重介浅槽入洗下限的探索实践

王志强

（冀中能源股份有限公司 运销分公司，河北 邢台 054000）

1 概 述

冀中能源股份有限公司内蒙古公司盛鑫矿位于鄂尔多斯市东胜区，属井工矿，可采储量3 787 万t，主要可采煤层为4 号及5 号煤层，煤种为不粘煤，属于动力矿井。选煤厂入洗能力为3.0 M/a，洗选加工工艺为弛张筛8 mm 分级，150~8 mm 粒级块煤采用重介浅槽分选，-8 mm 粒级末煤不分选，3~0.15 mm 粗煤泥由煤泥离心机回收，-0.15 mm 细煤泥由压滤机回收。

2 存在的问题

由于8 ~0 mm 粒级缺少分选手段，产品质量受原煤质量影响大，为最大可能的增加公司效益，增大原煤入洗比例，拓宽浅槽重介质分选机的入料粒度范围[1]，更好控制产品质量[2]，提高洗精煤产率[3]，盛鑫矿对重介浅槽的入洗下限进行了探索实践。

盛鑫矿商品煤质量情况见表1。

表1 盛鑫矿商品煤质量情况Table 1 Quality of commercial coal in Shengxin Mine

从表1 可以看出，经洗选加工后，洗精煤和洗精块煤发热量均达到4 000 kcal/kg 以上，可以达到市场对动力煤的基本需求，筛末煤却由于未经洗选，煤质差，热值平均在3 200 kcal/kg 左右，最低时可达1 500~2 000 kcal/kg，同时筛末煤占商品煤量的54.6%，产量大、煤质差、售价低，大幅度拉低了原煤平均售价，影响了整体经济效益，市场低迷时，筛末煤大量滞销积存，致使企业不能正常生产。基于此，筛末煤热值的提升成为了盛鑫矿亟待解决的问题。

3 问题分析

2021 年度原煤入洗情况及商品煤热值比较见表2。

表2 盛鑫矿2021 年入洗情况与热值比较Table 2 Comparison of washing situation and calorific value of Shengxin Mine in 2021

通过表2 可以发现，商品煤平均发热量随着入洗比例的提升而提升，因此要提高筛末煤、商品煤的热值需要加大原煤入洗的比例。加大原煤入洗比例的方案主要有4 个：+13 mm 粒级重介浅槽分选，-13 mm 粒级干选；+13 mm 重介浅槽分选，13 ~3 mm 重介旋流器分选；+13 mm 重介浅槽分选，13~3 mm 重介旋流器分选；+3 mm 重介浅槽分选，-3 mm 粒级不入洗。

3.1 方案一

将现有重介浅槽系统的入洗下限由8 mm 调整为13 mm，新建-13 mm 粒级筛末煤干选系统，该方案的产品结构见表3。

表3 块煤浅槽、末煤干选方案产品预测Table 3 Block coal shallow trough,fine coal dry separation scheme product prediction

由表3 可以看出，商品煤产率为75.97%，热值为3 854.79 kcal/kg，矸石产率为21.61%，煤泥产率为2.42，该方案需新建1 套末煤干选系统，投资估算1 160 万元。

该方案的优点：

（1） 洗选过程中产生煤泥量较少，不用增加煤泥水系统。

（2） 洗选加工成本较低。

该方案的缺点：

（1） 对筛末煤提质作用有限，干选后的精煤产品需要与块精煤进行掺配，掺配后的产品发热量不能满足市场的基本要求。

（2） 筛末煤热值在3 700 kcal/kg 左右，通过干选热值提高约100 kcal/kg；煤质较差时，筛末煤热值在3 000 kcal/kg，通过干选热值提高约600 kcal/kg。

（3） 粒度越细，干选系统分选效果越差，对于-3 mm 粒级的分选作用极其有限，盛鑫矿原煤中的-3 mm 粒级约占30%。

（4） 进行了2 次干选试验，效果均不理想，产品热值均难达到市场要求，销售困难，不能从根本上解决问题。

3.2 方案二

表4 块煤浅槽、末煤重介（3 mm 预先脱粉） 产品预测Table 4 Product prediction of shallow coal trough and fine coal dense medium(3 mm pre-depulsion)

由表4 可以看出，商品煤产率为65.76%，热值为4 025.81 kcal/kg，矸石产率为26.40%，煤泥产率为7.84%。该方案需要增设末煤筛分和重介系统，增加的主要设备有弛张筛、重介旋流器、脱介筛、磁选机、离心机、浓缩机、过滤机等。

该方案的优点：

（1） 精煤产品的热值达到4 000 kcal/kg 以上。

（2） 分选精度高，对煤质的适应性较强，同时尽可能的减少了矸石泥化，降低了系统的煤泥量。

该方案的缺点：

（1） 重介系统复杂，投资较高，洗选加工成本高。

（2） 理论计算的精煤发热量为4 025.81 kcal/kg，很难保证生产运转时的精煤产品发热量在4 000 kcal/kg 以上。

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3.3 方案三

将现有重介浅槽系统的入洗下限由8 mm 调整为13 mm，同时增设末煤重介系统，-13 mm 粒级全部进入重介旋流器。全部入洗方案的产品结构见表5。

表5 块煤浅槽、末煤重介（全洗） 产品预测Table 5 Prediction of heavy medium(full washing)products of shallow coal trough and fine coal

由表5 可以看出，商品煤产率为60.78%，热值为4 244.03 kcal/kg，矸石产率为28.25%，煤泥产率为7.84%。该方案需要增设重介系统，增加的主要设备有：重介旋流器、脱介筛、磁选机、离心机、浓缩机、过滤机等。洗选加工成本高于8.61元/t。

该方案的优点：

（1） 全部进入重介洗选系统，分选精度高，精煤产品的发热量可以稳定在4 100 kcal/kg 以上，有市场竞争力。

（2） 精煤产品价格较高。

该方案的缺点：

（1） 煤泥水系统负荷较大，所需增加设备较多。

（2） 由于全部进入洗选系统，产生煤泥量较大。

（3） 投资和运行成本较高。

3.4 方案四

动力煤是否全入选，即选煤厂入选下限的多少一直是业内争议较大的焦点[4－5]。立足于现有重介浅槽系统，将现有系统的入洗下限下探至3 mm，-3 mm 粒级不进行洗选加工。块煤浅槽有效分选下限为6 mm[6]，盛鑫矿通过多方调研和研究，将盛鑫矿块煤浅槽系统的入洗下限定为8 mm，逐步下探重介浅槽系统的入洗下限。在下探过程中，最需要注意煤泥水系统的承受能力，该方案的产品结构见表6。

表6 +3 mm 块煤浅槽、-3 mm 筛末方案产品预测Table 6 +3 mm lump coal shallow groove,-3 mm sieve scheme product prediction

由表6 可以看出，商品煤产率为67.97%，热值为3 997.98 kcal/kg，矸石产率为24.68%，煤泥产率为7.35%，该方案需新浓缩池和煤泥压滤机等设备。若入洗下限调整为3 mm，煤泥含量增加，介耗指标难以控制，系统运转时间长，电耗增加，洗选加工成本增加。

该方案的优点：

（1） 在现有系统内解决筛末煤发热量低的问题，仅需对瓶颈环节更换或增设设备，投资相对较少。

（2） 理论计算上，商品煤热值接近市场的基本需求。

该方案的的缺点：

（1） 3 mm 干法筛分的效率较低，现有弛张筛8 mm 分级，筛上物中8 mm 以下粒级含量约为11%，3 mm 干法筛分时，由于开孔率大幅降低，筛上物中3 mm 以下粒级含量会大幅增加。

（2） 选煤厂块煤分选下限受原煤分级的制约[7]。选煤厂常用的干式分级筛只能分级到13 mm，对10、8、6 mm 等细粒煤筛分效率和处理能力都很低，很难达到生产要求由于国内尚无重介浅槽入洗下限达到3 mm 的先例[8]，具体到现场洗选效果如何尚难确定，可能会出现分选精度差、矸石带煤指标高等问题。此前盛鑫矿进行过+6 mm 洗选的工业试验，弛张筛筛上产物增加11.11%，商品煤回收率降低10.37%，精煤回收率降低11.89%，矸石和煤泥量增加，煤泥量增加，浓缩机沉降面积不够，循环水发黑变黏，溢流变黑，跑介严重，增加介耗。

3.5 4 个方案商品煤比较

4 个方案的商品煤情况比较见表7。

表7 盛鑫矿商品煤质量预测表Table 7 Shengxin Coal quality prediction table

干选的商品煤回收率最高，但是3 mm 甚至6 mm 以下没有明显的分选作用，商品煤发热量也最低，满足了“工程煤”3 500 kcal 的要求，但距用户要求的4 000 kcal 以上尚有差距，尤其在井下煤质变差时，商品煤质量无法保证。

全部入洗时商品煤回收率仅60.78%，接近40%的矸石和煤泥要废弃，并且管理难度最大，但发热量稳定在了4 200 kcal 以上。

+3 mm 粒级末煤用当前的重介浅槽洗选与增加末煤重介系统洗选2 个方案的产品结构几乎一致，发热量基本达到4 000 kcal 左右，重介浅槽分选下限下探3 mm 尽管存在技术风险和管理风险，但是成本较小，实施起来相对比较容易，在控制好入选原煤水分、保证弛张筛筛分效果的前提下，逐步增大入洗量、降低重介浅槽的入洗下限。

4 降低入洗下限的实践探索

为探索重介浅槽洗的入洗下限，选取一段时间的产品作为代表。

弛张筛筛板全部为8 mm，即重介浅槽入洗下限为8 mm 时，盛鑫矿的产品质量见表8。

表8 盛鑫矿产品质量情况Table 8 Shengxin Coal product quality situation

为探索重介浅槽洗的入洗下限为6 mm 时，盛鑫矿将弛张筛筛板更换为6 mm，弛张筛采用高耐磨和具有持久弹力的弹性筛板，在筛面张弛运动、高加速度和强烈的筛分作用下使细粒物料松散透筛［9］。弛张筛筛板全部为6 mm，即重介浅槽入洗下限为6 mm 时，盛鑫矿产品质量情况见表9。

表9 盛鑫矿产品质量情况Table 9 Shengxin Coal product quality situation

筛下末煤的质量得到了提高，但筛末煤的热值仍然偏低，为此，盛鑫矿加强井下煤质管理，降低了原煤的水分，同时降低原煤入选量，由原来每小时处理量560 t/h 降至400 t/h，同时调整弛张筛筛板筛孔，1/3 的筛板为6 mm，2/3 的筛板为3 mm，正常生产时循环水浓度在15~20 g/L，筛下末煤的热值达到了3 940 kcal/kg。此时，盛鑫矿的产品质量情况见表10。

表10 盛鑫矿产品质量情况（2021.2.26~3.12）Table 10 Shengxin Coal product quality situation（2021.2.26~3.12）

5 结 语

盛鑫矿在原煤入选量降至400 t/h 的情况下，调整弛张筛1/3 的筛板为6 mm，2/3 的筛板为3 mm 之后，增大了入洗原煤的比例，同时也提高了循环水的浓度，煤泥水系统浓度达到了15 ~ 20 g/L，筛下末煤的热值达到了3 940 kcal/kg，洗精末的热值达到了4 344 kcal/kg，矸石带煤指标在1%~1.5%波动，介耗在0.5 kg/t 原煤，产品质量得到了有效保证，洗选指标也得到了有效控制，从根本上扭转了盛鑫矿产品质量差的局面，根据盛鑫矿的统计，2021 年1~5 月份吨煤收益增加了4.28 元/t，可以实现创收240 余万元，全年约576 万元。

盛鑫矿重介浅槽分选不粘煤的实践为选煤行业分选动力煤提供了参考，需要特别注意的是将重介浅槽的入洗下限控制在3 mm 会大幅增加煤泥水系统的负荷[10]，在提高商品煤质量的同时，对商品煤的数量做出了一定的牺牲，所以是否需要降低重介浅槽的入洗下限需要根据原煤煤质情况决定。