本文節選自河南能源化工集團采購公司張振紅教授級高工發表在《煤炭加工與綜合利用》期刊2021年第5期上的“基于干濕工藝結合的選煤廠改造方案探討與實踐”一文，內容有刪減，配圖根據文章內容斟酌選取。論文闡述了新田礦選煤廠由于末精煤正常發熱量28.43MJ/kg以上，超過黔希化工原料煤發熱量24.25～25.93MJ/kg的指標要求。該廠結合原煤煤質、現有重介生產系統、干法選煤技術制定解決方案，提出首先利用洗末精煤與篩末煤摻配方式，使末煤發熱量滿足當前黔希化工原料煤的需求；然后采用干法選煤工藝預排矸+濕法末煤重介分選+末煤摻配的生產工藝，同時加強原煤水分控制，實現持續穩定地生產滿足黔希化工原料煤指標要求的目標。

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新田煤礦隸屬于河南能源化工集團(簡稱“河南能源”)貴州豫能投資公司。新田選煤廠與礦井配套建設、同時投產。選煤廠設計能力1.20Mt/a，采用塊煤重介淺槽+末煤脫泥無壓給料三產品重介旋流器+粗煤泥TBS+細煤泥浮選和尾煤濃縮壓濾回收的聯合工藝，原設計主要產品為無煙洗塊煤用于合成氨造氣、洗末精煤供應高爐冶煉噴吹、篩末煤作為火力發電燃料。

貴州省電煤保供政策規定:發熱量以20.91MJ/kg為基準，1MJ/kg單價為16.67～21.43元/t。黔希煤化工燃料煤要求發熱量大于18.82MJ/kg，原料煤發熱量24.25～25.93MJ/kg，1MJ/kg單價為28.57元/t左右。因受礦井產量規模較小與運輸條件限制，新田選煤廠以生產洗塊煤和篩末煤為主，為滿足內部化工原料煤需要，2018年3月份才開始正式啟動末煤洗選系統生產末精煤，但末精煤屬于低灰、高發熱量產品，正常情況下發熱量28.43MJ/kg以上，而黔希化工使用原料煤發熱量為24.25～25.93MJ/kg。為實現正常供應化工原料煤，對選煤廠生產系統進行全面剖析，并結合選煤技術發展現狀尋求解決方案。

1、選煤廠生產系統存在的問題

1.1重介系統難以直接生產高灰精煤

新田煤礦生產煤樣浮沉試驗數據顯示，低密度和高密度含量多、而中間密度含量較少，理論上通過調節分選密度可適當提高末精煤灰分。當分選密度由1.58g/cm3提高到1.7g/cm3，發熱量由29.69MJ/kg降到28.02MJ/kg，如提高到1.85g/cm3，±0.1含量為3%左右，發熱量可降低到26.34MJ/kg，密度調節對發熱量的影響明顯鈍化、且僅僅理論推算，實際無法操作。因中煤含量少，即使全部摻入對精煤灰分提高也不明顯，僅僅通過調節分選密度提高產品灰分難以達到化工用煤發熱量低于25.93MJ/kg的要求。該廠塊煤采用塊煤重介淺槽、末煤洗選系統無壓脫泥三產品重介旋流器分選，由于無煙塊煤售價較高，末煤系統實際入選粒度級為0.5～10mm，入洗原料煤浮沉試驗數據見表1。

1.2末煤分選能力受煤泥水系統制約

1.2.1原煤灰分較設計資料倍增，末煤實際分選能力降低

新田礦選煤廠設計時采用的煤樣為同一礦區石橋礦生產的煤樣(M4和M9煤層)。石橋礦M4原煤平均灰分為19.69%，M9原煤平均灰分為17.46%。但新田礦實際生產的M4原煤加權平均灰分為41.02%，選煤廠設計處理能力為227t/h，實際僅為80～100t/h，處理能力降低50%以上。

1.2.2原煤水分高、矸石泥化嚴重，煤泥水系統成為制約生產的瓶頸

設計選用石橋煤礦的M4和M9煤頂板、夾石、底板進行泥化試驗，泥化比值平均為1.10%；新田煤礦原煤中夾矸、矸石主要成分為泥巖，矸石泥化比為21.37%，大于20%。根據《選煤廠煤伴生礦物泥化程度評定》(MT/T1075－2008)判定，矸石為高泥化程度。設計濃縮機入料濃度不高于80g/L，循環水濃度不高于40g/L，底流濃度不低于300g/L。實際濃縮機入料濃度平均高達276g/L，循環水濃度平均高達187g/L，底流濃度只有240g/L。經試驗觀察，一旦入料濃度達到或超過150g/L，煤泥基本不再沉降，直接制約正常生產，甚至造成濃縮機壓耙停產。礦井正常無煙煤原煤水分一般不高于7%，但因新田礦受地質條件和管理因素影響，原煤水分常常超過10%、甚至14%以上，矸石泥化更為嚴重、煤泥水處理系統不堪重負，維持塊煤重介淺槽分選系統正常生產都十分困難，因此，矸石泥化問題亟待解決。

2、解決方案

2.1通過優化選煤生產組織，暫時滿足生產化工原料煤要求

結合礦井煤質與選煤廠煤泥水系統運行情況，在保證正常分選前提下，首先將重介旋流器一段分選密度高調節到1.60g/cm3，末精煤發熱量可控制在27.60MJ/kg左右，然后將數量不多的中煤全部摻入到末精煤以降低發熱量，之后按比例摻入部分篩末煤。中煤平均產率5%、發熱量20.91MJ/kg，末精煤產率28%、發熱量27.60MJ/kg，中煤全部摻入末精煤發熱量26.58MJ/kg；在末煤膠帶上增設卸料器，將部分末煤與摻入過中煤的末精煤再次按比例摻配，通過末煤部分入洗與部分摻配，暫時滿足化工用煤質量要求。

2.2嚴格控制原煤水分，提高選煤系統處理能力

本著“凡能通過管理解決的問題、就不靠投資解決”的原則，系統分析礦井采煤過程中造成原煤水分偏高原因與可能的治理措施。經過切實有效治理，2018年10月前后半月實際情況發生了很大改變，原煤質量對比見表2。

由表2可知，下半月比上半月原煤平均水分降低了2.07個百分點；上半月因原煤水分高，系統小時處理量低，為保證礦井原煤全部洗選，選煤廠采取早班檢修，中、夜班兩班生產，由于開機時間延長，造成設備磨損加劇，故障明顯增加，對檢修維護的要求更高，同時受制于檢修人員不足，且備品備件采購不及時，造成部分設備帶病運轉，洗煤生產影響時間也相應增多；下半月原煤煤質情況好轉，采取早班檢修、中班生產，設備運行時間縮短，檢修人員能及時對設備維護保養，大大減少了設備故障，延長了設備安全平穩和有效運行時間。下半月系統處理量為206.27t/h、比上半月增加了120.29t/h，同比提高了140%。

前半月因原煤水分高、發熱量偏低，篩末煤摻配比例低，加之用于摻配的篩末煤水分偏高且粘濕，嚴重影響化工原料煤煤質，上半月只能主要生產篩末煤。下半月原煤水分低、發熱量提高，篩末煤摻配比例高，產品水分容易控制，下半月主要生產高價位的化工原料煤，相對上半月增收126.7萬元。同時隨著煤質轉好，噸煤電耗、藥劑消耗、介耗、材料配件與人工成本分別降低1.32元、0.15元、0.4元、1.4元與0.58元，合計3.85元/t。按原煤產量為0.60Mt/a，通過控制原煤水分，1a就可節約成本60×3.85=231萬元。

2.3生產工藝系統改造方案優化

2.3.1擴建煤泥水系統，滿足正常生產需要

為解決生產瓶頸問題，設計單位提出煤泥水系統擴能改造方案。該方案新建壓濾車間，增設5臺快開壓濾機(F=600m2)，并對濃縮機底流泵管路以及循環水管路、煤泥運輸管路等進行相應改造，概算投資約1850萬元。

考慮到該方案改造周期長、投資高，且僅僅擴壓濾系統，而煤泥濃縮能力仍將制約系統處理能力的提升。同時，考慮選煤廠產品結構變化，煤泥浮選已沒必要，經過論證決定在基本不增加投資情況下，把現有2臺精煤壓濾機改為壓濾煤泥，提高一倍處理能力且易于實施。

2.3.2通過入洗原料煤預排矸，提高處理能力

采用復合干選預排矸可有效降低煤炭灰分，提高入選原料煤質量、減少末煤分選系統矸石量，特別當矸石易泥化時，可有效降低煤泥水系統負荷，提高處理能力。如安徽淮北礦區在6對礦井通過干選預排矸，原煤灰分平均降低4個百分點，排矸率約為10%。永煤嵩山礦原煤粒度組成中小于13mm粒級占92.45%，實施FGX－24系統后產品發熱量平均提高3.37MJ/kg。龍門礦入選原煤發熱量17.70MJ/kg、硫分1.49%，通過FGX－12干選后精煤發熱量平均提高3.93MJ/kg，硫含量降幅0.5個百分點以上。為此，新田選煤廠取末煤煤樣做干選試驗，試驗結果見表3。干選系統在新田礦的試生產結果見表4

如果表3中前三段產品合并為精煤，則精煤產率為81.46%，低位熱值為22.15MJ/kg，與原煤相比，選后灰分降低5.78個百分點，低位發熱量提高2.08MJ/kg。隨后經過充分論證后，實施了干選項目，總投資390余萬元。由表4看出，新田礦復合干選系統試生產期間入選末煤水分平均7.4%，平均排矸率在6.5%，矸石灰分76.75%，精煤發熱量平均提高1.53MJ/kg，同時隨著入料水分變化，分選效果有相應變化。在第二次工業性試驗時，煤樣水分5.8%，選后發熱量提升2.46MJ/kg，矸石產率為10.71%，灰分高達81.84%。可見，入選末煤水分較低時分選效果更好。因為試生產與工業性試驗入料水分的差異，分選效果出現差異。同時試生產結果顯示，通過干選降低含矸率，可有效減少進入水洗系統矸石量以及遇水泥化量，且在不出中煤的條件下，干選精煤已經接近煤化工原料煤質量指標要求。

按照試生產結果計算得出:要達到化工原料煤發熱量24.25MJ/kg的要求，干選前洗末精煤與篩末煤摻配比為42∶58、干選后洗末精煤與篩末煤摻配比為24∶58。通過干選所用末精煤量大幅減少，篩末煤量大幅增加，末煤洗選車間生產負荷大大降低，煤泥水系統負荷壓力大的難題也隨之迎刃而解，可有效提高化工原料煤生產供應能力。干法預排矸提質+濕法重介末煤分選聯合工藝合計投資不到400萬元。當礦井地質條件轉好，原煤灰分較低時，末煤車間生產負荷將會更低，煤泥水處理系統壓力將更小，篩末煤僅僅通過干選就可直接滿足化工原料煤質量要求，選煤廠運行成本將會更低。

2.3.3優化化工煤指標與預先排矸相結合

黔希煤化工投產初期確定原料煤低位發熱量24.25～25.93MJ/kg，為緩解供需矛盾、拓寬進煤渠道，將通過降低原料煤價格來降低綜合成本，對不同質量的原料煤性價比進行試驗。參照集團公司其他化工企業生產實際，原料煤發熱量在22.30MJ/kg左右就可以滿足生產要求；結合新田礦原煤質量與干選試生產實際情況，通過采用干法選煤預排矸提高末煤質量，可直接滿足化工原料煤需求的生產時間更長，僅僅在煤質很差的較短時間段啟動末煤重介分選系統且僅末煤部分分選，洗出的末精煤與末煤摻配，形成以干選為主、末煤重介濕法加工為補充的洗選加工格局，從而有效降低系統改造投資規模與改造難度，降低綜合運行成本。

3、結語

新田礦選煤廠首先結合煤質、重介洗選系統運轉狀況與化工原料煤質量要求，采用提高分選密度、中煤摻配、末煤部分入洗與部分摻配等方案，滿足當前化工原料煤質量要求，并實現部分供應，年新增經濟效益約2539萬元；然后采用干法分選提質+濕法末煤重介分選+末煤摻配工藝，實現化工原料煤的穩定保障供應；同時，嚴格控制原煤水分，采取可行措施，保證干選系統正常運行，而且避免矸石泥化對濕法選煤正常生產的影響，并可有效減少對礦井煤炭運輸設備損害和大量的環境衛生工作量。