适用于炼焦煤选煤厂技术经济考核的四项指标

韩万松，闫锐敏，庾朝富，李瑞和，吴大为

(北京国华科技集团有限公司，北京 101300)

适用于炼焦煤选煤厂技术经济考核的四项指标

韩万松，闫锐敏，庾朝富，李瑞和，吴大为

(北京国华科技集团有限公司，北京 101300)

根据GB/T15715《煤用重选设备工艺性能评定方法》中对错配物的定义，提出了适用于炼焦煤选煤厂技术经济考核的四项指标。这四项指标均可在两级浮沉(快浮)试验数据基础上，通过结合重力分选的精煤、中煤和矸石产率及相应灰分，简便、精确地计算出来，从而为选煤厂技术经济考核提供了方便。

精煤带矸污染率；中煤带精损失率；中煤带矸污染率；矸石带煤损失率

我国炼焦煤选煤厂均采用重力选煤设备作为主选设备。在以前传统的选煤生产中，需要定时或不定时地对原料煤、精煤、中煤和矸石进行快速浮沉试验(简称快浮)，以此来指导岗位司机操作；随着选煤管理水平的进步，这些快浮结果(或其中某些项)不但成为岗位司机的操作依据，也逐渐成为班、组、车间的考核指标；发展至今，还演变出以下一些技术经济考核指标：①上级主管部门对选煤厂的业绩考核指标；②新建选煤厂投产时，甲方对乙方的验收考核指标；③营运总承包时，业主对承包方的效益考核指标。

选煤厂常用的四个指标有精煤带矸量、中煤带精量、中煤带矸量和矸石带煤量。那么，根据这四个指标可否来判断选煤生产过程的优劣呢？在此提出两个问题：①有两个选煤厂，其中甲选煤厂中煤带精量为12.04%，乙选煤厂的中煤带精量为9.53%，按照中煤带精量来衡量，是否可以判定乙选煤厂的精煤损失少一些呢？②甲选煤厂中煤带矸量为4.25%，乙选煤厂却为19.32%，按照原料煤中矸石量来评定，是否可判定甲选煤厂的矸石污染少一些呢？实际上，这两个问题的答案都是否定的。因为重选各产物的快浮指标没有确切地反映出原料煤的密度组成，也没反映出精煤、中煤和矸石之间的比例，因而不能定量地、全面地反映出分选过程的优劣，因而不宜作为选煤厂的重要考核指标。因此，重选产物快浮指标始终没有作为工艺效果的评定指标而被列入GB/T15715《煤用重选设备工艺性能评定方法》中。

GB/T15715《煤用重选设备工艺性能评定方法》是将总错配物含量这项指标定为“视需要选用的指标”，其实它是一项科学严谨的指标，它定量地将入料、产物的密度组成与各分选产物的产率联系在一起，从轻、重产物的污染或损失的角度出发，来综合评定设备的分选完善程度。但要想得到此指标，必须事先进行重选设备检测，根据试验数据绘制分配曲线，再查出分配密度，因此该方法在实用性、简便性上与人们的需求存在很大差距。

重力分选的过程是物料依据密度差异大小，按概率进行分选的过程，所谓的分配密度只是表征重选设备在检测期间，物料进入轻、重产物概率皆为50%时的密度。在生产中分配密度不是固定值，而是随着原料煤煤质、产品质量指标、操作人员的技术经验等因素随机波动。还需指出的是，重选设备检测是一项系统工程，需要较多的人力、物力、时间以及较高的试验技术水平，在选煤厂是无法频繁进行的，甚至某些选煤厂投产多年都没进行过一次检测。因此，笔者在此提出以快浮试验数据为依据的精煤带矸污染率、中煤带精损失率、中煤带矸污染率、矸石带煤损失率四项指标。

1 四项指标

以三产品重介质旋流器为例，笔者认为可用Bkg/L和1.80 kg/L分别取代总错配物中一、二段的分配密度。凡1.80 kg/L密度级的产物则称之为“矸”。

现以表1中甲选煤厂的原料煤、精煤、中煤和矸石的两级浮沉资料作为案例，对四项指标逐个进行介绍并计算。

表1 五座选煤厂的两级浮沉数据及四项考核指标表Table 1 Data of two stage float-and-sink test and four evaluation indexes of coal preparation plant %

注：甲、乙选煤厂B=1.40 kg/L，丙选煤厂B=1.50 kg/L，丁选煤厂B=1.60 kg/L，戊选煤厂B=1.65 kg/L。

1.1 精煤带矸污染率CP′矸

精煤带矸污染率CP′矸的定义为污染到精煤中的>1.80 kg/L密度级的矸石占原料煤中该密度级的百分比值，即>1.80 kg/L密度级的矸石分配在精煤中的概率，其计算式为：

(1)

式中：γ精为精煤产率，%；γ精>1.8为精煤中>1.80 kg/L密度级产率，%；γ原>1.8为原料煤中>1.80 kg/L密度级产率，%。

根据表1中甲选煤厂生产月报统计及经验，甲选煤厂重力分选的精煤产率γ精=40.54%，精煤中>1.80 kg/L密度级产率γ精>1.8=0.03%，原料煤中>1.80 kg/L密度级产率γ原>1.8=34.33%，由(1)式可计算出甲选煤厂精煤带矸污染率：

此值表示了精煤中污染的>1.80 kg/L密度级的矸石占到原料煤中该密度级的0.035%。

1.2 中煤带精损失率ML′精

中煤带精损失率ML′精定义为损失到中煤里的

(2)

式中：γ中为中煤产率，%；γ中

对于甲选煤厂，取B=1.40 kg/L。根据表1中甲选煤厂生产月报统计及经验，由(2)式可得甲选煤厂中煤带精损失率：

此值表示了损失在中煤里的

1.3 中煤带矸污染率MP′矸

中煤带矸污染率MP′矸定义为污染到中煤里>1.80 kg/L密度级的矸石占入料中该密度级的百分比值，即>1.80kg/L密度级的矸石分配在中煤里的概率，其计算式为：

(3)

式中：γ中>1.8为中煤里>1.80 kg/L密度级产率，%。根据表1中相应的数据，由(3)式可计算出甲选煤厂中煤带矸污染率：

此值表示污染到中煤里的>1.80 kg/L的矸石占到原料煤中该密度级的3.25%。

1.4 矸石带煤损失率RL′煤

矸石带煤损失率RL′煤定义为损失到矸石中的<1.80 kg/L密度级的煤炭占原料煤中该密度级的百分比值，即<1.80 kg/L密度级的煤炭分配在矸石中的概率，其计算式为：

(4)

式中：γ矸为矸石产率，%；γ矸<1.8为矸石中<1.80 kg/L密度级产率，%；γ原<1.8为原料煤中<1.80 kg/L密度级产率，%。

根据表1中甲选煤厂生产月报统计及经验，由式(4)可计算出甲选煤厂矸石带煤损失率：

此数值表示损失到矸石的<1.80 kg/L煤炭占到原料煤中该密度级的0.25%。

2 等量原则修正法

利用上述四个计算式可以得到相应的考核指标，但结果还是不能尽如人意，需要进行修正。由表1数据对比，可以看出有关甲选煤厂的一些情况：

(1) 污染到精煤中的矸石灰分要比原料煤中>1.80 kg/L密度级灰分低10.25个百分点。

(2)损失到中煤里的“精煤”灰分，要比原料煤中

(3)污染到中煤里的矸石灰分，要比原料煤中>1.80 kg/L密度级低29.23个百分点。

(4)损失到矸石里的<1.80 kg/L密度级的灰分要比原料煤中同一密度级的高34.01个百分点。

这些情况在众多选煤厂中普遍存在，这就意味着重选产物精煤、中煤、矸石中混有的“精”、“矸”、“煤”与原料煤中的“精”、“矸”、“煤”相对应的灰分是不等同的，且有很大的差别。

为了消除此差别，笔者提出了非可燃体等量和可燃体等量的基本概念。概括地讲，可以将煤炭中的灰分A看为非可燃体，可以将(100-A)视为可燃体。

2.1 精煤带矸污染率CP矸

精煤带矸污染率CP矸的实质就是非可燃体混进轻产物中，增加了它的灰分，故根据(1)式可建立如下等量平衡式(即灰分量平衡式)：

γ′精>1.8×A原>1.8=γ精>1.8×A精>1.8，

(5)

式中：γ′精>1.8为修正后的精煤中>1.80 kg/L密度级产率，%；A原>1.8为原料煤中>1.80 kg/L密度级的灰分，%；A精>1.8为精煤中>1.80 kg/L密度级的灰分，%。

由式(1)和式(5)可得修正后的甲选煤厂精煤带矸率CP矸：

(6)

从而可得甲选煤厂的按非可燃体等量原则修正的精煤带矸污染率：

此值精确地表明了与原料煤相同灰分的>1.80 kg/L密度级的矸石进入精煤产品中的概率仅仅为0.031%，完全可定为小概率事件，甚至可以忽略不计。

2.2 中煤带精损失率ML精

损失率的实质是可燃体混进重产物中，降低了它的灰分，故根据式(2)可建立如下可燃体等量平衡式：

γ′中

(7)

式中：γ′中

由式(2)、式(7)可得修正后的甲选煤厂中煤带精损失率率：

(8)

从而可得甲选煤厂按可燃体等量原则修正后的中煤带精损失率为：

此值精确地表明了甲选煤厂原料煤中同灰分的Bkg/L密度级精煤误混进入中煤的概率为7.32%。

2.3 中煤带矸污染率MP矸

同理，根据式(3)可建立如下的非可燃体等量平衡式：

γ′中>1.8×A原>1.8=γ中>1.8×A原>1.8，

(9)

式中：γ′中>1.8为修正后的中煤里>1.80 kg/L密度级产率，%；A原>1.8为原料煤中>1.80 kg/L密度级的灰分，%；A中>1.8为中煤中>1.80 kg/L密度级的灰分，%。

根据式(3)、式(9)可得修正后的中煤带矸污染率：

(10)

由此可得甲选煤厂按非可燃体等量原则修正后的中煤带矸污染率：

此数值精确地表明了原料煤中同灰分的>1.80 kg/L密度级矸石污染到中煤的概率为2.12%。

2.4 矸石带煤损失率RL煤

同理，根据式(4)可建立如下的可燃体等量平衡式：

γ′矸<1.8×A原<1.8=γ矸<1.8×A矸<1.8，

(11)

式中：γ′矸<1.8为修正后的矸石中<1.80 kg/L密度级产率，%；A原<1.8为原料煤中<1.80 kg/L密度级的灰分，%；A矸<1.8为矸石中<1.80 kg/L密度级的灰分，%。

根据式(4)、式(10)可得修正后的矸石带煤损失率：

(12)

由此可得甲选煤厂按可燃体等量原则修正后的矸石带煤损失率RL煤：

此数值精确地表明了原料煤中同灰分的<1.80 kg/L密度级煤炭损失在矸石中的概率仅为0.15%，也属于小概率事件。

3 影响四项指标的因素

通过表1所列五座选煤厂两级浮沉数据与按等量原则进行修正的四项考核指标即可回答最初提出的两个问题：

(1) 从快浮指标看，乙选煤厂中煤带精量比甲选煤厂少2.51个百分点，但从式(8)计算结果来看，乙选煤厂的原料煤中

(2) 从快浮指标看丁选煤厂的中煤带矸量比甲选煤厂多15.07个百分点，但根据式(10)计算结果看，丁选煤厂的中煤产率不到甲选煤厂的1/5，并且原料煤中矸石量比甲选煤厂多了11.70个百分点，因此计算取得的中煤带矸污染率仅为1.33%，比甲选煤厂要少，即丁选煤厂的指标要好于甲选煤厂。

正如前面所述，这四项考核指标源于总错配物含量的基本概念，因此影响错配物大小的因素，也是影响这四项指标的因素，下面分别作简要分析。

3.1 影响精煤带矸污染率的因素

从表1可知，除丙选煤厂的指标为0.26%外，其余四座选煤厂均是极小的，甚至为零，该指标的大小与原料煤可选性基本无关，而与各选煤厂的具体操作因素有关，例如选前原料煤润湿程度、悬浮液进入旋流器的压力、磁铁矿粉粒度、入料悬浮液中煤泥含量等。

3.2 影响中煤带精损失率的因素

根据表1数据绘制出原料煤δ±0.1含量与中煤带精损失率的相关关系，如图1所示。

图1 δ±0.1含量与中煤带精损失率的相关关系图Fig.1 Correlation between the content of δ±0.1 near-density material and the loss rate of clean coal carried in middlings

由此可得可靠性为95%的回归方程：

MP精=0.15×(δ±0.1)-0.38。

(13)

该方程定量地表征了原料煤的δ±0.1含量每增加10个百分点，中煤带精损失率MP精就会增加1.50个百分点。

需要指出的是，表1中所列的5座选煤厂皆采用同一规格型号的无压给料三产品重介质旋流器，即分选设备的工艺特性(可能偏差)是一致的，故可确定中煤带精损失率与原料煤的可选性有着良好的正相关关系，因此也能够用式(13)的回归方程来预测该规格型号的重介质旋流器在处理不同可选性原料煤时MP精值的大小。

3.3 影响中煤带矸污染率和矸石带煤损失率的因素

就三产品重介质旋流器而言，第二段旋流器分选出中煤和矸石，这两个产品的指标与第二段旋流器的分选密度有关。当要求分离出纯矸石时，随分选密度增高，矸石带煤损失率相应减小，而中煤带矸污染率随之增大；反之，为保证中煤产品有相当的发热量，则随分选密度的降低，中煤带矸污染率自然减小，但矸石带煤损失率随之增大。因此这两项指标与要求的中煤、矸石的灰分有直接关系。

4 结语

笔者在错配量这一概念的基础上，提出了精煤带矸污染率CP矸、中煤带精损失率ML精、中煤带矸污染率MP矸和矸石带煤损失率RL煤四项考核指标，在选煤经济活动领域，可作为选煤工程合同中的甲、乙双方都能接受的评定重选设备和选煤厂运营的考核指标。该四项指标具有以下优点：一是捞得着。选煤厂俗称日常进行的快速浮沉为“捞”快浮，四项指标均是以快浮指标为依据的；二是看得见。这四项指标的另一基础数据是精煤、中煤和矸石的产率，这些统计资料在选煤厂的生产日报、月报、年报中均能“看”到；三是做得到。有了选煤厂准确的快浮指标、产品产率，根据上述四项指标的计算公式，就可得到相应的数值。当然，真正实施和应用四项指标来考核评价也并非易事，还需要制定符合实际情况的多项细则，例如根据选煤厂的各产品产率扣除煤泥量换算为重选设备的产率等等。

[1] 煤炭科学研究总院唐山分院.GB/T15715-2014煤用重选设备工艺性能评定方法[M].北京：中国标准出版社，2014.

[2] 庾朝富，王传金，石 郡，等.3GHMC1500/1100型无压给料三产品重介质旋流器分选潘一选煤厂极难煤的工艺效果研究[J].选煤技术，2014(1)：24-29.

[3] 单忠健，叶立贞.中国煤炭工业百科全书加工利用·环保卷[M].北京：煤炭工业出版社，1999.

[4] 吴式瑜，岳胜云.选煤基本知识(第4版)[M].北京：煤炭工业出版社，2012.

Four indexes suitable for evaluation of technical economy of coking coal preparation plant

HAN Wan-song，YAN Rui-min，YU Chao-fu，LI Rui-he，WU Da-wei

(Beijing Guohua Technology Group Ltd.，Beijing 101300，China)

Four indexes suitable for evaluation of technical economy of coking coal preparation plant is proposed according to the concept of misplaced material in GB/T15715Coalgravityseparatingequipment-Performanceevaluation. Combined with yield and corresponding ash content of clean coal,middlings and refuse,these indexes can be simply calculated on the basis of two stage float-and-sink (quick float) test data,which is convenient for coal preparation plant to evaluate technical economy.

contamination rate of refuse carried in clean coal; loss rate of clean coal carried in middlings; contamination rate of refuse carried in middlings; loss rate of coal carried in refuse

1001-3571(2015)02-0064-05

TD94

A

2015-03-24

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.019

韩万松(1962—)男，安徽省安庆市人，高级工程师，从事选煤厂设计和工程建设管理工作。

E-mail： ghkjsx@163.com Tel: 0315-5913440