贺西煤矿原煤准备车间技术改造可行性研究

原 野

(山西汾西矿业(集团)有限责任公司 选煤处，山西 介休 032000)

贺西煤矿选煤厂产品为低硫炼焦精煤——“晋柳王”系列煤炭产品，以其资源稀缺性、内在品质优良性被煤炭业誉为“煤中黄金”，是冶金、炼焦等行业理想的原料。贺西煤矿原煤准备车间于2009年正式运行，设计能力300万t/a，采用1台GDT23/4.6G型机械动筛跳汰机排除大块矸石。为了解决动筛分选效率较低等问题，拟对原煤准备车间进行技术改造，以保证进入主洗系统的原煤粒度和质量，同时可减少稀有资源的浪费，提高企业的经济效益[1]。

1 原煤准备车间工艺流程及改造的必要性

1.1 工艺流程

(1)主系统：动筛跳汰系统。矿井原煤给入振动筛筛分，大于250 mm的物料进入手选系统，选出杂物后，其余部分破碎至小于200 mm，与振动筛下小于250 mm的物料一起进入分级筛。分级后80 mm以上物料进入动筛跳汰机分选，选出的矸石经过破碎机破碎后运至矸石仓，选出的煤与分级筛下80 mm以下的物料经破碎后进入主洗系统分选。

(2)备用系统：人工选矸系统。在动筛跳汰机出现故障后，将分级后的80 mm以上物料通过人工选出大块矸石，经破碎后送到矸石仓，其余部分破碎后进入主洗系统进行分选。

1.2 改造的必要性

(1)提高经济效益的需要。现有系统对大于80 mm的大块毛煤选用动筛跳汰机处理，由于动筛跳汰机分选效率低下，选出的矸石中含煤率高达5%左右，造成煤炭资源的极大浪费。

(2)建设优质高效选煤厂的需要。现有工艺系统尽管简单，但由于设备老化，运行故障多，严重制约了矿井的生产；工艺落后，不适应未来发展的需要，配备的岗位人员多，日常运行维护费用高，不符合优质高效选煤厂建设的要求。

(3)提高准备车间处理量，扩大矿井潜在生产能力的需要[4]。随着矿井开采机械化程度的不断提高和采煤工艺的变化，煤中含矸量增大，煤质变差，现有的动筛跳汰机分选工艺只能处理大于80 mm的物料，已不适应矿井发展的需求；设备和工艺的落后，尤其动筛系统故障率高，经常需要利用人工选矸系统，但人工拣选效率低下，工人劳动强度大。如采用重介质浅槽分选机，可以处理25 mm以上的物料(本次选择处理下限为50 mm)，不但能够选出精度高的块煤，同时可增加25万t/a的处理量，为矿井增产提供了必要的条件。

(4)提高选煤厂劳动效率的需要。重介浅槽分选系统易于实现生产系统集中控制，可达到人员精简、生产高效的目的。

2 毛煤筛分资料分析

矿井毛煤筛分试验结果见表1。

表1 毛煤筛分试验结果

从表1可以看出：

(1)毛煤灰分为49.12%，硫分为0.22%，水分1.04%，属于高灰、低硫、低水煤。

(2)大于100 mm粒度级物料占全样的7.30%，其中矸石占3.30%，矸石含量较高，灰分较高。

(3)50～100 mm粒度级物料占全样的21.149%，其中矸石占10.55%，矸石含量较高，应对此部分进行排矸处理。

3 原煤的可选性

将0.5～50 mm物料分为25～50 mm、13～25 mm、6～13 mm、3～6 mm、0.5～3 mm 5个粒度级，分别进行筛分浮沉试验，结果见表2。

(1)从表2可以看出：25～50 mm粒度级占全样的10.863%，灰分高达62.36%。

表2 筛分浮沉试验综合报告

续表2 筛分浮沉试验综合报告

(2)如果将50～80 mm这部分物料(按产率8.5%计)先通过重介质浅槽系统排出矸石，则每年可释放主洗重介质旋流器系统压力25.5万t。

(3)通过生产煤样综合分析报告表和0.5～50 mm自然级筛分浮沉试验综合报告表绘制的可选性曲线(图1)可知：假定精煤灰分为10%时，理论精煤回收率为40%，δ±0.1含量为19%，则通过以上两表及曲线所查的数据可评定此煤种为“优等”，可选性等级属“易选”。

图1 煤样0.5～50 mm粒级可选性曲线

4 重介浅槽分选工艺应用现状

伴随着近几年煤炭机械制造行业的发展，重介质浅槽分选排矸技术发展较快，在分选精度、处理量和耐磨材料的应用等方面都得到了较好的发展。目前，在我国重介质浅槽分选工艺已成功应用于炼焦煤选煤厂的原煤准备环节，并已在井下排矸方面得到了较好的应用。重介质浅槽分选机的优点是体积小、重量轻、处理量大、入料粒度范围宽、运行平稳、噪声低、事故率低、占地面积少及容易在井下和厂房内布置。该设备在山西焦煤集团其他3个子公司也得到了良好应用，以西山煤电应用最为广泛[2，3]，尤其是通过对动筛系统进行改造后体现出明显的优势。重介质浅槽分选机与目前贺西矿使用的动筛跳汰机性能对比见表3。

表3 重介质浅槽与动筛跳汰机性能比较

5 重介质浅槽分选工艺的确定

5.1 采用浅槽的作用和优势

(1)设计浅槽分选车间可借用现有正在运行的原煤动筛车间，对土建部分稍加改造，并扩建一跨厂房后即可使用。

(2)可实现所有洗煤设备自动化控制，节省人员配置，从而节省劳动成本。

(3)浅槽分选精度高，可提高精煤回收率，同时浅槽分选效率高。

(4)浅槽分选机+三产品重介质旋流器工艺流程，是目前我国选煤厂配套成熟、先进的工艺流程。

(5)工艺流程先进、高效、简洁。浅槽分选机是一种先进、可靠、高效、生产管理方便、维修工作量小、能耗低的设备[5]。

5.2 选煤工艺

原煤经圆振筛筛分后，150 mm级以上经手选后进入破碎机，破碎后的物料与分级筛上50～150 mm级物料一起进入重介质浅槽分选机分选，选后块煤经破碎机破碎后，与小于50 mm物料一同进入重介质旋流器系统。综合考虑，入洗上限确定为150 mm，下限确定为50 mm。

改造后工艺流程如图2所示。井下毛煤首先通过胶带输送机给入筛孔为150 mm的圆振动筛进行预先筛分，筛上物通过胶带输送机给入破碎机破碎至150 mm，然后给入浅槽分选机分选。圆振动筛筛下物进入筛孔为50 mm的振动分级筛，分级筛筛上物料进入重介质浅槽分选机。浅槽分选的精煤进入精煤脱介筛，脱介筛的筛上物破碎后通过胶带输送机运输到主洗系统。浅槽分选机分选出的矸石经过矸石脱介筛脱介后进入原矸石系统。精煤脱介筛和矸石脱介筛一段的筛下合格介质进入合格介质桶循环使用；精煤脱介筛和矸石脱介筛二段的稀介质经磁选机回收后，合格介质给到合格介质桶循环使用；磁选尾矿通过煤泥泵打到旋流器组浓缩分级，旋流器底流给到高频筛回收粗煤泥，旋流器溢流及高频筛筛下水一起给到新建的深锥浓缩机浓缩，浓缩机底流由泵打到压滤机脱水，浓缩机溢流及滤液作为循环水使用，系统达到洗水闭路循环。

图2 重介质浅槽分选工艺流程示意

6 经济效益

工艺改造后，原煤准备系统外排矸石带煤率由5%降至0.5%，增加原煤产量2.10万t/a；50～80 mm级物料由原进入主洗系统改为进入原煤准备系统预处理，节省了加工费；改造期间(3个月)原煤系统走旁路，造成大量矸石无法预先排出而进入主洗系统，造成洗选成本增加193.5万元。根据以上几方面的测算，工艺改造后可增收542.8万元/a，其中损失193.5万元，项目总投资1 897.41万元，投资回收期为3.8 a。

7 结 论

贺西煤矿原煤准备车间将动筛排矸改造为重介质浅槽排矸后，有效提高了分选效率，降低了矸石带煤率，提高了主洗系统的入洗能力。矸石带煤率的降低还有利于矸石山的治理。技术改造后不仅可获得可观的经济效益，而且减少了稀有煤炭资源的浪费。