太原选煤厂配煤方案的研究与应用

2014-04-20姚海生

中国煤炭 2014年10期

姚海生

（西山煤电股份有限责任公司太原选煤厂，山西省太原市，030023）

太原选煤厂为大型中央型选煤厂，主要入洗西铭矿2＃和8＃煤与杜矿2＃和8＃煤。随着矿区资源的不断开采，原煤质量和可选性逐渐向难选和极难选的方向发展，精煤回收率不断降低。由于各原煤性质差异较大，瘦煤存在着硫份低、粘结高及难选的特点，而贫煤则存在着硫分高、几乎没有粘结以及易选的特点，需要通过配煤对其进行洗选。研究原煤之间的合理配洗方案并应用于生产实践中才能提高精煤产率，增加经济效益，同时实现煤炭资源的高效综合利用。

1 配煤方法

在配煤过程中主要有两个途径，分别是原煤混合配洗和单洗配装。

1.1 原煤混合配洗

将两种及两种以上的原煤按照比例混合，在分选过程中按照等密度进行分选，这种方法主要适用于性质相对稳定、分选密度和基元灰分基本相近的原煤，同时各种原煤的质量指标、可选性和精煤理论产率等对混合后煤种的分选和配比同样有很大的影响，直接关系到原煤配洗是否合理。

1.2 单洗配装

原煤单一煤种经过分选后将精煤产品分装在精煤仓中，精煤产品按照一定比例混合后得到合格的最终精煤产品。

在实际生产中，两种方法都可以得到合格的精煤产品，对于分选性质相近的原煤可以直接通过混合配洗得到精煤产品；对于性质差异程度较大的原煤如何选择配煤方案组织生产，达到精煤产率最高是要需要研究和解决的问题。

2 配煤方案对比与分析

2.1 西铭矿2＃和8＃煤配煤方案分析

2.1.1 西铭矿2＃和8＃煤性质

西铭矿2＃和8＃煤可选性比较见表1。

表1 西铭矿2＃和8＃煤可选性比较

由表1 可以看出，当精煤灰分为10.50%时，西铭矿2＃煤的理论分选密度为1.502g／cm3，精煤产率为49.00%，基元灰分为21.20%，可选性为较难选；8＃煤的理论分选密度为1.800g／cm3，精煤产率为71.50%，基元灰分为51.50%，可选性为易选。两者相比较，在理论产率、分选密度、基元灰分和可选性指标差异都很大。

2.1.2 西铭矿2＃和8＃煤配洗方案比较

由于西铭矿2＃和8＃煤的理论分选密度、基元灰分和可选性相差较大，不能通过原煤混合配洗的方案进行洗选，所以要通过原煤分洗配装进行分选，将西铭矿2＃和8＃煤按照1∶1的比例进行单洗配装，总精煤灰分为10.50%，不同配洗方案下精煤产率的对比见表2。

表2 西铭矿2＃和8＃煤配洗方案对比

由表2 可以看出，当精煤灰分为10.50%时，随着西铭2＃煤分选密度的增大，精煤灰分和产率逐渐增大；相应降低西铭矿8＃煤的分选密度、精煤灰分和产率，确保总精煤灰分为10.50%。

从综合精煤产率可以看出，随着难选煤西铭矿2＃煤分选密度的增大和易选煤8＃煤分选密度的降低，综合精煤产率呈现先增大后减小规律，而且两种煤的分界灰分越接近，综合精煤产率越高。当综合精煤产率最大时，西铭矿2＃原煤的分选密度为1.59g／cm3，精煤产率和灰分分别为56.50%和13.00%；西铭矿 8＃原煤的分选密度为1.57g／cm3，精煤产率和灰分分别为67.00%和8.40%；此时西铭矿2＃和8＃煤的分界灰分恰好相等，综合精煤产率达到最大61.75%，所以方案4为最佳配洗方案。

由此可以看出西铭矿2＃和8＃煤在分洗配装中，适当提高难选煤西铭矿2＃煤的精煤产率和灰分，同时降低易选煤西铭矿8＃精煤产率和灰分，可以提高单洗配装的综合精煤产率。

2.2 杜矿2＃和8＃煤配煤方案分析

2.2.1 杜矿2＃和8＃煤性质比较

杜矿2＃和8＃煤可选性比较见表3。

表3 杜矿2＃和8＃煤可选性比较

由表3 可以看出，出当精煤灰分为10.50%时，杜矿2＃煤的理论分选密度为1.525g／cm3，精煤产率为55.50%，基元灰分为26.00%，可选性为中等可选；杜矿8＃煤的理论分选密度为2.060 g／cm3，精煤产率为57.00%，基元灰分为51.00%，可选性为易选。两者相比，杜矿2＃和8＃煤的理论产率相近，但基元灰分、分选密度和δ±0.1含量相差较大。

2.2.2 杜矿2＃和8＃煤配洗方案比较

由于杜矿2＃和8＃煤在理论分选密度、基元灰分和δ±0.1含量相差较大，同样不能通过原煤混合配洗方案进行洗选，所以要通过原煤分洗配装进行分选。

杜矿2＃和8＃煤按1∶1 比例进行单洗配装，总精煤灰分为10.50%，其配洗方案对比见表4。

表4 杜矿2＃和8＃煤配洗方案对比

由表4 可以看出，当精煤灰分为10.50%时，随着杜矿2＃煤分选密度的增大，精煤灰分和产率逐渐增大；杜矿8＃煤相应的分选密度、精煤灰分和产率逐渐降低，确保总精煤灰分为10.50%。

由综合精煤产率可以看出，随着中等可选性的杜矿2＃煤分选密度的增大和易选8＃煤分选密度的降低，综合精煤产率同样呈现先增大后减小的规律；综合精煤产率最大时，中等可选性的杜矿2＃煤精煤产率和灰分分别为62.50%和12.57%；易选的杜矿8＃煤精煤产率和灰分分别为53.90%和8.10%；此时杜矿2＃和8＃煤的分界灰分恰好相等，综合精煤产率为58.20%，达到最大，所以方案3为最佳配洗方案。

由此可以看出杜矿2＃和8＃煤在分洗配装中，适当提高中等可选性的杜矿2＃的精煤产率和灰分，同时降低易选的杜矿8＃精煤产率和灰分，从而提高杜矿2＃和8＃煤的综合精煤产率。

综上分析，对西铭矿2＃和8＃煤与杜矿2＃和8＃煤配煤方案进行比较后可以得出，当两组原煤的分选密度、分界灰分和δ±0.1含量差别较大时，在原煤实际单洗配装过程中，通过适当提高难选煤的精煤产率和灰分，降低易选煤的精煤产率和灰分，使得各原煤单洗中更逼近等分界灰分分选，可以提高两种原煤分洗配装的综合精煤产率。同时可以看出，单独洗选过程中的分界灰分越接近，综合精煤产率越高；当分界灰分相等时，精煤产率达到最大。

3 洗选配煤方案理论分析及模型的建立

3.1 洗选配煤方案理论分析

由西铭矿2＃和8＃煤与杜矿2＃和8＃煤的各分选方案对比可以看出，当入洗原煤的基元灰分、分选密度和可选性差别较大，各原煤单独分选时，分界灰分越接近，综合精煤产率越高；当等分界灰分分选时，精煤产率达到最大。但在生产实践中，等λ原则只是停留在理论水平上，实际操作性差。生产中主要是对分选密度的调整，所以研究分选密度变化时，可选性难易程度（δ±0.1 含量）对精煤产率和灰分影响的关系，从而指导生产中各种原煤分选密度的确定，进一步使实际单洗过程更加逼近等分界灰分分选，得到更高的精煤产率至关重要。

西铭矿2＃煤与杜矿2＃煤的精煤产率和灰分变化量比较见图1，图中（a）和（b）分别为西铭矿2＃煤和杜矿2＃煤分选密度每变化0.1g／cm3时，精煤产率和灰分随δ±0.1含量的变化量。

图1 西铭矿2＃煤与杜矿2＃煤的精煤产率和灰分变化量比较

由图1可以看出，两种原煤的分选密度每增加0.1g／cm3时，随着δ±0.1含量的增大，精煤产率和灰分的变化量都在逐渐增大，精煤产率的变化幅度大于精煤灰分的幅度。

西铭矿2＃煤与杜矿2＃煤精煤产率和灰分变化幅度比值见图2，图中（a）和（b）分别为西铭矿2＃煤和杜矿2＃煤精煤产率与灰分变化幅度的比值随δ±0.1含量的变化。

由图2 可以看出，随着δ±0.1 含量的增大，精煤产率和灰分变化量的比值也随之增加，即精煤产率与灰分的变化量增加幅度的差距也逐渐增大。

图2 西铭2＃煤与杜矿2＃煤精煤产率和灰分变化幅度比值

综合西铭矿2＃煤与杜矿2＃煤这两种原煤δ±0.1含量与精煤产率和灰分变化幅度之间的关系，可以得出对于δ±0.1含量较大的难选煤，适当提高分选密度，可以大大提高难选煤的精煤产率，而精煤灰分不会有大幅度的变化；对于δ±0.1含量较小的易选煤，虽然降低分选密度后，精煤产率会有一定程度的降低，但精煤产率和灰分的降低幅度较小。当分选密度变化量相同时，δ±0.1含量的大小是导致精煤灰分和产率的变化幅度不同的主要原因。

3.2 模型的建立

通过分析4 种原煤分选密度变化量为0.1g／cm3时，得到了精煤产率和灰分变化量与δ±0.1含量之间的关系，并对其建立的数学模型如图3所示。

图3 精煤产率和灰分变化量与δ±0.1含量

由图3可以看出，精煤产率的变化量和精煤灰分的变化量与δ±0.1含量之间的关系分别用乘幂和对数的模型进行模拟，但此时的模型为分选密度每变化0.1g／cm3时，精煤产率和灰分的变化量。而在实际生产中，分选密度的变化可以精确到0.001g／cm3，所以对其进行修正，使其对分选密度的精确度提高到0.001g／cm3。

由此进一步建立精煤产率和灰分的变化量与δ±0.1含量和分选密度变化量之间的数学模型：精煤产率变化量γ、精煤灰分变化量A 与δ±0.1含量和分选密度变化量之间的关系见式（1）和式（2）：

式中：γ——精煤产率变化量，%；

A——精煤灰分变化量，%；

ε——δ±0.1含量，%；

Δ——分选密度变化量，10-3g／cm3。

在实际生产中，通过模型可以计算出改变分选密度时不同δ±0.1含量对应的精煤产率和精煤灰分的影响，从而指导实际生产中各原煤分选密度的确定，进一步逼近等λ原则的最高精煤产率，提高综合精煤产率。

4 经济效益

太原选煤厂在西铭矿2＃和8＃煤分选过程中，通过研究两种原煤性质的差异，改变原有配煤洗选方案，西铭矿2＃和8＃煤新旧配煤方案比较见表5。

由表5可以看出，将δ±0.1含量较大的2＃原煤分选密度由1.500g／cm3提高到1.582g／cm3，精煤灰分由10.50%提高到12.97%，精煤产率从48.90%提高到53.98%；相应易选煤8＃分选密度由1.65g／cm3降低到1.55g／cm3，精煤灰分由10.50%降低到8.51%，精煤产率从70%降低到67.02%。通过配洗方案改变，合计精煤灰分仍为10.50%，但综合精煤产率由59.45% 提高到60.50%，综合精煤产率提高了1.05%。按太原选煤厂450 万t／a的原煤入洗量和700 元／t精煤计算，经济效益可增加3307万元／a。