干法选煤技术在梨园河矿的推广和应用

田永义

(大同煤矿集团 轩岗煤电公司，山西 大同 034114)

2013年下半年以来，由于国内煤炭市场疲软，导致煤炭销售困难，各大煤矿纷纷转型发展。在这种形势下，梨园河矿结合本矿井地质条件差、原煤发热量不稳定和当地缺水的实际情况，为提高产品质量，符合用户要求，增加企业经济效益，经过考察比较，决定安装唐山市神州机械有限公司的复合式干法选煤设备。

1 复合式干法选煤方案的选定和分选原理

1.1 干法选煤方案的确定

根据梨园河矿产量和煤质特征及现有场地、建筑、设备等实际状况，对两种洗选方式进行了方案比较。

1.1.1 干法选煤

优点：能满足中小煤矿对易选煤的处理要求；投资少，建设周期短，易管理；可省去湿法选煤脱水和煤泥水处理等工艺流程。

缺点：分选效率较低。

1.1.2 湿法选煤

优点：分选效果好。

缺点：工艺流程复杂，占用场地面积大；需要大量的土建工程，建设周期长，施工困难；使用设备多，投资高；营运费用高。

根据以上对比，结合梨园河矿煤层实际情况，采用干法选煤技术较为适宜。实验结果证明，梨园河煤矿旧存煤、筛下煤、筛上煤3种煤样经干选后，低位发热量均达到21.74 MJ/kg以上，3种煤的排矸率平均为11%。调整排矸率后，可得到发热量18.81～21.74 MJ/kg的动力煤，可适应用户对煤质的不同要求。

1.2 干法分选原理

复合式干法选煤技术突破了国内外传统风力选煤的模式，创造出一种分选原理独特的新型选煤方法。复合式干法选煤是综合了5种分选原理为一体的干式选煤方法。

(1)翻转剥离分选：利用床面振动产生的惯性力，使下层靠近床面的物料由排料边向背板方向运动，由于背板的阻挡，引导物料向上翻转，此时密度小的煤炭优先进入上层。上层物料受床面振动影响小，在重力作用和背板推力作用下，沿表层向排料边下滑，通过排料挡板剥离出表层密度最小、灰分较低的部分精煤，其余物料继续进行下一周期的循环运动。由于振动力和连续进入分选床的物料的压力，使不断翻转的物料形成近似螺旋运动，向矸石端移动。因床面宽度逐渐减缩，表层煤不断被剥离，物料受到多次分选，直到最后排出矸石和硫铁矿。风力的作用一方面加强物料松散，便于按密度分层，另一方面提高了物料流态化过程，加快了分离速度。分选原理见图1。

图1 干选机翻转剥离分选原理示意

(2)自生介质分选：复合式干选机入料粒度范围为80～0 mm，而原煤中的细粒粉煤和床面上升气流组成气固两相混合介质，形成具有一定密度、相对稳定的混合悬浮介质层。密度小的煤悬浮于介质层中，由排料边排出，密度大的矸石则下沉到床面被运往矸石端。该原理和重介质选煤原理相近。

(3)离析和风力作用分选：在一个铁桶里放入粒度大小不同的原煤，振动铁桶后就会发现大粒度物料挤入上层，小粒度物粒漏到底层，这种现象叫做“离析作用”。同样如果在铁桶中放入不同粒度原煤，在铁桶底部开很多小孔。铁桶不动，只是通过小孔向上鼓风，其结果是细粒煤被吹到上层，大块煤落到下层，这是“风力作用”。如果在振动力和风力综合作用下，物料会按密度分层，即煤在上层，矸石在下层。见图2。

图2 离析和风力综合作用现象

(4)高密度矿粒浮力效应：床层底部高密度矿粒(矸石)相互挤压碰撞产生浮力将低密度煤不断挤出矸石层，从而使矸石产品得到净化。

(5)床面上格条分选作用：床面上的平行格条形成多个平行槽体，使矿粒受到多次分选。其分选原理类似湿法摇床选煤。

上述5种分选原理都可选煤，若只单独依靠一种方法效果都不好，而将其综合为一体，则可达到世界风力选煤技术领先水平。

2 影响复合式干法选煤机分选效果的主要因素

(1)入料粒度。入料粒度过大或过小都不利于干法分选。复合式干法选煤机主要是利用煤与矸石的密度差进行分选，一般小于8 mm的末煤不入选。8～70 mm干选后的精煤与小于8 mm的末煤混合后，作为产品销售。

(2)入料水分。入料水分也是影响复合式干法选煤机分选效果的主要因素。当入料水分大时，不仅会堵塞筛面筛孔，而且会降低筛机的运行速度，会降低风对物料的作用力，从而影响分选效果。

以上两个因数是制约干法选煤机正常运转的首要条件。梨园河矿的原煤平均粒度在50 mm，且井下煤层构造比较硬，煤炭疏水性强，水分最大时不到7%，所以符合干法分选条件。

3 分选效果

推荐安装的复合式干法选煤机生产能力为300万t/a，年工作330 d，每天工作16 h，两班作业，一班检修。2013年11月开始筹建，2014年4月施工完毕，同年5月3日开始试生产。一个月的试运行效果明显，特别是在不控制综采放顶、提高回采率的情况下，出井毛煤含矸石明显增加，但是分选效果也很好，达到了预期的设计目标，完全能够满足电厂的煤质要求。表1及图3是试验过程中的10组数据对比。

图3 干法分选前后煤炭发热量对比

表1 原煤干法分选后的质量变化情况

4 效益分析

(1)加工成本。干法分选成本见表2。

表2 干法分选成本情况

注：月计划入选原煤20万t，生产25 d，日生产时间16 h，日入选原煤8 000 t，回收率90%，设备总功率N=1 684.88 kW，功耗系数0.8，高峰和低谷平均电价0.6元/(kW·h)。

根据表2计算得月加工费用：18万t×4.63元/t=83.34万元。

(2)热值增收。月入选20万t原煤，根据选出率90%计算，月选出精煤20万t×90%=18万t。原煤经过分选后平均热值提高了2.43 MJ/kg(582 kcal/kg)，按照产销平衡计算，根据与同华电厂结算合同，发热量每增加或降低4.18 kJ/kg(1 kcal/kg)，奖励或扣款0.10元/t，则每月热值增收：18万t×0.10元/t×582=1047.6万元。

(3)月节约运费。该矿商品煤全部由汽车运输，运往同华电厂的运费为28.3元/t，计算每月节约运费：28.3元/t×(20万t×10%)=56.6万元。

5 结 语

(1)干法选煤解决了本矿煤炭的滞销问题；

(2)优化了本矿的产品结构，可适应不同用户的需求；

(3)干法选煤工艺简单、经济效果明显；

(4)适应本地区缺水的生产条件；

(5)适应环保要求，可有效降低原煤中的无机硫；

梨园河矿应用干法选煤技术后，不仅提高了经济效益，而且在市场不景气的情况下稳定了煤质，保住了用户，确保了公司长远发展。