杜儿坪矿排矸系统的改造与应用

董秀珍

(西山煤电集团公司 质量管理处，山西　太原　030053)



·技术经验·

杜儿坪矿排矸系统的改造与应用

董秀珍

(西山煤电集团公司 质量管理处，山西太原030053)

摘要杜儿坪矿目前毛煤矸石量大,原动筛排矸系统已不能满足需要，为此进行了排矸系统的改、扩建。新建了破碎、转载皮带、重介浅槽系统，并对现有动筛排矸系统进行重介浅槽排矸方式的改造，最终全部实施重介浅槽选矸系统。毛煤经破碎至-200 mm后进入香蕉筛进行分级、脱泥处理，分级、脱泥后的块原煤(200～25 mm)经重介浅槽分选，块煤经过破碎至-50 mm入仓，矸石进入排矸皮带上山。重介浅槽排矸系统运行可靠，产品质量稳定，最大限度地回收和节约了煤炭资源，经济效益显著。

关键词排矸系统；重介浅槽；动筛排矸；改造

西山煤电集团公司杜儿坪矿于1957年建成投产，现生产能力为500万t/年；主要煤种为贫煤和瘦煤，开拓方式为平硐、斜井综合开拓，主斜井皮带最大运量为1 300 t/h.目前主要开采2#、3#、8#煤层，选矸后一部分调入太原选煤厂入洗，调入洗以2#煤为主，另一部分作为筛混煤外销。

1改造的必要性

1) 随着矿井开采机械化程度的不断提高和采煤工艺的变化，毛煤矸石含量增大，当遇到过构造、断层、无碳柱时，煤质变差，原动筛排矸系统已不能满足当前生产需要。

2) 原动筛排矸工艺效率低、对原煤适应性差，矸石带煤损失严重。

3) 矿井主要用户—太原选煤厂的环保压力对矿井原煤排矸提出更高要求，矸石需尽量外排于矿井，且可减少内部运力浪费。

4) 原有动筛跳汏机系统投入运行近13年，设备老化、磨损严重、故障率高；动筛自动排矸系统不灵活，排矸不及时，常发生堵塞现象，影响生产的连续性。

基于以上原因，采用效率高，排矸能力大的机械排矸设备—重介浅槽分选机进行排矸已成必然。

2改造方案确定

2.1原煤资料分析

2.1.1筛分资料分析[1]

1) 2号煤原煤灰分为39.44%，属中高灰分煤；3号煤原煤灰分为56.93%，属高灰分煤；8号煤原煤灰分为39.94%，属中高灰分煤。

2) 2号、3号、8号煤矸石含量分别为9.29%、25.45%、15.94%，矸石含量较大。

3) 各粒级的灰分随粒度的降低而减小，说明原煤硬度较低，易碎；矸石不易碎，大粒度级中矸石含量较高。

2.1.2浮沉资料分析[1]

2号、3号、8号煤+2.0 g/cm3密度级含量均较高，分别为50.19%、76.51%、41.76%，50～25 mm粒级中，矸石含量较大。

2.1.3可选性分析

2号煤：当分选密度为1.6 g/cm3、1.7 g/cm3、1.8 g/cm3、1.9 g/cm3时，可选性为中等可选。

3号煤：当分选密度为1.7 g/cm3、1.8 g/cm3、1.9 g/cm3时，可选性为易选。

8号煤：当分选密度为1.7 g/cm3、1.8 g/cm3、1.9 g/cm3时，可选性为易选。

2.2选煤工艺选择

1) 针对杜儿坪矿煤质情况及现行工艺存在问题，通过分析对比重介浅槽分选机、定筛跳汰机、动筛跳汰机及重介斜/立轮分选机、浅槽分选机的优缺点及适应性，设计使用分选精度高、产品回收率高的重介浅槽分选作为该矿块煤排矸的分选方法[2].

2) 分选粒级确定。

a) 分选粒度上限。

重介浅槽分选机理论上[2]分选上限为300 mm，当用破碎机来控制入料粒度时，通常会有部分大于300 mm的物料通过破碎机，而这部分大颗粒一旦进入生产系统，常常引起给煤机和溜槽堵塞。此外，大块煤或矸石在系统内转运过程中，对胶带输送机带面、筛分设备产生巨大的冲击，影响设备的使用寿命。同时，为进一步促进部分夹矸煤解离，分选上限确定为200 mm，系统设置预防大粒的相关措施，控制粒度上限为200 mm.

b) 分选粒度下限。

分选粒度下限的选取通常与分级设备的最小分级粒度及分选设备的分选下限有关。

13 mm通常被认为是干法筛分的临界粒度，该粒度筛分时，筛分效率较低，单位面积筛面处理能力小。生产实践表明，重介浅槽分选机的有效分选下限可达13 mm，同时分选粒度越低，分选效果越差。而该矿原煤通过排矸后运至太原选煤厂进行洗选，主选工艺为无压三产品，分选上限为50 mm，可有效排除-50 mm原煤中的矸石，为了提高分级效率，提高分选效果，本设计推荐的分选下限为25 mm.25～200 mm重介浅槽分选机分选、25 mm末煤不分选、-0.5 mm煤泥压滤。

3排矸系统的新建与改造

杜儿坪矿浅槽重介排矸系统主要由新建重介浅槽排矸车间、原动筛排矸车间改造及煤泥水处理系统组成，浓缩车间及泵房由浓缩池、事故水池、循环水池及药剂库组成，煤泥浓缩机位于原动筛排矸车间的南侧。

鉴于在重介浅槽排矸车间建设、调试、试运转过程中，原生产系统(排矸、运输、存储)要保证正常生产。因此，排矸系统的改造工程需分两期进行。

一期工程：重介浅槽排矸车间在新建期间，该矿提升的毛煤仍通过原动筛排矸车间进行排矸作业；待重介浅槽排矸车间建成、调试完成并正常生产后再对动筛排矸车间进行改造。二期工程：对动筛排矸车间进行重介浅槽改造。动筛车间改造的工艺及车间布置与新建的重介浅槽车间相同。

3.1新建重介浅槽排矸车间

新建重介浅槽排矸车间位于原动筛排矸车间的东侧，毛煤采用通过式破碎机破碎，保证重介浅槽分选机的入料上限。生产工艺流程为：矿井提升的毛煤经毛煤破碎机破碎至-200 mm后进入香蕉筛(脱泥段筛孔为6 mm，分级段筛孔为25 mm)进行分级、脱泥处理。分级、脱泥后的块原煤(200～25 mm)经重介浅槽分选得到精煤和矸石。矸石经脱介、脱水后经带式输送机运至矸石山堆放；精煤经脱介、脱水进入分级破碎机破碎到-50 mm后，与香蕉筛筛下物(-25 mm)混合通过带式输送机运至原煤仓存储，仓中原煤通过火车运至太原选煤厂进行洗选。精煤固定筛筛下的合格介质，经分流后大部分和精煤、矸石脱介筛筛下合格介质一起返回合格介质桶。分流出的少部分合格介质与精煤脱介筛、矸石脱介筛下的稀介质一起进入磁选机磁选，磁选精矿返回合格介质桶，磁选尾矿作为脱泥筛喷水。

香蕉筛脱泥段的筛下煤泥水经振动弧形筛、末煤离心机回收后，与筛末煤及破碎后的块精煤一起运至原煤仓存储、外运。振动弧形筛筛下水、末煤离心机离心液、筒仓上下及装车楼所产生的污水经煤泥浓缩机浓缩，煤泥浓缩机溢流水循环使用，底流用泵输送至重介浅槽排矸车间经快开压滤机进行脱水，脱水后的煤泥经带式输送机运至原煤仓存储。

该矿补加介质采用合格磁铁矿粉，不设分级和磨矿作业。在重介浅槽车间内设置介质库，采用起重电磁铁吸盘将磁铁矿粉吸入浓介桶内，加水稀释，配好浓介质后用泵打入合格介质桶。

煤泥水、煤仓上下水及装车楼产生的污水经浓缩机进行处理，浓缩机底流经泵扬至重介浅槽排矸车间内，经压滤机脱水后作为最终产品入原煤仓存储。浓缩机溢流作为循环水供全厂使用[3].

3.2动筛排矸车间的改造

改造方案：重介浅槽排矸建设、试运行期间，对动筛车间进行局部改造。改造301皮带机头溜槽、311原煤转运皮带。拆除动筛跳汰机、透筛物脱水筛、透筛物斗提机；安装重介浅槽分选机、脱介筛、磁选机、桶、泵；拆除2号转载点内的破碎机移至动筛车间内，作为块精煤破碎机使用。其余设备仍维持不变，以减少对原系统正常生产的影响。

改造后的主要生产工艺为：原煤通过301皮带机头溜槽后，既可以给料至原有的动筛原煤分级筛，也可给料至带式给煤机运至新建重介浅槽排矸车间。将311原煤转运带式输送机尾部延伸至重介浅槽排矸车间，重介浅槽车间末煤、经破碎后的块精煤、煤泥通过该皮带运至原煤仓存储。

当井下开采遇到无煤带，主井提升物料为矸石时，提升的矸石不经过破碎机，直接经旁路给至301皮带运至动筛车间，在301机头经分叉溜槽给料至矸石皮带，运至矸石山堆放。

当主井提升物料为毛煤，原煤仓内的破碎机出现故障时，毛煤通过旁路给至301皮带运至动筛车间，在301机头溜槽处经311带式给料机全部运至新建重介浅槽排矸车间进行除大块、洗选排矸作业。

正常生产时，主井提升的毛煤在原煤仓内经破碎机破碎至-200 mm后，经301皮带运至动筛排矸车间，在301机头处经分叉溜槽一部分由改造后的动筛排矸车间进行洗选，另一份经带式给料机运至新建重介浅槽排矸车间进行洗选。动筛车间改造后的工艺及车间布置与新建的重介浅槽排矸车间生产工艺相同[2]。

重介浅槽排矸系统工艺流程图见图1.

图1　重介浅槽排矸系统工艺流程图

4重介浅槽排矸系统的应用

4.1浅槽排矸系统运行前、后的实际效果

2015年上半年杜儿坪矿外销商品煤及调入洗原煤的数质量完成情况见表1.

表1　外销商品及调入洗原煤在浅槽使用前、后的数质量情况表

4.2经济效益[3]

4.2.1使用浅槽后多回收煤炭的效益

动筛排矸密度小于1.80,精煤损失7%～8%,使用浅槽排矸重液密度小于1.70,精煤损失小于1%.

按吨原煤200元计算增加的效益；原煤按23%的煤量进入浅槽。

浅槽的使用与动筛相比较多回收的煤量： 500×23%×(7%-1%)=6.9万t

增加的经济效益： 200×6.9=1 380万元

4.2.2外销商品煤

商品煤实行以质计价,浅槽排矸系统使用后,商品煤热值提高了1 813 J/g, 结算单价提高了20元/t,按全年外销商品煤183万t(年计划)计算,销售收入可增加3 660万元。

4.2.3增加的介质消耗

吨原煤介耗按0.3 kg/t计算，原煤按23%的煤量进入浅槽，1 t介质1 300元，增加的介质消耗为: 1 300元/t=1.3元/kg。

介质消耗增加的成本： 0.3 kg/t×5 000 000 t×23%×1.3元/kg=448 500元≈44.9万元。

综合以上，可创经济效益：3 660+1 380-44.9=4 995.1万元。

4.3社会效益

重介浅槽排矸的运行，完成了调太原选煤厂入洗的原煤预排矸过程，控制了太原选煤厂外排矸石量，防止矸石污染环境，满足了保护生态和环境的要求，并且提高了入洗原煤质量及洗选效率。

5结论

实践证明：浅槽排矸系统运行可靠，产品质量较稳定，矸石带煤量减少，最大限度地回收和节约了煤炭资源。应用该排矸系统，杜儿坪矿全年经济效益合计可达约4 995.1万元。

参考文献

[1]全国煤炭技工教材编审委员会.选煤厂技术检查与质量管理[M].北京:煤炭工业出版社，2002：122-125.

[2]谢广元.选矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005:157-158.

[3]匡亚莉.选煤工艺设计与管理[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009:320-321.

Transformation and Application of Gangue Discharge System in Du'erping Coal Mine

DONG Xiuzhen

AbstractAt present, the amount of gross coal gangue in Du'erping mine is large, the original moving sieve gangue discharge system already cannot satisfy the need, so changes and expands the gangue discharge system. Build the crusher, transfer belt, dense medium shallow slot system. Transform the existing moving sieve gangue discharge system into the way of dense medium shallow slot discharging gangue. Finally, all implements dense medium shallow slot gangue discharge system. Gross coal is classified and deslimed entering the banana screen after crushing to -200 mm. Raw coal block (200～25 mm) is separated through dense medium shallow slot. Lump coal is put in storage after crushing to -50 mm. Gangue is send to the conveyor belt. Dense medium shallow slot gangue discharge system runs reliably, product quality is stable, recycles and saves coal resources farthest, economical benefits are remarkable.

Key wordsGangue discharge system; Dense medium shallow slot; Moving sieve gangue discharge; Transform

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(E-mail)1494825448@qq.com

中图分类号：TD922

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2016)01-0004-04

作者简介：董秀珍(1970—)，女，山东定陶人, 2014年毕业于中国矿业大学(北京)函授，工程师，主要从事煤质管理工作(E-mail)630337083@qq.com 李月英(1970—)，女，山西定襄人，1992年毕业于太原工业大学，工程师，主要从事选煤厂机电设备管理工作

收稿日期：2015-10-13 2015-09-22