煤矿加工利用方略探究

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本文作者：胡修林作者单位：重庆能源集团南桐矿业贵州渝能矿业公司

鸭溪电厂装机容量为4×300MW机组，目前只有3台机组发电，还需要1Mt/a的电煤才能满负荷发电;即将建成的桐梓电厂容量为2×600MW机组，年需要煤炭3.5Mt。鸭溪、桐梓两个电厂共需电煤4.5Mt/a，可见电煤市场稳定可靠。但是电煤价格较低廉，不利于矿业公司经营发展。根据国家产业政策和贵州省“十二五”煤炭产业发展规划，确定了以煤炭洗选为源头，气化为先导，高效、洁净燃烧与发电为重点，以煤炭转化和污染控制为重要内容的产业发展方向。随着煤炭生产企业产能逐步释放和贵州省内多家煤化工企业的陆续建成投产，无烟煤精煤和发电用煤均具有广阔的市场前景。根据用户调查情况分析，无烟精煤市场分为中块、细块、末精煤，并且以化工用煤为主。

煤质特征

1化学性质

根据地勘资料，该煤属于3号无烟煤，中硫、中灰分煤层，但是由于煤层构造复杂，厚薄变化大，采用机械化采煤，原煤的灰分高达40%。根据筛分浮沉资料，将原煤灰分采用储量法进行校对后，原煤硫分是2.50%。

2煤炭的粒度特性

该矿原煤粒度特性见表1和表2，从表中可以看出，该煤样主导粒级为13～6mm，含量为17.88%，灰分40.18%;随着粒度的减小，灰分增加，说明煤质较硬;小于0.5mm粒级灰分增高，说明矸石易泥化;各粒级硫分比较接近，没有明显变化规律。由此可见，通过筛分降灰降硫意义不大，洗选加工才是降硫最有效、最经济的途径。

3煤炭的可选性

柿花田煤矿50～0.5mm级原煤浮沉试验结果见表3，参照煤炭可选性评定方法(GB/T16417－1996)，理论分选密度小于1.7kg/L时，以扣除沉矸(大于2.0kg/L)为100%计算±0.1含量;理论分选密度等于或大于1.7kg/L时，以扣除低密度物(小于1.5kg/L)为100%计算±0.1含量。计算结果见表4，柿花田煤矿原煤的分选密度在1.7kg/L及其以上时，原煤50～0.5mm综合级的可选性为易选或中等可选。

产品结构及方案比较

根据用户需求，结合煤炭市场价格走势，为了实现企业效益的最大化，选煤厂产品应以生产优质化工精煤为主，电煤次之，并对部分矸石进行综合利用。加工利用方案对比见表5，从表中可以看出，方案2年销售收入比方案1增加1598.3万元，方案3比方案2多1188.58万元。因此，推荐采用方案3。根据对用户的调查结果，化工精煤的发热量要求大于25.08MJ/㎏，但是由于选煤加工产品中末精煤的水分在14%以内，而块精煤的水分在10%，水分对发热量的影响较大，因此末精煤的灰分控制在13%以内、块精煤的灰分控制在16%以内即可满足用户对发热量的要求。从表5可以看出，按照方案3，各产品所占比例为中块精煤占7.92%，小块精煤占7.09%，末精煤占27.87%，电煤占29.42%，矸石占27.70%。

选煤工艺

1分级粒度的确定

毛煤首先进行50mm分级，大于50mm粒级经手选除杂后破碎到小于50mm。小于50mm粒级原煤进入SKT型数控跳汰机分选，生产出精煤、中煤、矸石三种产品。精煤脱水后，分为小于13mm粒级末精煤、13～25mm粒级小块精煤、25～50mm粒级中块精煤;中煤脱水后破碎到小于25mm与压滤煤泥一起作为电煤;矸石脱水后根据电厂需求情况，必要时部分矸石破碎后掺入电煤，多余矸石上山或作为煤矸石电厂的发电用煤。

2分选密度的确定

虽然原煤灰分比较高，但是小于1.5g/cm3的低密度煤灰分较低，能够生产出灰分不大于13%的精煤和灰分不大于45%的电厂用煤。生产灰分小于13%、硫分小于1%的德士古气化炉用煤时，分选密度为1.7kg/L;加工发热量大于25.08MJ/kg的化工精煤时，灰分控制在16%以内即可，此时原煤可选性仍为易选，分选密度为1.80kg/L。根据鸭溪电厂结算体系，灰分控制在45%、发热量在15.47MJ/kg时，中煤产量较高，效益最佳。因此确定电煤产品的灰分为45%。

3选煤工艺的确定

根据煤种、煤质及用户对产品的需要，同时也考虑到同类选煤厂的生产实践和本厂的技术情况确定选煤工艺。柿花田煤矿选煤厂生产的块精煤作为民用燃煤或化工用煤，末精煤可以作化工用煤或高炉喷吹煤，混煤作为发电用动力煤。目前常用的选煤方法有重力选煤、浮选等。由于小于0.5mm粒级含量低，并且矸石易于泥化，本着尽量早收的原则，确定小于0.5mm粒级不设浮选工艺。而重力选煤又包括跳汰选、重介质选和复合风力选等方法。干法风力选煤多布置于室外，这是因为粉尘污染较重，噪音高，分选精度低;夏季柿花田煤矿的毛煤水分高，容易堵塞分选床面的风孔，分选效果差。重介选煤分选精度高，是目前最为有效的选煤方法，但其工艺系统复杂，操作管理难度大，基建投资和生产成本高。因此，对于规模较小的动力煤选煤厂，一般不采用。重介质选通常适用于难选煤和极难选煤，柿花田的煤分选密度在1.70g/cm3及以上时，属于易选煤或中等可选，采用重介质选不经济。跳汰选煤是目前动力煤选煤厂普遍采用的选煤方法，系统简单，操作方便，易于管理，产品质量较易保证，基建投资和生产成本较低，对煤质变化适应性强，适用于中等可选和易选煤的分选。综上所述，结合入厂原煤煤质特征、产品用途及操作管理技术能力，本厂不宜采用浮选、重介质选和风选等选煤方法，而应采用系统简单、生产实践经验丰富、操作管理方便的跳汰选煤方法。

效益

由表5可知，采用全级跳汰+压滤选煤工艺，精煤产率42.88%，年产精煤19.296万t、电煤13.223万t。其中中块3.566万t、小块3.190万t、末精煤12.541万t，中块、大块精煤市场价1200元/t，小块1000元/t，末精煤900元/t，则精煤销售收入是:3.566×1200+3.190×1000+12.541×900=18756.1(万元)。电煤价格373元/t，电煤收入是13.223×373=4932.18(万元)。与方案1简单筛分后手选相比，总销售收入增加了2786.88万元。因此柿花田煤矿采用该综合加工利用技术具有显著的经济效益。

结论与建议

柿花田煤矿的煤炭属于3号无烟煤，原煤浮沉试验结果表明，生产灰分小于13%、硫分低于1%的化工精煤或钢厂高炉喷吹用煤时，煤炭属于易选煤，因此选择SKT跳汰选煤工艺技术上是可行的，并且符合国家产业政策，工艺简洁、实用，设备先进、自动化程度高，洗水实现了闭路循环，清洁化生产，符合环保要求。水源、电源充足，交通运输方便;选煤工艺简单、灵活、可靠;精煤分为中块、小块和末精煤，分别销售给不同的用户，适销对路。产品质量能够得到有效控制，满足用户质量要求;并具有建设时间短、见效快、投资省、调试时间短、总体运行费用低的特点。