屯兰选煤厂重介浅槽分选排矸可行性研究分析

【摘要】针对屯兰选煤厂（以下简称屯选）现有生产工艺及系统中存在的问题，排矸工艺水平和设备处理能力不能满足生产需要，提出技术改造和工艺流程优化方案，并对其进行可行性分析，以及技术改造后取得的经济效益和社会效益。

【关键词】选煤厂；工艺优化；重介浅槽分选机；可行性

0.概述

屯兰选煤厂是1997年建成投产的矿井型炼焦煤选煤厂，原设计入洗原煤能力400万吨/年，采用“跳汰主选、浮选”工艺；2002年以后经过一系列技术改造后，目前采用“动筛排矸、重介—浮选联合工艺”， 实际生产能力可达500万吨/年，主要入洗屯兰矿井的原煤。采用无压三产品重介质旋流器 （3GDMC1200/850A）为主要分选设备，配以其它高效辅助设备， 形成一套简化、高效、可靠、灵活的选煤工艺示范系统。近年来，随着入洗原煤煤质的变差，矸石含量越来越大，生产工艺系统存在的问题越来越明显，严重制约着矿井和选煤厂的生产。为了适应煤矿生产需求和煤质与市场变化，屯选必须进行技术改造，刻不容缓。

1.技术改造的必要性

1.1选煤厂处理能力匹配的需要

屯选经过2002年以后的技术改造后后，原煤实际处理能力可达500万吨/年，随着屯兰矿井开采能力不断提高，老选厂现有的生产能力与矿井的发展已不匹配，尤其是准备车间动筛排矸已经无法满足排矸要求，影响矿井和选煤厂的正常生产，并进一步制约着选煤厂的可持续发展。因此，对屯选进行技术改造十分必要。

1.2选煤厂新工艺发展的需要

选煤厂现有生产工艺为+50mm动筛排矸，50-0mm不脱泥无压三产品重介旋流器分选， -0.5mm煤泥浮选工艺。随着矿井地质条件的变化，煤炭质量逐渐变差，毛煤矸石含量不断增大，目前毛煤中的矸石量已经超过了动筛跳汰机的处理能力。尤其当综采工作面出现地质构造（断层或无炭柱）时，毛煤矸石量进一步加大，动筛处理不过来，常常造成动筛排矸轮卡堵。片矸挤出筛板，或进入原煤，给后续洗选工艺带来困难；或堵塞连通管，直接造成生产影响。矸石带煤损失严重，既造成经济损失，又不利于矸石的后续治理，给破碎机造成一定影响。为改善处理工艺，提高排矸效率，必须对选煤排矸预分选工艺进行技术改造。

1.3提高设备处理效率的需要

随着矿井开采机械化程度的提高，煤质变差，矸石量大，大量煤泥进入重介分选系统，造成导致无压三产品旋流器处理能力下降，重介系统分流量过大，悬浮液密度不稳定，灰分高，介耗增加，职工劳动强度增大，使得选煤厂生产能力严重下降。因此，为提高生产效率，保证入洗原煤质量，提效降耗成为必然，需对选煤厂进行技术改造。

2.技术改造的可行性分析

2.1 煤质分析

屯选的入选原料煤全部来自屯兰矿井应。其中可采煤层主要为 02、2、4、8、9煤层，各煤层结构均比较复杂，夹层矸都有2-4层，顶底板及夹矸岩性多为泥岩和砂质泥岩。屯兰矿井目前开采2煤层和8煤层，其中2煤层为中灰、低硫煤，8煤层为低中灰、中高硫煤。随着井下地质条件及开采工艺的变化，出煤质量逐渐变差，矸石含量大，原煤灰分经常在40%以上。

根据近几个月原煤筛分资料及浮沉资料，综合作出原煤筛分试验报告表（表3.1-1）和50-25mm浮沉试验报告表（3.1-2）。

表3.1-1 原煤筛分试验报告表

表3.1-2 50-25mm浮沉试验报告表

由表3.1-1可知：原煤灰分为45.16%，属于高灰分煤；+25mm矸石量为25.15%，灰分为76.34%，毛煤中矸石较高，为提高洗煤分选效果，需采用处理能力大、排矸效率高的工艺进行原煤排矸，0-50mm各粒级物料含量较为均匀，随着粒度的减小，灰分逐渐下降；0.5-0mm粒级灰分最低，为21.1%，说明矸石不易泥化。50-25mm粒级主导密度为1.3-1.4、1.8-2.0、+2，0g/cm3， 产率分别为 17.56%、11.32%、55.88%，说明50-25mm中矸石含量较大，当分选密度为1.6g/cm3时，浮沉累计产率为73.51%，累计灰分为74.35%。

由表3.1-2可知，当理论分选密度为1.40，2.0g/cm3时，可选性极难选；当理论分选密度为1.5g/cm3时，可选性较难选；当理论分选密度为1.6 g/cm3时，可选性为易选；当理论分选密度为1.8g/cm3时，可选性为中等可选。因此在原煤准备环节，提高矸石预排有利于提高后续洗选生产能力，满足矿井生产，同时进一步降低处理成本。

2.2重介浅槽预排矸分析

2.2.1采用重介浅槽预排矸，预先排除原煤中的块矸石，改善原煤质量，减少三产品重介旋流器矸石入量，提升了三产品重介旋流器处理能力和利用效率，达到增加选煤厂生产能力、降低生产成本的目的。

2.2.2使用重介浅槽预排矸工艺，设置分级脱泥。原煤脱泥后，由于进入重介旋流器中的煤泥含量少，介质分流量可大大减少，从而既可减少进入磁选系统的物料量，又可以稳定介质密度。

2.2.3选前脱泥减少了比表面积大的细颗粒煤泥与重介质悬浮液的接触机会，有利于磁性物的回收，提高了脱介筛、磁选机的工作效率。

2.3重介浅槽分选机工作原理

重介浅槽分选机的主要工作原理是浅槽分选机的分选原理是利用煤和矸石密度的不同在相对静止的重介悬浮液中自然分层。由于浅槽分选机的分选长度一般只有1.6～1.8m，煤和矸石在悬浮液中的停留时间很短，大约是普通跳汰机的1/5～1/8，是动筛跳汰机的1/2～1/3，同时煤和矸石在浅槽内的运动十分平稳，可以认为是相对静态分选，煤和矸石在悬浮液中很少相互挤压摩擦，因此可以最大限度的提高设备的分选精度，减轻分选作业产生的次生煤泥量。

重介浅槽分选机具有以下特点：

①分选精度高，产品回收率高，对煤质、原煤入选量、粒度组成波动等适应性强。由于井下地质条件的变化，矿井的原煤灰分波动较大；另外，井下综采工作面割煤速度的调整、割煤方式发生变化等因素的影响，入洗块煤量也会出现频繁的波动。选用重介浅槽工艺可以充分发挥其适应性强的特点，在入洗块煤数、质量发生变化时，不需对任何操作参数进行调整即可实现正常生产。②分选上限高、分选粒度宽（200-13mm），能有效减少大块矸石及煤的破碎率，降低能耗，对降低最终产品水分有利。③单台设备通过能力大，能及时排除大量矸石，可大大简化工艺环节，减少厂房体积。④自动化程度高，悬浮液密度可自动调节。可实现无人值守，有利于提高劳动生产率。

2.4设计工艺流程

设计生产工艺为：矿井来煤在主井井口房经筛孔为200mm的毛煤分级筛分级后，筛下物经皮带转载后运至新建块煤浅槽分选车间，在车间内经分级脱泥筛（分级粒度25mm）分级、脱泥后分成200-25mm和-25mm两个粒度级，200-25mm进入浅槽分选机分选，-25mm以下作为混煤进入选煤厂后续系统继续分选。200-25mm块煤经浅槽分选机分选成2个产品，块精煤和块矸石，块精煤经脱介、破碎后，掺入-25mm末煤；矸石经脱介后，作为最终的矸石产品。脱泥筛的筛下水，经振动弧形筛、末煤离心机脱水后，也掺入-25mm末煤，振动弧形筛的筛下水、末煤离心机离心液用泵打入选煤厂处理。

2.5工艺系统技术操作说明

屯选实现浅槽排矸系统改造后，矿井原煤经棒条筛分选去除特大矸石，筛下物经皮带转载至浅槽排矸车间，先经过-13mm分级筛分级，筛下物直接进入主厂房；筛上物进入浅槽排矸系统，矸石经矸石皮带输送至矸石山，轻产物经脱水、破碎达到50mm以下后输送进入原煤仓进行后续洗选，主洗工艺不变。

3.效益分析

随着屯兰矿井地质条件的变化，煤炭质量越来越差，毛煤矸石含量不断增大，原来排矸设备动筛不能满足生产需要，常常造成排矸轮卡堵，片矸挤出筛板或进入原煤仓或堵塞连通管，对生产造成影响。同时，由于动筛常处于超负荷运转，系统磨损严重，设备故障率高，配件采购困难，且价格较高，维修成本居高不下，浅槽排矸系统的实施，提高生产能力，简化工艺环节，分选时间短，维修成本低，在满足生产需求的同时降低能耗、节约成本，降低职工的劳动强度，为屯选取得良好的经济效益和社会效益。

4.结束语

经过上述技术方案的改造后，使屯选在选煤行业探索实践新工艺、新方法迈向更深的层次，更加适应目前煤炭市场和煤炭深加工发展的需要，保证选煤厂系统的稳定运行，洗出高质量的炼焦精煤的同时实现清洁生产 ，从而有力地促进了企业的经济发展。

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