涡北选煤厂“选煤工艺优化，精煤结构重组”的创新与实践

薛 峰

(淮北矿业集团 涡北选煤厂，安徽 淮北 235000)

涡北选煤厂是淮北矿业集团所属的中心型选煤厂，是安徽省“861”重点项目之一，设计规模为入选原煤量12.00 Mt/a。工程一次设计，分两期建设，一期工程规模入选原煤量6.00 Mt/a。

涡北选煤厂现有的选煤工艺为“无压三产品重介质旋流器+脱泥浮选+尾煤压滤”。主要入选淮北矿业集团涡北煤矿、袁店二矿、许疃煤矿、杨柳煤矿、童亭煤矿等矿原煤，主要产品为炼焦精煤和肥精煤。

目前，煤炭市场已经由“卖方市场”转变为“买方市场”，洗选低灰精煤是大势所趋，占领低灰市场也是必行之路。低灰精煤虽然可以满足市场要求，迎合客户需求，但是由于精煤灰分的过度“压低”，各选煤厂在洗选过程中，都不同程度的存在大量精煤损失到中煤和煤泥里的问题，造成了极大的经济损失。涡北选煤厂针对这一问题，探索“精煤再回收”洗选方法，并通过生产实践，取得的效果十分显著。

1 问题分析

涡北选煤厂低灰肥煤精煤灰分区间是9.51%～10.00%，即10级精煤；而高灰肥煤的精煤灰分区间是10.51%～11.00%，即12级精煤。受困于低灰精煤与高灰精煤之间这2级精煤灰分指标的差异，以及传统洗选方法在生产工艺和洗选模式上存在的制约，低灰精煤是无法实现全部回收的。通过大量生产数据分析，低灰精煤洗选主要损失有以下2个方面：一是小于0.5 mm粒级精煤损失在煤泥中；二是大于0.5 mm粒级精煤损失在中煤中。

1.1 生产数据指标对比分析

2019年度涡北选煤厂低灰肥煤和高灰肥煤的各项生产数据指标对比见表1。

表1 2019年低灰肥煤和高灰肥煤生产均值数据对比

表1显示，低灰洗选所对应的中煤灰分仅有24.16%，高灰洗选的中煤灰分为28.75%，差值4.59个百分点。同样，低灰洗选尾矿灰分48.70%，比高灰的59.25%，差值10.55个百分点。

1.2 低灰浮选损失的精煤

涡北选煤厂对2019年低灰和高灰肥煤加压过滤机生产情况进行统计，其中高灰平均入洗1 t原煤时，加压过滤机排料板数0.073板；而低灰平均入洗1 t原煤时，加压过滤机排料板数是0.057 板。加压过滤机生产吨煤板数的差异，体现出高、低灰浮选精煤回收效果的产率差别。

1.3 低灰重选损失的精煤

在低灰重选过程中，精煤主要损失在中煤里。针对于重选精煤的损失，涡北选煤厂统计了2019年中煤生产情况，并对中煤进行浮沉试验对比，见表2。

表2 低灰与高灰的中煤浮沉对比

从表2可以明显看出，在小于1.4 g/cm3密度级中，低灰肥煤产率28.15%，灰分10.27%，高灰肥煤产率7.34%，灰分11.68%。同样小于1.4 g/cm3密度级的中煤中，低灰比高灰多含20.81%的中煤，这多出的20.81%的中煤，就是低灰洗选过程中损失到中煤里的精煤。而这部分损失的精煤灰分仅有10.27%，又恰好能够满足高灰精煤的灰分要求。洗选低灰时，中煤产率约为10%，因此理论上计算，低灰重介中煤占中煤产率的60%，则损失的精煤产率约有1.25%。

2 “精煤再回收”洗选方法

2.1 洗选理论

“精煤再回收洗选法”是建立在数据测算的基础上，对低灰和高灰2种精煤产品中所包含的粗细粒度级别的部分精煤，进行重新调配组合。科学改变2种精煤产品的结构比例，合理调控2种产品的灰分高低组成，构建出低灰和高灰各自全新的洗选灰分空间，进而实现综合精煤产率最大化操作的新型洗选方法。

2.2 数学模型

该数学模型的建立对精煤产品结构进行了细化，对各组成部分的量和灰分进行综合计算和分析，从而重构精煤产品，以期达到精煤综合产率的最大化。

由于精煤灰分区间、洗选工艺、粒级组成、产品目标灰分等不同，因此组成最终混精煤的种类和占比也不同。但原则是所有从低灰系统分流的精煤，其加权平均灰分数值是介于高灰和低灰考核灰分之间。

2.3 涡北选煤厂建立数学模型情况说明

以涡北选煤厂为例，目前涡北选煤厂肥煤有低灰和高灰2种洗选规格，混精煤灰分结构如下：

Ad1=(Ad11m11+Ad12m12+Ad13m13)/

(m11+m12+m13)

(1)

Ad2=(Ad21m21+Ad22m22+Ad23m23)/

(m21+m22+m23)

(2)

式中：Ad1为高灰、Ad2为低灰混精煤灰分，Adx1、Adx2、Adx3分别为各自系统重介精煤、粉精煤、浮选精煤的灰分，%；mx1、mx2、mx3分别为各产品单位时间产量，t/h。

m24为低灰中煤返洗的再生精煤量，t。

3 “精煤再回收”实践措施

3.1 工艺流程对比

在传统的工艺洗选方法中，低灰和高灰的洗选是互不交叉的，入洗的原煤经过低灰系统三产品重介质旋流器分选后，大量精煤伴随着中煤和煤泥当作副产品销售。“精煤再回收”洗选法则打破了传统的洗选思维，低灰和高灰洗选系统相互交织，精煤产品按需分流，工艺流程发生巨大改变。改变前后的工艺流程见图1、图2。

图1 改变前传统的洗选法工艺流程

图2 改变后“精煤再回收”洗选法工艺流程

3.2 实践措施

3.2.1 分流部分浮选精煤，解决煤泥中的精煤损失问题

涡北选煤厂双系统对高灰和低灰肥煤进行洗选，将部分低灰浮选精煤分流至高灰精煤之中，从而为低灰浮选操作提灰分、提产率提供所需“灰分空间”。低灰浮选和高灰浮选按照同一灰分等级进行控制，质量司机可以“放手”去操作。

3.2.2 低灰重介中煤再选，解决中煤的精煤损失问题

在浮选提灰增产率的前提下，为保证质量合格，低灰重介已经不具备提灰的条件。因此需要通过把含有精煤的低灰重介中煤，转移至高灰肥煤生产系统再选，将损失的精煤进行再回收，解决中煤的精煤损失问题。

3.2.3 分流部分低灰重介精煤，保证高灰精煤灰分结构平衡

低灰中煤的再选，虽然回收了中煤里损失的精煤产品，但也增加了重介精煤结构中高密度级精煤的占比。因此通过将部分低灰重介精煤分流进高灰系统，保证了整个高灰重介精煤中的灰分结构平衡，精煤结构量比关系合理，因此高灰重介灰分控制的密度基数没有发生改变。进而实现了低灰重介产率最大化，低灰重介损失精煤基本回收。

3.2.4 将全部低灰粉精煤转移至高灰系统，“盘活”整个精煤结构组成

就涡北选煤厂而言，低灰粉精煤的灰分在10.5%～10.9%之间波动，它高于低灰考核上限是10.0%，却低于高灰考核上限是11.0%。 因此将全部低灰粉精煤转移至高灰系统，可以说是一个“因地制宜”的巧招。转移后既能够解决粉精煤在低灰系统灰高的问题，又能够在高灰系统充当“背灰”的角色。

4 实施效果

4.1 实施前后精煤灰分情况对比

对措施实施前后精煤灰分进行统计对比，对比情况见表3。

表3 传统方法与新型洗选方法生产灰分数据对比

通过数据对比，“精煤再回收”洗选法实施后，高灰生产灰分格局基本没有发生改变。但是低灰洗选灰分格局发生巨大的改变。相比传统的洗选方法，新的洗选格局下低灰重介平均灰分提高了0.17%，浮选平均灰分提高了0.62%，尾矿灰分提高了9.03%。

4.2 实施前后中煤和煤泥发热量对比

根据生产统计，涡北选煤厂2019年洗选低灰的月份中煤发热量平均为14.79 MJ/kg，煤泥产品的发热量平均为12.10 MJ/kg。2020年3月份，实行“精煤再回收”洗选法后，情况发生改变。外销中煤发热量为14.56 MJ/kg，煤泥的发热量为9.77 MJ/kg，相比传统洗选工艺副产品发热量显著降低，说明中煤和煤泥中损失的精煤得到了有效回收。

5 实施效益

5.1 社会效益

“精煤再回收”洗选法的应用，极大地提高了低灰洗选的精煤产率，改变了以往副产品带精煤的状况，使自然资源得到合理的利用，符合国家可持续发展的战略目标。

5.2 经济效益

通过低灰中煤返洗再选，可有效地提升精煤产率，按照综合产率提升4%计算，涡北选煤厂2020年肥原煤计划量是138 万t，精煤按照1 000元/t核算。同时考虑剔除煤泥和中煤减少带来的利润降低以及洗选成本增加，中煤按照1.5%产率，中煤价格按照300元/t。煤泥按照2.5%产率核算，煤泥价格120元/t计算，全年预计可以增效：

(1)精煤提升效益：138万t×4%×1000元/t=5520万元

(2)中煤和煤泥产量降低而减少的经济效益：

138万t×1.5%×300元/t+138万t×2.5%×120元/t=1 035万元

综合提升效益：5520万元-1035万元=4 485万元

6 未来优化措施

6.1 浮选精煤脱水系统改造

“精煤再回收”洗选法实施后，由于高水分的浮选精煤分流至高灰系统，造成高灰精煤水分控制难度加大。因此未来将通过新增高效浮选脱水设备改造，进一步降低浮选精煤水分，保证高灰精煤水分合格。

6.2 粉精煤系统降灰脱水改造

“精煤再回收”洗选法实施后，高灰精煤中粉精煤的量增加，现有粉精煤水分在13%～15%之间。且高灰系统粉精煤平均灰分11.67%，灰分偏高，也需要重介灰分来“背灰”。为此，计划通过对粉精煤系统进行降灰脱水改造，为进一步提升总精煤产率、降低精煤水分开辟新的“操作空间”。

6.3 中煤破碎单独再洗系统改造

低灰中煤进入高灰系统返洗，无形中增加了高灰系统的洗选难度。未来通过增设有压二产品重介旋流器改造，对破碎后的中煤进行单独洗选，解决中煤返洗对于高灰系统洗选的影响，分选出更多的精煤产品，提高精煤产率。

7 结 语

涡北选煤厂“精煤再回收”洗选法是一种洗选方法的创新，更是一种洗选思路的开拓。因此“精煤再回收”洗选法并不是一种固定的洗选方法，不同的选煤厂可以根据自身实际情况，灵活调整生产模式，合理改变精煤结构组成，从而为低灰精煤提高产率提供所需的灰分空间，有效减少低灰精煤洗选过程中精煤的损失问题，增加经济效益。