雷公山及挖陇沟联合选煤厂原煤可选性的评定

李 梅

(煤炭科学研究总院唐山分院,河北唐山 063012)

雷公山、挖陇沟两对矿井隶属于贵州世纪资源勘查开发有限责任公司，生产的原煤煤种为无烟煤，主要市场方向为电煤，供应给邻近的黔北火电厂(装机容量1200MW)和黔西火电厂(装机容量1200MW)。雷公山、挖陇沟矿井可采煤层有6层，可采煤层厚薄不一，加上矿井开采中顶、底板及夹矸的混入，使煤质波动大、原煤质量差，矿井原煤直接销售，难以满足电厂用煤要求(Qnet,ar>5000kcal/kg)。因此，雷公山、挖陇沟两矿井需要建设配套的选煤厂对原煤进行洗选加工，同时选煤厂可生产市场价格高于电煤的块精煤产品(50～30mm洗中块、30～13mm洗小块)。因此，公司根据自身发展及产品市场的需要，为了满足用户对煤炭质量的要求，合理利用煤炭资源，提高企业的经济效益，提出建设与雷公山和挖陇沟两对矿井相配套的1.20Mt/a选煤厂。

1 煤源及储量

煤源：选煤厂入选原煤主要来自雷公山、挖陇沟两对矿井。两矿井原设计能力均为0.45Mt/a，煤源不足部分外购周边地方煤矿原煤。

储量：挖陇沟矿井含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l)，开采其中的2、5、9、13、14、15共六层煤，开采深度为+1200m～+500m。井田范围内共有煤炭资源/储量为51000kt，其中：2#煤层平均厚0.89m、资源/储量7390kt；5#煤层平均厚0.84m、资源/储量6670kt；9#煤层平均厚1.39m，资源/储量12120kt；13#煤层平均厚1.24m，资源/储量8230kt；14#煤层平均厚1.24m，资源/储量5930kt；15#煤层平均厚1.69m，资源/储量10660kt。硫份>3%的资源量13320kt。全矿井设计可采储量为24182kt。

雷公山矿井含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l)，开采其中的2、5、9、13、14、15共六层煤，开采深度为+1200m～+600m。井田范围内共有煤炭资源/储量为68510kt，其中：2#煤层平均厚1.11m、资源/储量10060kt；5#煤层平均厚1.0m、资源/储量9730kt；9#煤层平均厚1.91m，资源/储量19770kt；13#煤层平均厚1.44m，资源/储量14540kt；14#煤层平均厚1.05m，资源/储量5330kt；15#煤层平均厚1.12m，资源/储量9080kt。其中硫份>3%的资源量15390kt。全矿井设计可采储量为32615kt。

2 煤质特征

2.1 煤层概况

挖陇沟井田位于黔西县北东部，隶属黔西县花溪彝族苗族乡和中建苗族彝族乡管辖，其地理座标为：东经106°18′00″～106°19′45″；北纬27°13′15″～27°18′45″。井田形状为南北走向的长条形，南北长约5km，东西宽约1～2km，面积为7.503km2。

雷公山井田位于黔西县北东部，隶属黔西县花溪彝族苗族乡和中建苗族彝族乡管辖，其地理坐标值为：东经106°18′00″～106°19′45″，北纬27°16′00″～27°18′45″。井田形状大致为南北走向的长条形，南北长约5km，东西宽约1～2km，面积约8.168km2。

挖陇沟、雷公山井田内的煤系地层同为二叠系上统龙潭组(P3l)，由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤层、黏土岩及石灰岩构成的韵律层组成。挖陇沟井田内的煤系地层厚150～190m，含煤13～17层，煤层累计总厚10.19～12.13m，平均11.29m，含煤系数6.23%；雷公山井田内的煤系地层厚160～220m，含煤13～17层，煤层累计总厚10.19～12.13m，平均11.29m，含煤系数6.23%。两井田可采煤层均为6层，自上而下分别编为2、5、9、13、14、15#煤，可采煤层总厚7.38～7.59m，可采煤层含煤率3.45%，井田内煤层倾角变化不大，一般为30°～34°，属倾斜煤层。两井田区内煤层顶板多数为页岩及泥岩，其稳固性均较差，开采时一般均需支护；15#煤层部份地段间接顶板虽是灰岩，但直接顶板为页岩，其稳定性也是较差的。煤层底板则多为黏土岩，遇水易产生膨胀而出现“底臌”现象。

2.2 煤岩特征

2.2.1 宏观煤岩特征

宏观煤岩类型：14#、15#煤层多由暗淡型煤条带组成，且含较多黄铁矿颗粒；9#、13#煤层多由半亮型煤条带组成；而2#、5#煤层则多由半亮及半暗型煤条带相间组成。

2.2.2 微观煤岩特征

本井田煤层的镜煤反射率，由上部煤层至下部煤层有逐渐增高的趋势，说明煤的变质程度由上至下逐渐增高；显微硬度值亦显示下部煤层比上部煤层大，也说明煤的变质程度由上至下逐渐增高；煤的变质程度总体属无烟煤Ⅶ1阶段；煤的变质因素推测为区域变质。

2.3 物理性质

挖陇沟、雷公山井田内，各可采煤层均呈黑色，沥青-玻璃光泽。外观2#、5#煤层多呈小碎块状，9#、13#煤层多呈粉末状，14#、15#煤层多呈片状。各煤层的容重为：2#煤层1.53t/m3，5#煤层1.54t/m3，9#煤层1.485t/m3，13#煤层1.57t/m3，14#煤层1.58t/m3，15#煤层1.58t/m3。

2.4 化学性质

2.4.1 水分(Mad)

挖陇沟井田可采煤层空气干燥基平均水分为1.12%～1.93%。其中，2#煤层水分最低，为0.06%～2.10%，平均1.12%；5#煤层水分最高，为0.47%～3.15%，平均1.93%。

雷公山井田可采煤层空气干燥基平均水分为1.43%～2.11%。其中，9#煤层水分最低，为 0.73%～3.01%，平均1.43%；14#煤层水分最高，为 0.97%～4.02%，平均2.11%。

2.4.2 灰分(Ad)

挖陇沟井田可采煤层干燥基灰分为21.02%～31.04%，属中灰煤～中高灰煤；其中，2、5、9、13、14、15#煤层的干燥基平均灰分，分别为：25.00%、21.02%、22.69%、21.59%、31.04%、27.58%。

雷公山井田可采煤层干燥基灰分为20.80%～30.50%，属中灰煤～中高灰煤；其中，2、5、9、13、14、15#煤层的干燥基平均灰分，分别为：29.24%、20.80%、22.65%、24.82%、30.50%、23.85%。

挖陇沟井田可采煤层浮煤干燥基平均灰分为12.37%～15.53%。雷公山井田可采煤层浮煤干燥基平均灰分为11.68%～16.63%。雷公山煤矿生产煤样浮煤(-1.5kg/L)干燥基灰分为8.29%，硫分1.38%，浮煤回收率仅有24.13%。

从灰分指标分析可以看出，挖陇沟、雷公山井田煤质波动很大，原煤质量很不稳定。

2.4.3 硫分(St,d)

挖陇沟井田可采2、5、9、13、14、15#煤层的平均硫分，分别为：5.04%、1.29%、1.52%、1.97%、4.75%、1.77%。

雷公山井田可采2、5、9、13、14、15#煤层的平均硫分，分别为：5.32%、0.80%、1.52%、2.03%、4.86%、1.99%。

从各煤层硫分分布来看，挖陇沟、雷公山井田2、14#煤层属高硫煤，其余煤层属低硫～中高硫煤层。

雷公山煤矿生产煤样原煤硫分为2.29%，属于中高硫煤。原煤中无机硫铁矿硫含量为1.69%，占全硫73.80%；有机硫含量为0.58%，占全硫的25.33%。鉴于硫分形态这种组成特点，说明煤中的硫通过洗选加工可以大大降低，达到有关产品质量要求。

2.4.4 挥发分

挖陇沟可采煤层干燥无灰基挥发分平均为7.10%～10.44%；雷公山可采煤层干燥无灰基挥发分平均为8.04%～10.92%。可采煤层挥发分属特低挥发分煤～低挥发分煤。

2.4.5 发热量

挖陇沟井田可采煤层发热量(Qnet,d)平均为22.61%～26.83MJ/kg；雷公山井田可采煤层发热量(Qnet,d)平均为22.61～26.83MJ/kg；可采煤层发热量属中发热量煤～中高发热量煤。雷公山煤矿生产煤样的发热量(Qgr,d)为21.64MJ/kg，属中发热量煤。

可以看出，挖陇沟、雷公山井田可采煤层煤质变化范围大，发热量不稳定；若不进行洗选加工，煤炭产品发热量等指标难以得到保证。

3 原煤可选性

3.1 煤质分析

挖陇沟、雷公山井田可采煤层原煤均属于无烟煤3#。原煤灰分以高灰分煤为主，中高灰煤次之。各煤层硫分属低中-中高硫煤，其中2、14#煤层属高硫煤层，硫的赋存状态以硫化铁硫为主。由于缺少相关煤质资料，采用具有代表性的雷公山煤样进行煤质分析。

原煤属3#无烟煤，灰分36.1%，为高灰分原煤，挥发分为6.84%。原煤中全硫为2.29%，为高硫煤。见表1。

表1 雷公山煤矿煤质检测报告表

3.2 筛分资料分析

自然级筛分试验报告表，见表2；破碎级筛分试验报告表，见表3；综合级筛分试验报告表，见表4。

由筛分表2、表3、表4可以看出：

1) 原煤灰分为36.10%、硫分为2.61%，属高灰高硫煤。而1.5kg/L浮煤硫分为1.38%，说明原煤硫份主要附着在高密度物内，在洗选降灰的同时，可以降低精煤和电煤的硫分。

2)+50mm粒度级含量为19.204%，灰分为47.11%，硫分为3.64%；可见矸石含量为5.476%，矸石含量和硫分均较高。

3)原生煤泥量为13.751%，灰分为23.63%，原生煤泥量不大，灰分较临近粒度级低，说明煤质易碎。

4)除13-6mm粒级含量为6.425%外，其余各粒级含量比较接近，说明原煤粒度分布比较均匀；随着粒度的减小灰分逐渐降低，说明煤质易碎。

5)-13mm原煤累计产率为48.76%，累计灰分为29.68%，累计硫分为1.86%，发热量为5134.1kcal/kg，已能满足发电用煤的要求，具备筛分末原煤不入选的条件。在后续工艺中，可以将-13mm筛下原煤直接作为电煤产品，简化选煤厂分选工艺系统，同时减轻后续煤泥水处理负荷。如果煤质变差，就将-6mm筛下原煤直接作为电煤产品。

6)破碎级各粒度级灰分均>45%，且硫分也较高，因此破碎级中-13mm粒级不能直接掺入电煤产品中。因此，后续工艺中，破碎级中-13mm粒度级原煤必须进入分选系统，降灰降硫后再掺入到电煤中。

表2 原煤筛分试验报告表

表3 破碎级筛分试验报告表

表4 综合级筛分试验报告表

3.3 浮沉资料分析

50～0.5mm原煤(校正后)浮沉实验综合表，见表5；入选原煤(校正后)浮沉实验综合表，见表6。由浮沉综合表5、表6可以看出：

1)50～13mm粒度级中，<1.5 kg/L低密度级产率为33.49%，灰分为11.64%，灰分较低；中间密度级，1.5kg/L～1.8kg/L产率占22.73%， >1.8 kg/L高密度级物产率为38.21%，灰分73.94%，高密度级和低密度级含量较高；

2)50～13mm粒度级，浮沉煤泥灰分为52.29%，高于50-13mm原煤灰分40.47%，说明矸石存在泥化现象。

表5 50～0.5mm原煤(校正后)浮沉实验综合表

表6 入选原煤(校正后)浮沉实验综合表

3.4 泥化试验分析

为了进一步了解雷公山煤矿生产煤样矸石的泥化程度，贵州煤田地质局试验室进行了泥化程度试验报告，结果见表7。

表7 泥化程度试验报告

依据行业标准《选煤厂 煤伴生矿物泥化程度评定(MT/T1075-2008)》，500μm试验筛筛下物质量分数W500=10.07%>1.0%。根据泥化比可划分出雷公山煤矿生产煤样矸石泥化程度为：中泥化程度(MDW)。

3.5 可选性评定

入选原煤可选性曲线，见图1。

图1 入选原煤可选性曲线

经产品预测，当电煤灰分为30.86%(要求产品灰分<32%)时，浮物累计(洗中块、洗小块、

洗末精煤累计)灰分为17.40%。由入选原煤可选性曲线图1可以看出：当浮物累计灰分为17.40%,此时理论浮物产率为57.5%，此时理论分选密度为1.74kg/L，δ±0.1含量(扣除低密度-1.50g/cm3计算)19.55%。依据煤炭可选性标准GB/T16417-1996，属中等可选煤。

4 结语

雷公山矿井、挖陇沟矿井及外购煤均为无烟煤，配套建设选煤厂是煤炭生产企业提升产品质量，提高企业经济效益，适应激烈的市场竞争的需要。

[1] 重庆地质矿产研究院，重庆煤炭质量监督检验站. 雷公山煤矿《筛分浮沉试验报告》[R].2011.

[2] 中煤科工集团重庆设计研究院. 贵州世纪资源勘查开发有限责任公司挖陇沟选煤厂可行性研究报告[R]. 2011.

[3] 贵州世纪资源勘查开发有限责任公司.雷公山及挖陇沟联合选煤厂设计招标招标文件[Z]. 2012.