浅谈屯宝选煤厂降低煤泥产量的实践

常发军，苟晓东

(中煤科工集团 北京华宇工程有限公司，河南　平顶山　467002)



·技术经验·

浅谈屯宝选煤厂降低煤泥产量的实践

常发军，苟晓东

(中煤科工集团 北京华宇工程有限公司，河南平顶山467002)

屯宝选煤厂建成后，因入水后的煤泥水分增高、发热量降低，降低了选煤厂效益。分析了该厂的煤泥组成及其被脱除的可能性，通过合理设置产品结构、深度筛分、脱泥入选、减小冲击破碎等技术措施，配合原煤仓保持一定的仓存、保持产销平衡、加强设备的维护和保养等管理措施，降低了屯宝选煤厂末煤产品中的煤泥产量，保证了产品质量。

煤泥；深度筛分；发热量；产量

屯宝选煤厂是屯宝煤矿配套建设的一座生产能力达3.0 Mt/a的现代化动力煤选煤厂。建设选煤厂的主要目的是为解决矿井产业升级前，因井下开采原煤矸石含量大、发热量较低、过断层频繁、煤质变化显著，仅通过简单筛分无法保证产品质量从而影响产品销售的问题，通过提高产品质量增加企业效益。

屯宝选煤厂工艺流程为：200～13 mm块煤采用重介浅槽分选，-13 mm末煤不分选，粗煤泥采用浓缩分级旋流器+振动弧形筛+煤泥离心机联合回收，细煤泥浓缩+压滤机脱水回收的联合分选工艺。块煤产品通过重介浅槽分选和脱水设备的把关，其质量稳定可控。进入块煤分选系统中的煤泥经脱水回收后和30～13 mm的末精煤一同掺入到末煤产品中，煤泥的产量和水分对末煤产品质量影响显著，降低了产品的发热量。因此，在保证块煤生产的前提下，减小煤泥的产量、控制煤泥的水分是稳定、提高末煤产品质量的目标。

1　煤泥组成

选煤厂的煤泥组成可以分为3部分：原生煤泥、浮沉煤泥和次生煤泥。

原生煤泥是指原煤中粒度小于0.5 mm的物料，其数据的准确性应严格按照GB/T 477-2008《煤炭筛分试验方法》对空气干燥状态下的煤样进行筛分试验获得。

浮沉煤泥是指按照GB/T 478-2008《煤炭浮沉试验方案》获得的煤泥，即浮沉试验之前先将煤样称量，放入网底桶内，每次放入的煤样厚度一般不超过100 mm. 用水洗净附着在煤块上的煤泥，滤去洗水再进行浮沉试验。收集同一粒级冲洗出的煤泥水，用澄清法或过滤法回收煤泥，然后干燥称量，此煤泥通常称为浮沉煤泥。

次生煤泥是指选煤过程中，煤炭因粉碎和泥化所产生的煤泥。次生煤泥与选煤方法及煤的易碎程度有关[1]，可依据经验值进行选取计算。

浮沉煤泥与原生煤泥都是原煤入选前已经存在的煤泥，两者虽然有相同点，但也有显著的区别。一方面，浮沉煤泥主要是极细物料因各种吸附力黏附在煤块表面以及筛分过程中煤泥黏结打团形成的假粒[2]，进入水中分散得到的煤泥，与通过煤炭筛分试验透过孔径为0.5 mm筛面得到的原生煤泥概念不同。另一方面，浮沉煤泥是分散在粒度大于0.5 mm的各粒级筛分物料中，未进入洗选环节的物料，浮沉煤泥仍会附着在其颗粒表面。

原生煤泥和浮沉煤泥的含量受限于矿井采煤工艺，含量相对较高且稳定。通过采取措施在分选环节前将大部分的原生煤泥和次生煤泥筛除[3]，并减少生产过程中产生的次生煤泥，是达到煤泥减量化生产目标切实可行的途径。

2　技术措施

2.1合理设置产品结构

新疆地区民用煤炭主要为粒度较大的块煤，但是其市场规模较小。根据原煤筛分试验综合结果，粒度>200 mm粒级的物料产率为9.06%，灰分Ad=88.46%，其中，特大块矸石占全样产率为8.75%，矸石含量特别大，特大块煤占全样产率仅为0.31%，其产量能够满足民用需求。手选环节将粒度>200 mm物料中的煤挑拣出来作为产品，不仅保证了重介浅槽分选机的分选上限，而且减小了块煤破碎环节的投资和运行成本，也降低了因物料破碎产生的原生煤泥含量。

2.2深度筛分

屯宝选煤厂采用的脱粉入洗工艺具有系统简单、单套系统处理能力大、分选粒级范围宽、次生煤泥量小的优点[4]. 重介浅槽的有效分选下限为13 mm，若将细颗粒物料带入到重介浅槽中，由于不能得到有效分选，会使重介质系统遇到矸石泥化和末煤量大的问题。因此，必须通过深度筛分严格把控筛分效率。

屯宝选煤厂采用1台型号为AHFDS3685的双层弛张筛，处理能力Q=850 t/h. 上层为孔径d1=30 mm的方孔形状的不锈钢编织筛网，下层为d2=13 mm的柔性聚氨酯筛网。利用亚共振原理，实现了一个驱动源驱动两个方向的运动，一个运动为筛机整体做圆或椭圆运动，另一个运动为筛机浮动框沿筛面方向做直线运动与圆运动的合成长椭圆运动，筛面上面的激振力能达到50 G，柔性聚氨酯筛网能够弹性变形，拥有自清理功能，适合对难筛物料进行筛分[5]. 上层不锈钢筛网的设置不仅减少了进入到下层筛网的物料量，有利于提高筛分效率，并且能够防止大块物料砸落导致柔性筛网的破损。

弛张筛筛分效率高、处理能力大、筛孔不易堵塞、适应性强[6]. 研究显示，神华集团就干法深度筛分课题进行研究并已做实际工艺试验，试验结果表明，弛张筛6 mm分级筛分效率已大于85%(90%左右)[7]. 因为弛张筛实现干法深度筛分，能够显著减少进入分选的煤泥量，成为解决煤泥入水后水分增高、发热量下降影响产品质量这一问题的关键点[7].

2.3脱泥入选

屯宝选煤厂经深度筛分后的块原煤经湿法脱泥后进入分选环节。原煤经过湿法脱泥，可以将块煤上黏附的大部分浮沉煤泥脱除进入煤泥水处理环节，经粗煤泥回收后，细煤泥进行压滤回收，缩短了煤泥在水系统中停留的时间，可以进一步降低细粒煤泥的产生。并且，因脱泥作业减少煤泥进入到悬浮液系统，降低了悬浮液的黏度，减少分流量，有利于提高分选效率和降低介质消耗[8].

2.4减小冲击破碎

屯宝选煤厂的原煤煤质较脆，在筛分、运输转载过程中，会较大程度地解离破碎，从而增加次生煤泥产量。通过降低块煤的运动速度、延长颗粒间及其他物体间的碰撞时间可缓解此问题。

1) 原煤分级筛、块煤脱泥筛、脱介筛的入料端盲板采用聚氨酯盲板，并在入料溜槽的出口处安装胶带或其他柔软的挡皮。当物料接触到上述物体时，能够延长其接触时间[9]，降低煤炭颗粒受力，减少因破碎产生的次生煤泥。

2) 减少转载，降低转载高度。屯宝选煤厂在设计过程中，通过研究物料的走向，以减少转载过程，并有效控制转载高度。对于转载总高度较高的溜槽，在设计及施工过程中，将溜槽内部落煤点设计为积煤面，让煤落到积煤面上降速、转向[10]. 另外，在溜槽内增设铁链以阻止物料下落，减小物料势能。

3) 系统内的设备布置充分考虑煤流、水流的重力自流，减少泵的数量，以降低次生煤泥的量。

3　管理措施

3.1原煤仓保持一定的仓存

选煤厂运输环节中，煤炭的入仓存储是煤炭跌落落差最大的环节[10]. 为减小物料跌落过程中产生的煤泥，应保证在正常生产过程中，原煤仓始终存有一定的物料：1) 可以降低煤炭跌落高度。2) 物料砸落在松软的煤炭堆上，形成一定的缓冲，避免直接撞击土建结构和设备。从而减小煤泥产量、降低噪声、延长土建结构和设备使用寿命等。

3.2保持产销平衡，减小煤炭堆积时间

煤炭具有一定的自燃性，特别是低变质程度的煤种。关于煤炭自燃起因和过程自17世纪初已经开始进行了一系列的探索，并且迄今仍然未能得到圆满的解释[11]，但是煤氧复合反应为大多数学者所认同。当产量大于销售量时，大量的煤炭堆放在工业场地内，与空气中的氧进行物理吸附、化学吸附以及煤氧化学反应释放出热量[12]，当散热不充分时，放热量的增加使得煤温升高最终导致燃烧。发生过自燃的煤炭由于氧化作用、风化作用而发生碎解，增加了煤泥的产量。并且煤炭长时间堆积过程中，颗粒外表面吸附的自由水在重力场的作用下向下运动，使得煤堆下方的煤炭长时间在水中浸泡发生泥化。为加强煤炭存储过程中产生的煤泥，应当保持产销平衡，减小煤炭堆积时间。

3.3加强设备的维护保养

井下原煤一般含有较高的水分，物料潮湿易黏结，使得潮湿细粒煤炭筛分时常常堵孔、黏孔和筛面上的颗粒物互相粘连，筛分过程难以进行，降低了筛分机的工作效率[13]，并且原煤中夹带一些柔性条状物等杂物堵塞筛板。筛分面积的减小导致大量的煤泥进入到洗选系统中。此外，设备发生故障，存留在洗选系统中的煤炭将进一步泥化产生次生煤泥。生产与检修是一对矛盾统一体，组织好检修，必然节约时间，保证设备运行可靠性，提高生产率[14]，减小末煤产品中的煤泥产量。

4　结　语

屯宝选煤厂通过采用技术措施和管理措施，使得进入到洗选系统经压滤回收的煤泥产率由设计时预计的4.25%降低到投产后的1%～2%，大幅度减弱了入水煤泥水分增高、发热量下降、降低选煤厂效益的不利影响。在不影响块煤生产的条件下，保证了末煤产品的发热量，为企业赢得了市场，提高了经济效益。

[1]匡亚莉.选煤工艺设计与管理(设计篇)[M].徐州:中国矿业大学出版社,2006：24-25.

[2]朱艳芬,许红娜.选煤厂次生煤泥量的统计和计算[J].煤炭加工与综合利用,2012(1):38-39.

[3]王志坚,连永强,任晓玲.弛张筛深度筛分使煤泥减量化的研究[J].煤炭加工与综合利用,2014(7):56-57.

[4]刘胜.弛张筛脱粉入洗工艺探讨[J].煤炭工程,2015,47(10):24-25,29.

[5]巩固,汤会锋.弛张筛在寺河矿选煤厂的应用[J].煤炭加工与综合利用,2013(1):30-31.

[6]范超群,赵洪宇,纪龙,等.弛张筛筛分效果影响因素及发展趋势分析[J].选煤技术,2013(1):88-90.

[7]李明辉.煤炭洗选加工60周年回顾[J].煤炭工程,2014,46(10):24-29.

[8]董广印.重介工艺系统选前脱泥与否的对比分析[J].价值工程,2013(7):29-30.

[9]孔德杰,祝学彬,张格强.防止块煤破碎方法的探讨[J].煤炭工程,2002(6):39-40.

[10]陈常州.浅谈城郊选煤厂块煤防破碎系统的研究与实践[J].现代经济信息,2009(23):228.

[11]周春山.煤自燃实验过程中温度场的数值模拟研究[D].太原:太原理工大学,2007.

[12]谷红伟.储煤场温度监测技术研究[D].大连:大连海事大学,2014.

[13]王宏凯,郭苗,王勇,等.潮湿细粒原煤深度筛分堵孔粘孔现象的分析[J].煤矿机械,2010(3):225-227.

[14]姜永宁.高产高效选煤厂管理模式探索[J].洁净煤技术,2004(2):13-15.

Discussion on Practice of Decrease Coal Slime Yield in Tunbao Coal Preparation Plant

Chang Fajun， Gou Xiaodong

After completion of Tunbao coal preparation plant the economic benefit declined, due to the increased moisture in the coal slime which gets into water and the reduced calorific value. Analyzes the composition of coal slime and the possibility of coal slime removal. By technical measures like optimizing product structure, deep screening, desliming and reducing impact crushing and so on, combines with management measures such as maintaining a certain level of material in raw coal bin, balancing production and sales, as well as strengthening the maintenance of equipments, the coal slime yield of slack coal in the Tunbao coal preparation plant is reduced, and the product quality is guaranteed.

Coal slime; Deep screening; Calorific value; Yield

2016-04-04

常发军(1987—)，男，河南鹤壁人，2012年毕业于中国矿业大学，硕士研究生，助理工程师，主要从事选煤工艺设计工作

(E-mail)cfjabc@163.com

TD922

B

1672-0652(2016)05-0004-03