色连二矿选煤厂低质煤洗选实践

2018-05-31丁起鹏陆空重汤元松卜学制

选煤技术 2018年2期

丁起鹏，陆空重，史衍，汤元松，卜学制

(1.淮矿芬雷公司色连二矿选煤厂，内蒙古鄂尔多斯 017000；2.淮矿西部煤矿投资管理有限公司色连二矿，内蒙古鄂尔多斯 017000)

色连二矿选煤厂是与矿井配套的同等规模的矿井型动力煤选煤厂，设计能力为10 Mt/a。入选原煤为特低硫(低硫)、特低磷、中等发热量的不粘煤和长焰煤[1]，显微煤岩组分以镜质组为主，杂质以粘土矿物为主；原煤水分偏高，最高在24%左右，可选性等级为易选或中等可选。该选煤厂的洗选产品主要供火电厂使用，要求商品煤发热量在18±0.84 MJ/kg之间。在洗选低质煤(质量略好于劣质煤的煤炭)时，原煤平均灰分高于45%，平均全水分在21.50%左右，发热量在11.30～12.98 MJ/kg之间，矸石易碎且易泥化，导致筛分效率低、粗煤泥质量差、煤泥水处理困难等，最主要的是商品煤质量难以满足用户要求。

为此，根据低质煤煤质和产品结构，结合市场实际需求，探索出适合低质煤洗选的方案，这样不但可以提高企业经济效益，而且可为其他选煤厂低质煤洗选提供很好的借鉴[2-3]。

1 生产现状

1.1 洗选工艺

针对低质煤水分高、矸石易泥化的特点，首次在设计中引入弛张筛深度筛分技术[4-5]，实现了动力煤的3 mm干法高效筛分，并构建了3 mm深度筛分+分级分选+煤泥水三段浓缩的一体化工艺体系，其原则流程如图1所示。

图1 生产系统原则流程

低质煤采用单层、两段香蕉筛(筛孔尺寸分别为200、13 mm)筛分，>200 mm粒级大块物料通过手选排矸除杂后进入破碎机，被破碎至<200 mm；<13 mm粒级末煤采用弛张筛进行3 mm深度筛分。脱泥后，200～13 mm 粒级块煤采用浅槽重介分选机分选，13～3 mm 粒级末煤采用有压两产品重介质旋流器分选，<3 mm 粒级粉煤通过旁路排出，粗煤泥采用分级旋流器组、高频筛、离心脱水机联合回收，细煤泥经过三段浓缩后采用筛网沉降式离心机、板框压滤机联合回收。

1.2 存在问题

(1)筛分效率难以保证。由于低质煤水分高，易使筛孔堵塞，分级筛的筛分效率低下；生产中必须降低系统小时处理量，并定期清理筛面，才能保证筛分效率满足要求。

(2)<3 mm粒级粉煤提质困难。由于低质煤发热量低，为了保证产品质量合格，必须提高入选比例，在入选原煤中掺入部分<3 mm粒级粉煤，造成<3 mm粒级粉煤入选量增加。这部分粉煤的表面积相对更大，吸水能力更强，入选后其中水分大幅增加，有时增加的水分比降低的灰分对发热量的影响更大，导致部分产品的发热量出现负增长，进而无法满足客户要求。

(3)粗煤泥发热量偏低。由于矸石泥化严重，粗煤泥被污染，其发热量偏低，仅在8.37～9.21 MJ/kg之间。将粗煤泥放入烧杯中沉淀，可以明显看到大量砂岩状矸石粒。

(4)煤泥水处理系统压力大。由于入选比例偏高，生产系统煤泥数量增加，浓缩机处理压力加大，絮凝剂、助滤剂用量大幅增加。

(5)产品质量难以满足用户要求。洗选产品水分在24%～25%之间，发热量仅为17.16 MJ/kg；加之低发热量粗煤泥的掺入，商品煤出现结块的现象，严重影响销售。

2 低质煤煤质

2.1 粒度组成

煤样检测数据表明：低质煤灰分为45.10%，属于高灰煤；<3 mm粒级粉煤的产率为25.32%，累计灰分为47.97%，全水分为23.60%，发热量为10.78 MJ/kg，说明细粒级含量大，灰分高，水分高，发热量低。这部分细粒煤进入生产系统后，通过分选提质困难，且使煤泥数量大幅增加。在实际生产过程中，必须减少<3 mm粒级粉煤的入选量，以保证筛分效率，并避免其对产品质量造成负面影响。低质煤的粒度组成见表1。

由表1可知：>3 mm粒级物料的全水分为20.76%，累计发热量为12 MJ/kg，这部分物料有较大的提质空间，生产过程中应加大回收力度。0.5～0 mm粒级煤泥的产率为7.22%，对应的灰分为49.31%，高于低质煤灰分，说明矸石易碎，应通过旁路预先排出洗选系统。

2.2 密度组成

通过低质煤的密度组成(表2)可以看出：当分选密度为1.40 g/cm3时，δ±0.1含量为31.28%，其为难选煤；当分选密度为1.50 g/cm3时，δ±0.1含量为11.04%，其为中等可选煤；当分选密度为1.60 g/cm3时，δ±0.1含量为9.01%，其为易选煤；当分选密度为1.70 g/cm3时，δ±0.1含量为4.27%，其为易选煤。对于<1.70 g/cm3密度级物料，浮物累计产率为55.63%，对应的灰分为13.31%，其发热量为19.74 MJ/kg，基本满足生产需要与客户需求。考虑到实际生产中高密度重介质悬浮液配制困难，以及设备磨损、磁铁矿粉损耗的问题，将浅槽重介分选机的分选密度控制在1.65 g/cm3，并将有压两产品重介质旋流器的分选密度控制在1.70 g/cm3。

表1 低质煤粒度组成

表2 200～0 mm粒级低质煤密度组成

3 产品结构

在低质煤灰分为45.10%时，利用弛张筛进行3 mm深度筛分，在保证筛分效率的同时，减少<3 mm粒级粉煤的入选量，此时的原煤入选比例为89.80%；将浅槽重介分选机的分选密度控制在1.65 g/cm3，并将有压两产品重介质旋流器的分选密度控制在1.70 g/cm3。根据2017年9月20—30日的化验数据，洗选产品结构见表3。

表3 2017年9月20—30日的洗选产品结构

由表3可知：按照89.80%的入选比例组织生产，产品发热量为17.32 MJ/kg，可以达到用户要求；但产品水分高达24.97%，且易出现结块，严重影响销售。这可能是因为入选比例高，导致低质煤中<3 mm粒级粉煤产率高造成的。

通过水力旋流器底流的粒度组成(表4)可知：>0.25 mm粒级产率为45.87%，累计灰分为44.99%，说明其灰分较高；<0.125 mm粒级产率为34.55%，灰分均在80%以上，说明矸石泥化严重。因此，可以推测：由于矸石泥化严重，粗煤泥被污染，且矸石细泥易结块，致使高频筛脱水困难，粗煤泥水分高，掺配后洗选产品水分高且易结块。

表4 水力旋流器底流粒度组成

4 洗选方案

根据低质煤煤质，结合煤炭市场需求，制定的洗选方案如下：

(1)提高入选比例。充分利用弛张筛的深度筛分能力，以3 mm作为分级粒度脱除<3 mm粉煤，并保证入选比例在90%左右。

(2)保证原煤筛分效率。控制生产系统的处理能力，将其由1 890 t/h降低到1 000～1 200 t/h。确保六台弛张筛的供料均匀，并保证物料透筛效果，尽量减少进入洗选系统的粉煤数量，达到减少矸石泥化、降低煤泥数量的目的[6]。

(3)保证煤泥水处理系统正常运转。由于入选比例偏高，煤泥数量增加，浓缩机处理压力加大，故日常生产中要充分利用煤泥水三段浓缩一体化工艺体系，并密切关注耙压、清水层高度[7-8]。另外，要充分利用氯化钙和聚合氯化铝调控煤粒表面电位[9]，并辅以聚丙烯酰胺，提高煤泥水的沉降速度[10]，及时处理每天增加的煤泥。

(4)及时掌握煤质变化情况。密切关注各产品质量控制点，定时定点采样化验，随时掌握<3 mm粒级粉煤、粗煤泥、洗选产品的灰分，以及块精煤、末精煤、粗煤泥的水分变化，及时调整入选比例。

(5)粗煤泥单独销售。由于粗煤泥受矸石泥化影响严重，发热量仅在8.37 MJ/kg左右，为满足市场需求，保证产品质量，必须将粗煤泥单独销售。