煤质分析在选煤工艺选择中的应用思考

＊郭子兴

（山西焦煤集团山煤国际铺龙湾煤业有限公司 山西 037104）

引言

选煤工艺的选择主要在于原煤、煤质特性、漂浮物等，所以在整个选择设计中，原煤的煤质分析是工艺流程制定与设备选择的重要参考数据，而煤质数据的精准性能直接影响整个流程方案制定，还能间接地影响煤矿的开采。因此，煤矿企业要根据现场的实际情况来进行煤质分析，从而依据精准的数据来选取科学的工艺。

1.煤质调研资料

选煤是提高煤炭应用质量的主要手段，根据用户对煤炭质量的需求以及实际用途，在原煤中选取出符合要求的精煤炭，这一过程也被称为洗煤。选矿工艺的选择应充分了解原煤的特性，以便合理的选煤。对原煤进行科学分析，进而得出原煤的具体数据，原煤数据是煤矿企业选择设备与制定选煤工艺的重要参考。大多数煤矿企业的原煤类型主要为高热值、高硫肥煤、高稳定性。本次选择某煤矿的原煤样品进行相关实验，并整理实验结果的相关数据，将实验数据与原煤沉浮数据进行校正，进而得到工艺选择需要的数据。具体实验数据如表1、表2[1]。

2.煤质分析

从实验数据表1可知，200mm-80mm的大块煤中矸石含量为6.00%，灰分为38.00%，由此可知这种原煤为高含矸石煤；80mm-50mm的大块煤中矸石含量2.00%，灰分32.00%，可以看出这种原煤为低含矸石煤；此外50mm-10mm含矸石量为45.00%，灰分含量为30.00%，而10mm-0mm含矸石量为33.00%，灰分含量为25.00%，说明正规大块原煤中矸石含量较多[2]。此外，10.00mm以下的粒级原煤，粒级越小灰分含量越高，由此可知原煤细颗粒矸石含量较高，而且矸石容易粉碎。如表2所示，标准煤块的沉浮与密度有着关系，密度在1.30kg/L时，占本级为29.00%，灰分为5.00%，浮物产率为29.00%，灰分为5.00%，沉物产率100.00%，灰分为29.00%；当主导密度在2.00kg/L时，占本级为25.00%，灰分为82.00%，浮物产率为100.00%，灰分为30.00%，沉物产率24.00%，灰分为82.00%；这两组数据对比可知，主导密度增加，灰分增加，原煤的矸石变多，其累计浮物产率增加。此外，密度1.50kg/L到1.80kg/L的产量相对平稳，灰分不超过40%，占本级却逐渐变小，由此可知原煤的选择与灰分有很大关系，当灰分处理11%理论值时，理论浮物最大产值为29.00%，沉物最大产值为71.00%，所以理论上选煤的主导密度在1.70kg/L-1.80kg/L，但是实际中在这个密度上下变动0.10是可以接受的，其灰分与占本级都较为合理，原煤是中等偏上的可选煤[2]。

表1 原煤筛选结果

表2 原煤浮沉综合表

3.选煤工艺

（1）确定选煤设备。选煤设备主要以原煤矿大小进行，其次根据原煤的大小挑选，原煤在150mm-13mm之间，大型原煤矿选取重介质浅槽器，小型选取重介质旋流器。原煤大小全部在50mm-1mm之间，且是小型煤矿，则可以选择重介质旋流器，大型煤矿选取两产品重介质旋流器。在1mm-0.15mm之间小型煤矿选取螺旋分选器，大型煤矿煤泥分选机。原煤小于0.15mm采用快开式压滤脱水，大型煤矿加上过滤机。

（2）完善选煤工艺流程。第一原煤分筛。在生产车间将原煤进行分筛，大于200mm的原煤进行分拣，将其送入专属的仓库中，将小于200mm的原煤再次运送至分选中心。第二煤块分级与选取。煤块在13mm-200mm之间的煤块进行二次筛选，由上述实验可知，200mm-13mm之间的煤块含矸石较多，先进行脱泥再进行筛分，筛分时使用重介质浅槽器，将矸石与精煤进行分选，将13mm原煤送入筛末煤脱水系统，再经过一系列的处理形成末端产品。其次，将200mm-13mm再次进行细化分配，将其分为200mm-80mm大块煤，80mm-50mm中等煤块，50mm-13mm小块煤，针对每种煤的大小将煤进行相应的处理[3]。若原煤质量较大，可以使用颚式破碎机将大块的原煤以及矸石进行破碎处理，使其能够满足选煤设备需求。

（3）阶段性排矸石。将原煤以及矸石的密度作为筛选指标，将混合有原煤投入重力选煤设备中进行筛选，能够有效过滤出其中的矸石，在选取精煤的同时，产生一种质量稍差于精煤的中煤，进而避免资源浪费，提高企业的经济效益。

在选原煤时，加入的原煤中，重产物含量约占50%左右，若按传统重介工艺，一段旋流器先出精煤产品，一段旋流器的处理能力因底流含量较大而受到限制，一段旋流器的选型就会增加，非常不经济。采用一段重介式旋流器先排出矸石，可减少矸石的泥沙沉积，对后续分选和煤泥系统非常有利。其中一段旋流器首先排出矸石，其轻产物进入二段旋流器分选，使轻产物的分离和分离成为可能，这一环节有利于提高精煤产品的收率。

（4）介质回收。固定筛下合介在洗精煤预脱阶段需要分流，部分合介在经历其他清洗、矸石脱介还会继续混合送入合介。并将其他阶段的筛选与稀介混合后送至稀介桶内，使稀介原煤继续通过磁选机，精煤矿进入介质桶，尾矿脱泥当作润湿水可以继续使用。此外，气浮选煤是一种投资大、运行费用高的选煤方法，应适当降低煤泥入浮上限，以降低煤泥入浮量。对于浮选粒度为0.3mm-0mm的粗煤泥，0.3mm以上的粗煤泥在浮选过程中，由于携带气泡能力不足，容易在尾矿中丢失，造成资源浪费。为了最大限度地回收精煤，保证精煤产量，只有采用粗煤泥重力分选和细煤泥浮选联用工艺，才能最大限度的回收精煤，保证精煤产量。水介质旋流器能够简化介质回收处理的流程，能够有效降低选煤设备需求量，其自身没有多余的部件，系统相对简单，能够有效节约企业成本。该设备与其他选煤设备具有较高的兼容性，并能够实现大批量原煤的处理，但在应用过程中，也存在一定局限，即同时产出一种矿物。

（5）脱泥筛选取。在原煤小于0.5mm时，考虑到沉浮与灰分性，一般采用3mm的脱泥筛，由上述实验可知3mm-0mm之间的原煤含泥量较大，将其从原煤中脱去可以极大地减少重介旋流器的工作量，进而减少设备的使用量，减少企业运行成本。其次，原煤细粒含量很高，先将其过滤部分，其次再使用RC煤泥分选机和螺旋分选机组合进行有效分选，以降低运行成本。螺旋分选机的分选上限是3mm，3mm以下的煤进入螺旋分选机，可以最大限度发挥螺旋分选机分选成本低的优势。

（6）粗泥煤工艺。粗泥煤一般归属于3mm-0.3mm，根据轻物质的不同来选取重介旋流器或RC煤泥分选机精选，螺旋式分选机对密度在1.6kg/L以上有效，当主导密度在1.6kg/L以下时效率变低。在实际应用中，仅采用螺旋分选机无法产出精品煤，但是其脱硫效果好，操作简单，加工成本与投资成本较低，是3.00mm-0.30mm粗泥首选设备。RC煤泥分选机与干扰床分选机应用原理相似，主要以原煤密度进行分离，在原煤升流的过程中根据原煤轻重进行分离，但是其不能处理尾矿，而且洗出来的精品煤会混入煤灰，煤灰的含量较高会造成矸石超标，致使资源浪费。因此，将两个设备串联使用，使粗泥原煤直接洗选出精品煤。利用摇床选煤法能够有效实现对粗煤泥的处理，该方法操作较为简便，并能够在选煤过程中，回收所产生的硫铁矿，减少选煤工作造成的环境污染，同时为化工等产业提供原料，但该方法处理效率较低，并且需要较大场地才能开展工作。

（7）0.6mm分级泥煤。RC型煤泥分选机主要分选的颗粒为4mm-0.125mm，在实际应用中，粒度一般在1mm-0.5mm之间的分选效果最好，是机器的上下限值的4倍，而且RC煤泥分选机对EP值在0.07-0.09之间的分选精度较差。此外，设计0.6mm粒径的螺旋分选机主要为0.6mm-0.3mm的泥煤做二次分选，使泥煤进一步精选。此外，粗煤泥回收后的溢流和筛下水由浓缩机进入压滤机脱水，再将回收的煤泥转至刮板，再混入末煤产品中，作为循环水存在。

（8）电力选煤法。在选煤过程中，应用范围较为广泛的两种方式为跳汰或重介质选，但两种方式均存在一定局限性。电力选矿法在应用的过程中，通过高压电厂配合其他立场的作用，根据不同质量煤炭电介质以及导电率的差异，以实现对精煤的选取。除此之外，还可以用过放射光纤对原煤进行照射，根据结果反映出原煤硬度、摩擦系数以及形状进行选煤。应用上述方法进行选煤时，能够有效降低选煤过程中的能源消耗，并且能够使精煤质量的品位得到提高，进而保证回收率。在多数情况下，电选设备电压使用高压直流电充能，其最大有效处理颗粒宽度为2mm以内，应用与选煤工作中时，能够提高到5mm。

（9）浮游选煤法。该方法适用于0.5mm以下的煤泥，根据煤炭以及其中杂质表面的性质差异，使用不同种类的药剂进行浸泡，不同性质物质会与药剂产生反应，而呈现出不同的特性，进而实现精煤与杂质的分离。在使用浮游选煤法时，疏水的煤粒能够附着在水泡或气泡上，而亲水的矸石颗粒则会沉淀至煤浆底部，进而实现两者的分离。煤炭以及杂质是否疏水，取决于其表面分子与水分子作用的程度，也就是物质水化作用，利用这一性质进行选煤，能够有效保证精煤选取量。

4.提高煤质分析准确性的方法

(1)积极展开员工培训

煤质分析所包含的工作较多，具有较高的难度，为确保工作人员可以胜任自身工作，应做好全面分析，以理论培训作为基础，加强相关国家标准知识培训，促使工作人员可以对操作规范有着更为充足的掌握，不断提升工作质量及效率，改进传统工作阶段所面临的问题。而且在实际进行培训阶段，可以提升职工的责任感，引导员工树立质量意识，在工作中严格遵循工作标准，更加科学有效地展开工作。在实践培训工作开展阶段，还应该通过多种举措的建立，有效加强生产监督管理，严格控制生产过程，保证质量提升的同时，加强工作质量监督管理。以改进设备管理作为基础，开发一系列科学设备管理程序，增加设备检查频率，促使设备始终处于良好运行状态。而且工作人员在实践工作阶段，应及时总结工作运行情况，针对存在问题的区域，应建立多种措施进行优化处理，严格按照工作标准展开，减少煤质样品污染，保证核心运输工作符合相关标准。对于管理人员及负责人，其在参与工作阶段，应接受各种合理化建议，进一步完善各项工作，在检验煤的质量阶段，遵循测试标准的同时，还应该在实践中改进采集和采样工作，保证其精准度，避免存在系统误差，使得自身检验工作水平得到大幅度提升。

(2)检测方式

在社会经济稳定发展的背景下，煤质分析相关工作得到广泛重视，要想切实改进实践工作存在的问题，应加强对检测方式创新的认识。例如，对于检测工作经常使用的设备，若检测阶段存在问题，则会出现检测不准确的情况，甚至设备污染检测样本。因此，在检测阶段，为减少环境污染及设备问题，应实现分析煤质中的硫元素，在进行碳氢实验阶段加入一定量催化剂，保证检测结果精准度，以煤质分析提升工作效果，促使煤的利用率得到保证。

(3)在具有代表性的部位采样

煤质化验无法实现对所有煤进行检测，只能通过样本的选择检测。所以，在此环节开展工作阶段，需要利用少量煤样反映煤的整体形式，这就要求保证采样的合理性，尽可能的选择具备代表性的采集样本，避免在同一位置重复采样而无法将其代表性展现。通常情况下，煤炭的分级以煤的灰分作为指标，进而通过合理化分级拟定方案，以便于提升整体优化效果，杜绝影响及限制的同时，发挥检验的作用。但仍然需要注意的是，在优化多种工作阶段，应适当的进行规范化控制，以便于合理对煤炭进行采样，提升煤质化验的准确性，实现更加合理的控制煤的价格，避免选择采样部位不准确而产生过于严重的影响。

5.结束语

本文涉及的实验案例主要以民用为主，而且原煤是属于不粘煤可以应用在发电、发热、重工等应用。通过对原煤的全面分析，确定选煤工艺需要的主要设备，既能有效提高精煤的产量，又能充分保证精煤质量。此外，还需要完善选煤流程，选取组合选煤设备，并针对原煤块大小与粗泥煤分级制定RC煤泥设备。