干河煤矿原煤排矸系统技术改造方案探讨

孙友彬

（霍州煤电集团公司煤质加工部，山西 霍州 031400）

·技术经验·

干河煤矿原煤排矸系统技术改造方案探讨

孙友彬

（霍州煤电集团公司煤质加工部，山西 霍州 031400）

针对干河煤矿原煤生产情况及存在的问题，分析了原煤筛分浮沉煤质资料，对比了重介浅槽排矸工艺和动筛跳汰排矸工艺特点，比较了改造前后经济效益，得出了采用重介浅槽排矸工艺实施系统改造的可行性。通过改造，原煤灰分从41.18%降到30.77%，改变了原煤煤质差、灰分高的现状，保证了原煤质量合格稳定，满足了原煤煤质管理需求，且每年可节约生产成本1 351.39万元，投资回收期0.56年，经济效益良好；改造同时可以充分利用原系统旧设备，降低工人劳动强度，获得较好的社会效益。

干河煤矿；重介浅槽；排矸；技术改造；经济效益

山西干河煤矿全称山西霍宝干河煤矿有限公司，由山西焦煤霍州煤电集团公司和宝钢贸易有限公司按6∶4出资组建。矿井于2004年6月开工建设，并于2008年7月投入试生产，2010年3月通过投产验收。矿井设计可采储量为171.50 Mt，设计生产能力为2.10 Mt／a，服务年限为58.3 a，目前实际生产能力3.0 Mt／a.

1 矿井煤质及生产现状

干河煤矿主要含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，主要可采煤层4层，分别为山西组1＃、2＃煤层和太原组10＃、11＃煤层。1＃、2＃煤层在井田大部形成合并煤层，平均厚度4.09 m，含有1～2层夹矸；10＃煤层平均厚度1.03 m，结构简单，不含夹矸；11＃煤层平均厚度3.60 m，含有2～3层夹矸。1＃、2＃煤层原煤牌号为1／3焦煤，具有中低灰、特低－低硫、特低－低磷、中高－高挥发分、高发热量、强黏结性的特点，是很好的炼焦用煤；10＃煤层原煤牌号为肥煤，具有低灰－中灰、中高－高硫、特低－低磷、高－特高发热量、特强黏结性的特点，可作为炼焦配煤；11＃煤层原煤牌号为1／3焦煤，具有中灰、中硫、低－中磷、中－高发热量、特强黏结性的特点，既可作动力用煤，也可做炼焦配煤。

矿井原配套建设有原煤动筛排矸系统，见图1.

图1 干河煤矿动筛车间工艺流程图

矿井原煤经50 mm分级，＋50 mm再经过200 mm筛分，＋200 mm的原煤经破碎后与50～200 mm原煤混合脱泥后进入液压动筛跳汰机，分选出块煤和矸石。煤泥不分选，经过快开压滤机脱水后，和块煤一起掺入－50 mm末煤。由于动筛排矸系统在生产过程中存在液压动筛跳汰机设备故障率高、分选效果差（矸石带煤严重，一般在5%左右）等问题，该系统已废弃停用。矿井没有配套建设选煤厂，也没有预留选煤厂工业场地，原煤通过汽车拉运至周边辛置、白龙、李雅庄等选煤厂入洗。

目前，干河煤矿主要开采1＃和2＃煤层，随着开采强度的增大以及受地质构造影响，矿井原煤煤质较差。根据统计，2014年矿井原煤平均灰分40.45%，2015年一季度矿井原煤平均灰分39.76%，远高于31%的原煤计划灰分。由于矿井不具备质量控制的设备设施，不仅无法保证原煤质量合格稳定，而且增加了不必要的运费。因此，必须对现有原煤排矸系统进行改造。

2 原煤煤质分析

根据霍州煤电集团2015年3月编制的《干河煤矿1＃、2＃原煤筛分浮沉试验报告》，具体分析结果见表1～3.由于缺少10＃、11＃原煤生产大样资料，因此，只对1＃、2＃煤层进行原煤煤质分析。

表1 原煤筛分组成综合表（M t＝5.8%）

由表1可见：

1）原煤灰分为41.18%，与近期干河煤矿原煤煤质状况基本相符，属高灰煤。

2）＋200 mm含量为3.06%，基本全部为矸石，该密度级原煤含量少，可以考虑采用人工手选。

3）200～50 mm含量为12.68%，其中矸石含量10.13%，矸石含量高，如果采用人工选矸，劳动强度大，生产效率低，应采用机械排矸。

4）随着原煤粒度的减小，原煤灰分变化不大，说明煤不易碎。而且通过简单的筛分，并不能得到低灰的产品。

5）原煤中－0.5 mm级的产率为10.14%，原生煤泥较多，与相邻粒度级相比灰分高，参照煤层夹矸和顶底板岩性中含泥岩和炭质泥岩的情况，矸石可能易泥化。

表2 50～25 mm粒级原煤浮沉实验报告表

表3 25～13 mm粒级原煤浮沉实验报告表

由表2，表3可以看出：

1）50～25 mm粒级＋1.8密度级占本级达到42.75%，灰分达到82.53%；25～13 mm粒级＋1.8密度级占本级为31.86%，灰分78.47%，说明矸石比较纯净，含量高。

2）分选密度为1.6～1.8g／cm3时，两粒级原煤可选性均为易选，通过机械分选可以排弃纯矸。

综合表1～3可以看出：

1）分选粒度下限为50 mm时，＋50 mm粒级块煤产率为2.70%，灰分降为16.00%；原煤产率降为86.96%，灰分降为35.10%，比排矸前灰分降低6.09%，若要达到31%的计划灰分，需要深度排矸。

2）分选粒度下限为25 mm时，＋25 mm粒级块煤产率为12.80%，灰分降为14.28%；原煤产率降为79.86%，灰分降为30.77%，比排矸前灰分降低10.41%，可以满足计划灰分要求。

3）分选粒度下限为13 mm时，＋13 mm粒级块煤产率为27.59%，灰分为14.28%；原煤产率降为73.50%，灰分降为26.73%，比排矸前灰分降低14.75%，可以满足计划灰分要求。

4）为了满足计划灰分要求，机械排矸系统分选粒度下限需要达到25 mm或者更低。考虑到矸石易泥化以及避免后续选煤作业重复洗选等情况，分选粒度下限不易过低，以25 mm为宜。

3 工艺系统分析

目前，广泛应用的原煤选矸工艺有重介浅槽排矸工艺和动筛跳汰排矸工艺。对两种工艺进行对比分析：

3.1 重介浅槽排矸工艺

重介浅槽排矸工艺的分选设备为重介浅槽分选机，是利用煤和矸石的密度不同，在相对静止的重介悬浮液中自然分层。重介浅槽排矸工艺具有以下优点：1）分选精度高，产品回收率高，入洗量大，对煤质的适应性强。根据应用实践，重介浅槽分选机分选精度Ep≤0.03，矸石带煤一般在1%以下（西山煤电斜沟矿选煤厂重介浅槽矸石带煤低至0.11%），而动筛跳汰机不完善度一般在0.10左右，矸石带煤一般在3%～5%.2）分选上限高，分选粒度宽，分选粒度范围一般在200～13（6）mm.3）有效分选时间短，次生煤泥量低，可最大程度减轻矸石泥化程度。4）分选设备结构简单，占地面积小，设备高度低，能耗小，易于操作维护，工艺系统自动化程度高。缺点主要是悬浮液密度高，配置困难，工艺系统复杂，设备磨损严重，生产成本高，与动筛跳汰排矸工艺相比，吨入洗原煤生产成本一般高3元左右。

3.2 动筛跳汰排矸工艺

动筛跳汰排矸工艺的分选设备为动筛跳汰机。动筛跳汰机以水为介质，物料主要在垂直上升的变速介质流中按密度差异进行分选。动筛跳汰排矸工艺优点：工艺系统简单、耗水量小、煤泥水处理系统简单、占地面积小、生产成本低，目前广泛使用的机械动筛跳汰机对液压动筛跳汰机进行了改进，设备故障率得到有效降低。主要缺点有：1）有效分选深度低，分选上限为300 mm时，有效分选下限一般为50 mm，最低分选下限为30 mm.2）分选精度不如重介浅槽分选机，矸石带煤大。3）自动化程度不如重介浅槽排矸工艺。

综上分析，重介浅槽排矸工艺和动筛跳汰排矸工艺各有优缺点，由于重介浅槽分选工艺在分选下限上能够满足要求，且具有减轻矸石泥化程度、分选精度高、自动化程度高等优点，设计采用重介浅槽分选工艺。

4 效益分析

4.1 两种排矸工艺经济效益比较

重介浅槽排矸与动筛跳汰排矸两种工艺经济效益比较见表4.

表4 两种排矸工艺经济效益比较表

由表4可见，分选粒度下限为25 mm时（＋25 mm含矸量占全级的20.14%），采用重介浅槽排矸工艺每年比动筛跳汰排矸工艺减少损失239.66万元。

4.2 重介浅槽排矸系统建成前后经济效益分析

重介浅槽排矸系统建成前后经济效益比较见表5，由于周边选煤厂均设有动筛排矸系统，运行成本及矸石带煤损失按表4数据计算。由表5可见，重介浅槽排矸系统建成后每年可节省费用1 351.39万元，该系统改造投资按760万元估算，投资回收期0.56年。

表5 重介浅槽排矸系统建成前后经济效益比较表

4.3 社会效益分析

重介浅槽排矸系统建成后，可以利用原系统设备，提高资源利用率；降低工人劳动强度，提高生产效率；同时可以减少无效运输，起到节能减排、保护环境的作用。

5 工艺系统改造

改造工艺流程图见图2.

图2 干河煤矿重介浅槽排矸车间工艺流程图

矿井原煤经筛孔为200 mm的分级筛分级后，再经筛孔为25mm的分级筛分级，＋200 mm块原煤经手选、破碎后与25～200 mm原煤混合，经脱泥后进入重介浅槽分选机，分选出块煤和矸石。煤泥通过高频筛、快开压滤机脱水后，和块煤一起掺入－25 mm末煤，作为最终产品。由于原设计采用动筛排矸系统，原煤准备车间狭小空间不足，需要新建原煤准备车间，以满足工艺设备布置要求。

6 结 论

随着干河煤矿开采强度的增大以及矿井地质条件变化，矿井原煤质量越来越无法满足生产需求，而且增加原煤调运等生产成本大幅增加。通过对原煤排矸系统实施重介浅槽排矸系统改造，使200～25 mm原煤进入重介浅槽排矸系统进行预先排矸，可以将原煤灰分从41.18%降低到30.77%，有效保证原煤质量合格稳定，满足原煤煤质管理需求；可以减少原煤调用费用，降低矸石带煤损失，每年可节约生产成本1 351.39万元；同时可以充分利用原系统设备，降低工人劳动强度，获得较好的社会效益。由于霍州煤电集团范围内多数矿井均与干河矿井情况类似，该工艺系统改造对于提高入洗原煤质量、降低生产成本具有借鉴意义。

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Discussion on Technical Transformation Plan of Waste Stone Exhaust System of Raw Coal in Ganhe Coal Mine

SUN Youbin

Aiming at the production situation and the existing problems of raw coal in Ganhe coalmine，analyzes the coal property data for size test and float－sink of raw coal.Contrasts the discharge waste rock technology characteristics of densemedium shallow－slot and moving sieve jigging，and the economic benefits after the transformation are compared with the before，obtains the feasibility of carrying out system improvement by adopting dense medium shallow－slot discharge waste rock technology.By transformation，the raw coal ash reduces from 41.18%to 30.77%，the current situation of poor quality and high ash content in raw coal are changed，and ensures the stable quality of raw coal，satisfies the requirements of raw coal qualitymanagement，and can save production costs13.5139 million yuan per year，itonly takes0.56 year to recover cost，the economic benefits are good.At the same time of transformation，it can make the most of original system and old equipment，reduces the labor intensity，obtains the better social benefits.

Ganhe coalmine；Dense－medium shallow－slot；Dischargewaste rock；Technical transformation；Economic benefits

TD922

B

1672－0652（2015）06－0004－04

2015－04－18

孙友彬（1985—），男，安徽淮南人，2009年毕业于安徽理工大学，助理工程师，主要从事煤质管理、选煤生产技术管理工作（E－mail）395000961＠qq.com