煤质分析在选煤工艺选择中的应用

郭子兴

（山西焦煤集团山煤国际铺龙湾煤业有限公司，山西 大同 037104）

引言

选煤工艺选择的主要在于原煤、煤质特性、漂浮物等，所以在整个选择设计中，原煤的煤质分析是工艺流程制定与设备选择的重要参考数据，而煤质数据的精准性能直接影响整个流程方案制定，还能间接地影响煤矿的开采。因此，煤矿企业要根据现场的实际情况来进行煤质分析，从而依据精准的数据来选取科学的工艺。

1 煤质调研资料

选矿工艺的选择应充分了解原煤的特性，以便合理的选煤工艺。对原煤进行科学分析，进而得出原煤的具体数据，原煤数据是煤矿企业在选择设备与制定选煤工艺的重要参考。大多数煤矿企业的原煤类型主要为高热值、高硫肥煤、高稳定性。本次选择某煤矿的原煤样品进行相关实验，并整理实验结果的相关数据，将实验数据与原煤沉浮数据进行校正，进而得到工艺选择需要的数据。具体实验数据如表1、表2 所示[1]。

2 煤质分析

从上述实验数据表1 可知，200 mm～80 mm 的大块煤中矸石含量（质量分数，下同）为6%，灰分为38%，由此可知这种原煤为高含矸石煤；80 mm～50 mm 的大块煤中矸石含量2%，灰分32%，可以看出这种原煤为低含矸石煤；此外50 mm～10 mm 含矸石量为45%，灰分含量为30%，而10 mm～0m m 含矸石量为33%，灰分含量为25%，说明正规大块原煤中矸石含量较多[1]。此外，10 mm 以下的粒级原煤，粒级越小灰分含量越高，由此可知原煤细颗粒矸石含量较高，而且矸石容易粉碎。如表2 所示，标准煤块的沉浮与密度有着关系，密度在1.30 kg/L 时，占本级为29%，灰分为5%，浮物产率为29%，灰分为5%，沉物产率100%，灰分为29%；当主导密度在2 kg/L 时，占本级为25%，灰分为82%，浮物产率为100%，灰分为30%，沉物产率24%，灰分为82%；这两组数据对比可知，主导密度增加，灰分增加，原煤的矸石变多，其累计浮物产率增加。此外，密度1.50 kg/L 到1.80 kg/L 的产量相对平稳，灰分不超过40%，占本级却逐渐变小，由此可知原煤的选择与灰分有很大关系，当灰分处理11%理论值时，理论浮物最大产值为29%，沉物最大产值为71，所以理论上选煤的主导密度在1.7 kg/L～1.8 kg/L，但是实际中在这个密度上下变动0.10 kg/L是可以接受的，其灰分与占本级都较为合理，原煤是中等偏上的可选煤[2]。

表1 原煤筛选结果

表2 原煤浮沉综合表

3 选煤工艺

3.1 确定选煤设备

选煤设备主要以原煤矿大小进行的，其次根据原煤的大小挑选的，原煤在150 mm～13 mm 之间，大型原煤矿选取重介质浅槽器，小型选取重介质旋流器。原煤大小全部在50 mm～1 mm 之间，且是小型煤矿，则可以选择重介质旋流器，大型煤矿选取两产品重介质旋流器。在1 mm～0.15 mm 之间小型煤矿选取螺旋分选器，大型煤矿煤泥分选机。原煤小于0.15 mm 采用快开式压滤脱水，大型煤矿加上过滤机。

3.2 完善选煤工艺流程

第一原煤分筛。在生产车间将原煤进行分筛，大于200 mm 的原煤进行分拣，将其送入专属的仓库中，将小于200 mm 的原煤再次运送至分选中心。第二煤块分级与选取。煤块在13 mm～200 mm 之间的煤块进行二次筛选，由上述实验可知，200 mm～13 mm之间的煤块含矸石较多，先进行脱泥再进行筛分，筛分时使用重介质浅槽器，将矸石与精煤进行分选，将13 mm 原煤送入筛末煤脱水系统，再经过一些列的处理形成末端产品。其次，将200 mm～13 mm 再次进行细化分配，将其分为200 mm～80 mm 大块煤，80 mm～50 mm 中等煤块，50 mm～13 mm 小块煤，针对每种煤的大小将煤进行相应的处理[3]。

3.3 阶段性排矸石

在选原煤时，加入的原煤中，重产物约占50%左右，若按传统重介工艺，一段旋流器先出精煤产品，一段旋流器的处理能力因底流含量较大而受到限制，一段旋流器的选型就会增加，非常不经济。采用一段重介式旋流器先排出矸石，可减少矸石的泥沙沉积，对后续分选和煤泥系统非常有利。其中一段旋流器首先排出矸石，其轻产物进入二段旋流器分选，使轻产物的分离和分离成为可能，这一环节有利于提高精煤产品的收率。

3.4 介质回收

固定筛下合介在洗精煤预脱阶段需要分流，部分合介在经历其他清洗、矸石脱介还会继续混合送入合介。并将其他阶段的筛选与稀介混合后送至稀介桶内，使稀介原煤继续通过磁选机，精煤矿进入介质桶，尾矿脱泥当作润湿水可以继续使用。此外，气浮选煤是一种投资大、运行费用高的选煤方法，应适当降低煤泥入浮上限，以降低煤泥入浮量。对于浮选粒度为0.3 mm～0 mm 的粗煤泥，0.3 mm 以上的粗煤泥在浮选过程中，由于携带气泡能力不足，容易在尾矿中丢失，造成资源浪费。为了最大限度地回收精煤，保证精煤产量，只有采用粗煤泥重力分选和细煤泥浮选联用工艺，才能最大限度的回收精煤，保证精煤产量。

3.5 脱泥筛选取

在原煤小于0.5 mm 时，考虑到沉浮与灰分性，一般采用3 mm 的脱泥筛，由上述实验可知3 mm～0 mm之间的原煤含泥量较大，将其从原煤中脱去可以极大地减少重介旋流器的工作量，进而减少设备的选取，减少企业运行成本。其次，原煤细粒含量很高，先将其过滤部分，其次再使用RC 煤泥分选机和螺旋分选机组合进行有效分选，以降低运行成本。螺旋分选机的分选上限是3 mm，3 mm 以下的煤进入螺旋分选机，可以最大限度发挥螺旋分选机分选成本低的优势。

3.6 粗泥煤工艺

粗泥煤一般归属于3 mm～0.3 mm，根据轻物质的不同来选取重介旋流器或RC 煤泥分选机精选，螺旋式分选机对密度在1.6 kg/L 以上有效，当主导密度在1.6 kg/L 以下时效率变低。在实际应用中，仅采用螺旋分选机无法产出精品煤，但是其脱硫效果好，操作简单，加工成本与投资成本较低，是3 mm～0.3 mm粗泥首选设备。RC 煤泥分选机与干扰床分选机应用原理相似，主要以原煤密度进行分离，在原煤升流的过程中根据原煤轻重进行分离，但是其不能处理尾矿，而且洗出来的精品煤会混入煤灰，煤灰的含量较高会造成矸石超标，致使资源浪费。因此，将两个设备串联使用，使粗泥原煤直接洗选出精品煤。

3.7 0.6 mm 分级泥煤

RC 型煤泥分选机主要分选的颗粒为4 mm～0.125 mm，在实际应用中，粒度一般在1 mm～0.5 mm之间的分选效果最好，是机器的上下限值的4 倍，而且RC 煤泥分选机对EP 值在0.07～0.09 之间的分选精度较差。此外，设计0.6 mm 粒径的螺旋分选机主要为0.6 mm～0.3 mm 的泥煤做二次分选，使泥煤进一步精选。此外，粗煤泥回收后的溢流和筛下筛下水由浓缩机进入压滤机脱水，再将回收的煤泥转至刮板，再混入末煤产品中，作为循环水存在。

4 结语

本文涉及的实验案例主要以民用为主，而且原煤是属于不粘煤可以应用在发电、发热、重工等应用。通过对原煤的全面分析，确定选煤工艺需要的主要设备，既能有效提高精煤的产量，又能充分保证精煤质量。此外，还需要完善选煤流程，选取组合选煤设备，并针对原煤块大小与粗泥煤分级制定RC 煤泥设备。