国投塔山选煤厂块煤排矸工艺系统改扩建的可行性

李海华

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120)

国投塔山选煤厂块煤排矸工艺系统改扩建的可行性

李海华

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120)

针对国投塔山选煤厂现有块煤排矸工艺系统不能满足生产需要的问题，在对煤质资料、块煤分选设备与工艺研究的基础上，分析了该系统改扩建的可行性，并预测了改扩建后的经济效益。综合分析表明：该选煤厂块煤排矸工艺系统改扩建具有较强的可行性，投资回收期短，经济效益显著。

块煤；排矸；可行性；工艺系统

国投塔山选煤厂于2007年建成投产，是一座核定生产能力为3.00 Mt/a的矿井型动力煤选煤厂。原煤以脱泥方式入选，设计工艺为200～50 mm粒级采用动筛跳汰机排矸、50～0.75 mm粒级由有压两产品重介质旋流器主再选、煤泥直接回收的联合工艺。动筛精煤可以掺入重介精煤，二者混合后作为动力煤产品；也可以通过有压两产品重介质旋流器分选，再选重介精煤作为炼焦配煤或动力煤产品。

目前，该选煤厂入选原煤来自国投塔山矿井2号煤层，原煤灰分为32.98%；接续开采煤层为5(3-5)号煤层，原煤灰分为44.91%。随着煤炭开采技术的提升，国投塔山矿井产能达到5.00 Mt/a，超出配套选煤厂处理能力2.00 Mt/a，致使动筛跳汰排矸系统和末煤主再选系统无法满足生产要求。此外，由于该动筛跳汰系统已运行九年，设备老化严重，分选精度低，矸石带煤量在5%左右，且维修工作量大，维护费用高，故障影响生产时间长。另外，2号煤层中>13 mm粒级块煤灰分为38.42%，而5(3-5)号煤层中>13 mm粒级块煤灰分为51.42%，原煤煤质变差，导致动筛精煤灰分较高，无法满足用户需求。

这些问题成为制约选煤厂实现大规模、高效益的技术瓶颈，因此，必须对该选煤厂块煤排矸工艺系统进行改扩建。为保证改扩建工程的顺利实施，对其可行性进行了必要的研究。

1 原煤煤质分析

国投塔山矿井和同煤塔山矿井均位于大同煤田，两井的原煤煤质相似度极高。该选煤厂改扩建可行性分析中所用的煤样来源于同煤塔山矿井5(3-5)号煤层，煤样的筛分浮沉试验结果如表1所示。

表1 煤样的筛分浮沉结果

由表1可知：>1.80 g/cm3密度级产率高达57.85%，说明煤中矸石量大；1.50～1.80 g/cm3密度级产率在3.85%～7.34%之间，平均产率为5.31%，说明原煤的中间密度级产率较小，可选性较好。

2 块煤分选设备比选

目前，可以替代动筛跳汰机且分选效果更好的块煤分选设备主要包括浅槽重介质分选机、斜轮/立轮重介质分选机三种[1]。斜轮/立轮重介质分选机作为块煤分选设备，具有入选粒级宽(300～13(6)mm)、分选精度高等特点，但由于其体积过于庞大、结构复杂、维护困难、配套系统复杂等原因，近些年在我国已很少使用[2]。

浅槽重介质分选机是近年来应用比较广泛的块煤分选设备[3]，由于其分选长度一般在1.60～1.80 m之间，煤和矸石在悬浮液中的停留时间很短，大约是动筛跳汰机的1/2～1/3；同时，煤和矸石在槽内运行十分平稳，很少相互挤压、摩擦，因此可以最大限度的提高设备分选精度，减少分选过程中产生的次生煤泥量[4]。浅槽重介质分选机与斜轮/立轮重介质分选机的性能对比结果如表2所示。由表2可知：浅槽重介质分选机不但能够有效及时排除大量矸石，减少大块矸石和煤的破碎率，而且分选粒度范围宽，分选精度高，可使更多精煤得到回收[5]。此外，该设备体积较小，结构简单，易于操作和维护，有利于减少厂房体积和分选环节[6]。在特定的分选粒度范围(150～13 mm粒级)内，浅槽重介质分选机的分选效果更好。

表2 浅槽重介质分选机与斜轮/立轮重介质分选机性能对比结果[7-8]

该选煤厂入选原煤中的矸石以泥岩为主，稳固性较差，存在泥化现象，在原煤进入主选系统前应尽快排除矸石。经过对设备性能的分析，拟采用浅槽重介质分选机替代动筛跳汰机对150～13 mm粒级块煤进行分选。

3 块煤分选工艺的确定

根据原煤煤质资料和分选设备，国投塔山选煤厂拟采用的块煤排矸系统工艺为：200～13mm粒级块煤采用浅槽重介质分选机分选，浅槽精煤经破碎机破碎至<50 mm后，作为最终动力煤产品；浅槽重介质分选机产生的粗煤泥采用振动弧形筛和离心机联合脱水回收，而细煤泥进入煤泥水处理系统[6]。国投塔山选煤厂拟采用的块煤分选原则流程如图1所示。

根据现场实际情况，改扩建后的块煤排矸系统可分为三部分，即重介分选系统、介质回收系统、煤泥水处理系统。200～13 mm粒级块煤经脱泥筛(φ13 mm)脱泥后由浅槽重介质分选机分选，浅槽精煤脱介、脱水后被破碎至<50 mm，作为最终精煤产品；浅槽矸石经脱介、脱水后，作为最终矸石产品。块精煤、块矸石的固定筛和脱介筛筛下合格介质，大部分回流至合格介质桶，少部分分流后与脱介筛筛下稀介质混合，通过磁选机分选，磁选精矿进入合格介质桶，磁选尾矿作为块原煤脱泥筛的喷洗水。

图1 拟采用的块煤分选原则流程

块煤脱泥筛筛下水有两种处理方式，当分选末煤时，块煤脱泥筛筛下煤泥水经弧形筛、煤泥离心机联合脱水后进入末煤分选系统；当不分选末煤时，块煤脱泥筛筛下煤泥水经弧形筛、煤泥离心机联合脱水后，与干式脱除的<13 mm粒级末煤掺配，作为最终混煤产品。弧形筛筛下水和离心机离心液经分级旋流器组处理后回收，分级旋流器组溢流采用浓缩机处理[9]。

4 经济效益预测

国投塔山选煤厂改扩建所用设备尽量选用国内先进、可靠的设备，一些关键设备考虑引进技术成熟、性能良好的组装设备，同时尽量选用同类型、同系列的大型设备。按照这个原则，此次改扩建项目投资概算为6 841.34万元，预计投资回收期为4.89 a。

改扩建后，每年可多洗选原煤2.00 Mt，按精煤产率25%、精煤价格280元/t计算，每年的毛利润高达1.40亿元。该选煤厂的块煤率取45%，按照现有选煤厂和类似选煤厂的成本费用140元/t计算，改建后的净增利润为1 400万元/a。

5 结语

国投塔山选煤厂改扩建后，选煤厂洗选能力与矿井生产能力完全匹配，能够满足原煤全部入选的要求；此外，工艺设计合理，系统灵活可调，自动化水平高，可充分适应入选原煤煤质波动和市场变化对产品质量的要求；另外，由于系统改扩建后，原煤洗选能力得以提升，精煤产率得到提高，能够获得良好的经济效益。

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Feasibility analysis of upgrade on lump coal separation system in Guotou Tashan coal preparation plant

LI Hai-hua

(China Coal Technology & Engineering Group Beijing Huayu Engineering Co., Ltd., Beijing 100120, China )

To improve original lump coal separation system for removing refuse better in Guotou Tashan coal preparation plant, on the basis of coal assay, existing separation technology and equipment, the feasibility on the system upgrade is analyzed, with a prediction about economic benefit after modification. The comprehensive analysis shows that this modification is appropriate, with short payback period of investment and remarkable economic benefit.

lump coal; refuse removal; feasibility; process system

1001-3571(2015)05-0074-03

TD948.1

B

2015-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.019

李海华(1984—)，男，山东省潍坊市人，工程师，硕士，从事选煤厂工程设计工作。

E-mail：lhh_gongzuo@126.com Tel: 13811472196