原煤配洗最大产率分析

隋广武

(淮南矿业集团望峰岗选煤厂，安徽 淮南 232046)

淮南矿区目前炼焦煤主要以气煤、肥煤为主，属低-中等灰分、低硫、高发热量，是良好的炼焦配煤资源。为了顺应国内形势，整合资源、提高效率，淮河能源控股集团新建了年入洗能力为1 200万t的中央型炼焦煤选煤厂—潘集选煤厂，集中入洗淮南本土煤矿炼焦煤。因入洗矿别较多，所以在实际生产过程中为了提升效益，要考虑最优煤炭洗选方案。关于多个矿别原煤洗选最大产率问题一直被讨论，但是还没有哪种实际做法达成普遍共识。

1 等λ最大产率原则

最大产率原则，亦称等“λ”原则，是选煤工艺设计中的基本理论之一。也就是说在实际生产中各种原煤按照相同边界灰分组织生产，最终精煤产率最大。但是在实际生产组织中要遵循此原则需要满足以下条件[1]：

1)混合入洗，要保证参混的原煤具备同一密度级边界灰分相同或者接近。

2)单独入洗产品混合，若要在相同“λ”条件下入洗，则洗出的不同灰分产品要具备按照指定比例混合的条件。

2 分析对象确定

按照原煤灰分递增的原则，从潘集选煤厂2018年和2019年部分月综合数据中，分别选取6种有代表性的原煤数据进行对比实验，为后面的模拟对比分析提供较为全面的原始数据。6种原煤具有如下特点：灰分逐渐递增，相邻两种原煤煤质数据较为接近，洗选同一产品时部分原煤可选性差异较大。6种原煤全粒级浮沉数据见表1.

表1 原煤全粒级浮沉数据表

3 6种原煤的可选性差异分析

对6种原煤按照洗选精煤产品灰分为8%进行可选性评定，得到表2数据。

由表2可知，当洗选产品灰分为8%时，6种原煤的可选性差异大，其中原煤1、2、3比较接近，原煤4、5、6比较接近，原煤1、2、3和原煤4、5、6的可选性差异较大，这种煤质数据对后面的分析比较重要，会让分析结果差异更鲜明。

表2 产品灰分为8%时的各原煤可选性情况表

4 分选密度±0.1含量和数量效率关系的确定

在模拟生产实际的分析中，要依照可选性对应精煤产率的经验关系得出模拟的实际产率，为从生产实践找到分选密度±0.1含量和数量效率的对应关系，选取了潘集选煤厂和望峰岗选煤厂的实际生产数据，见表3，考虑到两级计算数据偏离实际较大，数量效率最高取98%，最低取90%进行计算。

利用表3的对应关系，绘制带有数据标记的折线见图1，再利用Excel工具得到数量效率对应分选密度±0.1的计算公式为：

图1 δ±0.1含量和数量效率对应的曲线图

表3 δ±0.1含量和数量效率的对应关系表

数量效率η=0.003x2-0.410x+101.5(x为分选密度±0.1)

考虑到实际生产过程中，数量效率大于98%或者低于90%时，波动很轻微，如果按照公式计算会出现计算数据偏离实际较大，所以在进行数量效率计算时，设定了上下限。

5 等产品灰分分选产率对比分析

把6种原煤俩俩组合，通过对比单洗和1∶1混洗条件下的理论和实际精煤产率的差值，寻找最优。组合原则为：既有煤质差异小的组合，也有煤质差异大的组合。最终确定了4种对比方案，见表4—8.

表4 用于分析产率的4组对比方案表

将上述4种对比方案的结果整理见表9.

由表9可知，方案3和方案4在原煤煤质条件差异较小的情况下，单洗和混洗精煤产率基本没有差异；方案1有差异，但是差异不大，其中还出现了理论与实际结果相反的情况；方案4则表现出了巨大差异，其中混洗比单洗产率增大7.5%.

表5 产品灰分8%时方案1对比数据表

表6 产品灰分8%时方案2对比数据表

表7 产品灰分10%时方案3对比数据表

表8 产品灰分9%时方案4对比数据表

表9 4种方案产率对比表

6 等λ分选方案对比分析

在指定产品灰分的条件下，对符合等λ原则的原煤组合进行分析，然后再和等产品灰分原则下单洗和混洗进行理论产率和实际产率对比，等灰分情况下各原煤边界灰分见表10.

由表10可知，原煤1、2在洗选精煤灰分为8%时，分选密度接近，边界灰分接近，按照等λ原则适合按照相同密度进行混洗，也可以按照相同边界灰分进行单洗后产品混合，均为产率最大。把原煤1、2按照1∶1数据复合，找出等λ条件下的边界灰分为47.5%，具体结果见表11.按照分选密度±0.1含量与数量效率关系模拟计算实际精煤产率，见表12.几种方案的精煤产率情况对比见表13.

表10 等灰分情况下各原煤边界灰分表

表11 原煤1、2在不同分选方案情况下的理论产率表

表12 原煤1、2在不同分选方案情况下的实际产率表

表13 原煤1、2在3种不同分选方案情况下的产率对比表

从表11，12，13可以看出，3种分选方法理论产率和模拟的实际产率几乎相等，但是等边界灰分的产品灰分为7.99%，略低于另外两种方法。

7 等λ分选方案特例分析

选取煤质性质差异较大的原煤3和原煤4，并按照1∶1进行数据复合，得到新的可选性曲线，在指定产品灰分为8%时，对应数据见表14.

由表14可知，原煤3、4在边界灰分为21.69%时产率最大，在指定边界灰分的条件下，原煤3、4的各项数据见表15.

表15 原煤3、4在边界灰分为21.69%时数据表

表14 复合原煤在精煤灰分为8%时的数据表

原煤3按照灰分7.24%洗选，原煤4按照灰分8.85%洗选，产品按照1∶1混合，最终精煤灰分为8%，总产率为66.65%.

按照分选密度±0.1含量与数量效率关系模拟计算实际精煤产率，并同等灰分洗选结果进行对比，见表16.

表16 原煤3、4在3种不同分选方案下产率对比表

由表16可知，当同一密度级两种原煤基元灰分差异较大时，按照等边界灰分分选，理论精煤产率最高，实际精煤产率按照等灰分8%单洗，产品混合的精煤产率最高。

8 结 论

通过对等产品灰分分选条件下单洗和混洗的产率分析，以及等λ分选条件下产率情况，得出以下结论:

1)同密度条件下边界灰分接近的两种原煤，多种分选方案产率接近,等λ分选略占优。

2)等边界灰分分选，当同一密度级两种原煤基元灰分差异较大时，等λ分选理论产率最优，但是和等灰分混洗产率相差不大。

3)等产品灰分条件下分选，两种原煤单洗还是混洗产率高，不是确定的，在不同条件下就会有不同的结果。

4)理论产率高的组合方式，因为受可选性的影响，实际产率未必高；反之同理。

5)煤质差异较小的(原煤灰分和可选性均接近)的两种原煤，单洗还是混洗对产率基本没影响。

6)煤质差异较大(原煤灰分和可选性差异均大)的两种原煤，混洗效果要很大程度优于单洗；此外，混洗能够优化总体可选性，拉回一部分副产品进入到主产品；且针对分选密度差异大的两种原煤混洗，还能够拉匀原煤对分选密度的需求；针对原煤灰分差异大的原煤，也能让各种产品比例更加均匀，提升小时处理量。

7)等产品灰分条件下分选，原煤灰分差异小，可选性差异大，理论产率和实际产率出现反差，实际结果差异不大。

9 结 语

最大产率原则(等“λ”原则)是选煤工艺设计中的基本理论，但是在实际生产过程中，如果采用等“λ”原则，就要洗选多种品质的产品，最后还要进行配煤销售。这需要选煤厂设计非常完备的仓储和加量机构，在实际生产中很少采用这种方式，大多是按照等产品灰分原则进行洗选。

从理论分析结果可以看出，不同原煤混合入洗，或者单一原煤洗选不同品质产品都会产生可选性的差异，影响实际精煤产率，所以在洗选前要进行可选性评定和精煤产率预算，不能简单的认为单洗产率高还是混洗产率高。另外，还要考虑不同原煤之间的分选密度、粒度组成及产品比例的差异，合理地组织混洗能够优化这些因素，达到最优经济效益的目的。