艾矿中煤和煤泥高效利用的试验研究及探讨

张伟林，马雄

（新疆八一钢铁股份有限公司制造管理部）

1 概述

新疆焦煤艾维尔沟煤矿选煤厂是一座年入洗原煤270万t重介选煤厂。原煤洗选后，每年约产生24万t中煤、26万t矸石、20万t煤泥。一直以来对艾矿中煤、煤泥的处置主要采用外销的方式。随着选洗煤技术的发展，为实现工业废料外排减量化和资源化利用，八钢公司开展了艾矿中煤、煤泥再洗选回收利用的试验研究，探索艾矿中煤、煤泥回收利用的途径。

通过试验研究，初步确定了中煤、煤泥洗选的工艺条件，为中煤、煤泥的工业化回收提供参考依据。中煤、煤泥的回收利用，为八钢焦炉生产提供了一种新的配煤炼焦方式。艾矿中煤、煤泥的回收利用可以有效降低企业生产成本，也拓宽八钢炼焦用煤途径。

2 中煤、煤泥的浮选试验

2.1 中煤的试验

2.1.1 中煤品质测试

对艾矿中煤进行二次洗选,为了减少中煤的破碎量和降低成本,进行了筛分试验,对中煤分级处理。筛分试验测试结果如表1、图1。

表1 筛分试验各粒级煤的占比、灰分

图1 中煤粒度组成及其灰分关系

从筛分测试数据可以看出，＜3mm中煤的占比比较大，占了1/3，灰分也最低，其它四个粒级中煤的占比都很接近，灰分和真相对密度也相差不大，灰分很高，都在42%以上。

2.1.2 各粒级中煤直接浮沉试验

根据国标GB/T 478-2008煤炭浮沉试验方法，分别用1.4g/cm3、1.5g/cm3和1.6g/cm3的比重液对各粒级中煤进行了浮沉试验，对浮煤进行工业分析。分析表明，各粒级中煤在1.4g/cm3的比重液下浮煤的收率很低，在1.5g/cm3的比重液下浮煤的收率有了很大的提高，但收得的精煤灰分也增高。因此对中煤直接进行浮选，其浮选效果见表2。

将＞25mm中煤、13～25mm中煤和6～13mm的中煤用锤式破碎机破碎到6m m以下，分别用1.4g/cm3比重液浮选，浮煤称重并做工业分析，结果见表3。

表2 各粒级中煤浮选试验结果

表3 各粒级中煤破碎到< 6 mm以下的浮选试验结果

从表3，图2可以看出，各粒级中煤破碎到＜ 6 mm以下在1.4g/cm3比重液下浮选，浮煤收率都不高，灰分较高。

对中煤破碎到6mm以下后进行浮选，回收率与直接进行浮选相比，没有明显提高。

图2 破碎粒度至6mm以下后各粒级的收率和灰分

中煤浮选试验表明，中煤中的煤和矿物质是相互嵌入式共存的，煤的洗选难度大。 2018、2019年，在艾矿洗煤厂进行了中煤工业返洗生产，共计生产煤精煤约5.0万t，通过对进厂煤检验数据、洗选原煤和精煤统计分析，中煤返洗精煤灰分平均17.89%，回收率20%，生产结果与此次试验数据相符。

2.2 煤泥浮选试验

2.2.1 煤泥分类与灰分指标

对艾矿重介选厂压滤机产生的细煤泥和卧脱产生的粗煤泥分别进行检测，全水和工业分析见表4。

表4 煤泥工业分析结果

从表4可以看出，两个煤泥的品质相差很大，卧脱产品粗煤泥的品质比较好（生产数据灰分一般约在20%）。根据粗、细煤泥经验占比测算，混合煤泥灰分约34.44%，这与前期混合煤泥大堆取样基本一致。

2.2.2 煤泥浮选试验

根据国标GB/T 478-2008 煤炭浮沉试验方法，分别用1.4g/cm3、1.5g/cm3和1.6g/cm3的比重液对细煤泥和粗煤泥进行浮沉试验。

表5 煤泥浮沉试验结果

图3 各类煤泥的收率和灰分与洗选重液关系

从表5、图3的试验数据可知，当混合煤泥灰分控制在约18%时，回收率60%以上，与返洗中煤灰分指标接近，但回收率高40%以上；当混合煤泥灰分控制在约14%时，回收率约41.5%，比返洗中煤灰分指标低4%，但回收率高20%以上。表明煤泥返洗回收经济价值和质量指标具有很大的优势。

3 中煤、煤泥返洗后精煤质量特性和利用

3.1 返洗精煤的质量特性

艾矿中煤、煤泥返洗后的精煤显微煤镜质反射率分布测定结果表明，精煤中含1890、1930、2130三种煤的质量成分。返洗精煤挥发分30%～35%，粘结指数、Y值分别达到80、20mm以上，具有很好的粘结性和结焦性，能够起到品质好的1/3焦煤相同作用。单独炼焦试验焦炭M40为76.3%。图4为混合煤泥反射率分布。

图4 混合煤泥反射率分布图

3.2 返洗精煤的回收利用

在试验焦炉配煤试验配加10%～15%的煤泥返洗精煤进行的炼焦试验，试验焦具有很好机械强度，可满足高炉和欧冶炉冶炼需求。

因此可以在八钢焦炉配煤生产中，用中煤返洗精煤代替1/3焦煤炼焦，生产高炉或欧冶炉用的焦炭。

4 中煤、煤泥工业返洗工艺路线的选择

4.1 煤泥工业返洗工艺路线

通过市场调查及资料分析，在疆内可煤泥返洗主要采用的工艺路线是螺旋浮选法，该工艺的路线见图5。

图5 螺旋浮选工艺

4.2 中煤工业返洗工艺路线

试验采用的中煤返洗工艺流程与原煤洗选工艺流程相同，可以利用艾矿现有洗煤生产线进行中煤返洗的生产。艾矿洗煤厂洗选原煤工艺流程见图6。

图6 艾矿洗煤厂洗选原煤工艺流程图

为验证艾矿煤泥是否可洗选，曾在疆内某厂采用螺旋浮选工艺进行了艾矿煤泥返洗试验，试验结果表明，洗选出质量合格的精煤。

采用螺旋浮选工艺，原选煤系统保持不变，仅对煤泥分选系统进行改造，采用“分级+粗煤泥螺旋分选+细煤泥多级浮选+各产品压滤脱水”工艺。该工艺较为成熟，具有能耗低、易维护、运行管理方便等优势。

5 经济效益预测

艾维尔沟矿每年约产生24万t中煤、20万t煤泥。返洗精煤灰分15%～18%时，中煤、煤泥返洗精煤产率分别达到20%、30%，合计每年可降低成本6000余万元，经济效益显著。

6 结语

通过中煤、煤泥的实验室试验研究及和工业返洗再利用的预测表明：艾矿中煤、煤泥可以通过返洗得到返洗精煤，精煤灰分控制在1 5%～18%时，回收率分别达到20%、30%及以上；中煤返洗可以采用常规洗煤生产工艺；煤泥返洗可以采用螺旋浮选工艺回收。返洗精煤具有很好的粘结性和结焦性，能够起到品质好的1/3焦煤作用，可以代替1/3焦煤进行焦炉炼焦配煤，经济效益显著。