孙庄洗煤厂高硫煤配洗的研究与应用

2023-02-10文/徐露

中国煤炭工业 2023年1期

文/徐露

随着煤炭资源的日益消耗，我国低硫煤储量不断下降，为了缓解能源压力，高硫煤受到人们越来越多的关注。但高硫煤因燃烧产生的有害气体对环境造成严重污染而不能被大面积投入利用，因此，高硫煤的清洁利用显得尤为重要。冀中能源峰峰集团有限公司马头洗选厂下属单位孙庄洗煤厂，通过对高硫原煤进行常规重选脱硫及采取“高+低”硫原煤、精煤搭配入洗和销售的方式，降低了精煤硫分，提高了精煤质量，产生了较好的经济效益和社会效益。

一、项目背景

河北邯郸峰峰矿区是我国最早开发利用的矿区之一，至今已有130多年的开采历史，同时也是我国焦煤和动力煤的重要生产基地。但随着煤炭资源的开发利用，优质煤炭储量不断减少，高硫煤产量呈逐年上升趋势。而高硫煤因其经济价值低，不易被市场和用户接受。因此，如何充分利用现有煤炭资源，实现效益最大化，是实现创收的一项重要课题。

孙庄洗煤厂设计定位为矿井型炼焦煤选煤厂，经过多次技术改造后，目前使用的是较为主流的三产品重介旋流器主选—煤泥浮选—尾煤压滤联合工艺流程，入洗孙庄矿矿井原煤，销售产品硫分要求0.7%以下。

孙庄矿原煤是与其他矿井低硫原煤进行配洗，生产硫分小于0.7%的肥煤。2021年下半年以来，孙庄矿因井下开采条件发生变化，原煤硫分均不同程度增加。实际生产中难以全部实现配洗，而现有原煤棚最大贮存能力仅为8000吨，无法满足孙庄矿井持续生产要求。且从前期市场反馈情况来看，肥煤市场内在需求不足，存在肥煤高库存风险。

二、采取措施

1.脱硫方法选定

技术人员通过对孙庄矿井下三个工作面原煤进行筛分实验及浮沉实验分析，可得出以下结论：孙庄矿井下三个工作面原煤煤样中硫分主要以硫铁矿的形式存在于+1.8g/cm3密度级纯矸石中，可通过常规洗选作业脱除；在中间密度级1.4～1.8g/cm3中，硫的含量随着密度的降低而略有升高，很难通过高精度排除中煤而得到低灰精煤；破碎解离脱硫有其局限性，无法实现完全脱硫，需通过硫成分分析，探索采用磁选等其他物理、化学脱硫技术的可行性。

物理法是利用煤与含硫矿物密度、亲水性及磁性等存在的性质差异进行分选的脱硫方法。物理分选方法初期投入少、成本可控，但是只能将煤中无机硫化物进行脱除。目前，相对比较经济的分选方法是重选。

重选主要是通过煤和含硫矿物的密度不同进行分选的方法，因二者密度差异大，利用水力旋流器、跳汰机等设备即可实现分选，处理量可根据设备选型进行匹配，成本低、效率较高，且不产生其他危害环境物。但分选效果随着粒度变小逐渐变差。

生物法是利用特定生物菌种，对特定硫化物通过生物化学反应形成可被剔除的硫化物，从而达到脱硫的目的。目前仅对煤中的黄铁矿硫的脱除有一定效果，但也局限于实验室特定条件下，距离工业应用仍有一定距离。因此，使用特定生物菌种进行脱硫的局限性大，且成本高、适用范围小。

化学法是利用化学试剂与煤中硫化物进行化学反应，使生成的含硫化合物最终以其他形式脱除，达到降硫目的。这种方法脱硫效率较高，煤中有机硫和无机硫均可脱除。但是此方法需在特定容器及特定条件下方可进行化学反应，外在条件要求高，而且进行化学反应后煤的原结构特性可能发生变化，最终造成煤质特性变化，导致用途受限。

综上所述，重选脱硫属于物理脱硫的一种，既能达到分选的目的又能实现降硫效果，还可减少煤矸石的无效运输，提高利用效率。并且，采用重选脱硫现有技术设备无须进行大范围改造，投入成本低。所以，综合考虑采用重选脱硫是现阶段相对比较可行的办法。

为确保重选作业环节降硫效果，对孙庄洗煤厂设备工况做如下整改措施：加强手选排矸，减少进入重选环节的大块矸石量；加强破碎机巡检，定期维护，保证原煤破碎效果符合预期；稳定原煤加量，确保入洗原煤配比符合要求；生产环节加强硫分监测频次，出现异常及时调整入洗原煤配比。

2.工艺改进

采取上述措施后，据对重选环节降硫效果统计，在10天的生产过程中，最终精煤产品硫分最低仍在0.93%，说明常规重选（物理）降硫有其局限性，无法实现高质量的硫化物脱除。可见，常规选煤作业很难将精煤产品硫分降到客户要求的0.7%以下。为此，技术人员考虑在现有工艺流程不发生较大变动的基础上，结合市场需求导向，最终决定以“高+低”硫原煤、精煤搭配入洗和销售的方式，以较小成本投入换取较大效益回报。具体生产工艺措施如下：

（1）加强生产组织，确保精煤质量。生产前及时掌握原煤卸车情况，协调铁运，确保每日下午开车前，现场留一勾低硫原煤重车备洗；掌握原煤仓仓位，提高硫煤时间段内，仓满时停止受煤坑卸煤，单提高硫原煤放至外仓，做好原煤外放记录；加强洗选作业环节硫分指标监控，质检环节确保煤样在采、制、化过程中具有代表性，及时、准确地上报各项硫分的检测结果；中、夜班原煤开车30min后，在原煤主皮带上采第一个原煤样，做上浮物硫分测定，要求从采样到出结果不得超过40min。加大对浮精煤硫分的测定频次，如果硫分偏高，超出规定指标，及时反馈调度室，调度室根据硫分指标和现场信息反馈，组织精煤产品按不同落料点存放。

（2）增设高硫煤外放皮带，减少生产配洗量。在保证安全的前提下，经过两个月的时间完成高硫煤皮带的设计和投产使用，确保孙庄矿在生产高硫煤时，通过新高硫煤皮带将其外放到原煤场地指定存放位置，控制生产硫分达标的同时，保证矿井正常提煤量，实现矿井生产的连续性。具体方案为：对孙庄原煤入洗流程进行调整，高硫分原煤经提升、分级破碎后，不再进入231带式输送机，而是转至北侧新增的一部与之平行布置的800mmDTL型带式输送机，直接外放至原煤场地北侧存放等待配洗。改造前后工艺流程对比如图1所示。

图1 工艺流程对比图

（3）组织原煤外调，配洗炼焦产生效益。通过对孙庄矿低硫原煤产量和煤质指标进行测算，将不能配洗的高硫煤内部调运至其他洗煤厂，通过掺配其他矿低硫煤配洗成低硫焦精煤，填补肥煤资源短缺，实现效益最大化。具体方案为：在火车六道线正上方垂直207皮带走廊处加装犁式卸料器，正下方设计安装约50t的缓冲钢漏斗及定量装载系统，将孙庄高硫分原煤进行装车，由火车运至内部其他洗煤厂。

三、取得成效

通过实施多种方式高硫煤配洗，实现了内部有限煤炭资源的合理利用，发挥了各品种煤炭资源优势，有效提升了高硫煤的利用价值，提高了整体经济效益。同时，实现了矿井连续生产，降低了洗煤厂、矿井高硫煤仓储压力。此外，高硫煤配洗配售，既可以为企业节省价值几千万元的脱硫降灰设备投入，实现“小投入，大产出”，还可以节约大量的脱硫装置运行费用，取得了较好的经济效益和社会效益。通过多种方式高硫煤配洗、配售，目前已累计实现经济效益300余万元。