.1 工藝改造的優(yōu)點

選煤廠實現(xiàn)無煤泥化生產(chǎn)，大大降低了環(huán)保壓力。

選煤成本低、運行費用低，全員效率為濕法重介質(zhì)工藝的2～3倍，效率大大提高，為礦井創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

選煤不用水、工藝簡單，在內(nèi)蒙缺水地區(qū)不發(fā)生水耗、介耗、藥劑消耗，電耗低，選煤廠運行成本每噸降低4.23元。

選后商品煤水分低、發(fā)熱量高、回收率高，不產(chǎn)生“背水”現(xiàn)象，為礦井提質(zhì)增收提供保障。

運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、維修量小，維修成本低；全封閉式運行、負壓操作、環(huán)保高效，投資成本低。

5.2 經(jīng)濟效益分析

干法選煤工藝改造后，經(jīng)過2018年全年運行，結(jié)合榆樹井煤礦選煤廠往年生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)分析。干法選煤工藝較原重介質(zhì)洗選工藝噸原煤可提高15元經(jīng)濟效益。榆樹井煤礦2018年全年入選原煤205萬t，干法選煤工藝全年累計節(jié)支創(chuàng)效3075萬元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

06結(jié)語

上海廟礦業(yè)公司榆樹井煤礦選煤廠通過對井田煤質(zhì)的分析，將重介質(zhì)分選工藝改造為復(fù)合式干法選煤工藝，復(fù)合式干法選煤工藝改造降低了選煤廠運行成本，提高了全員效率，選煤廠實現(xiàn)了無煤泥化生產(chǎn)。同時，入選原煤全粒級進入干法選煤系統(tǒng)，擺脫了動力煤脫粉選煤工藝的束縛，對推動動力煤選煤工藝的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。