干法分选工艺在龙门煤矿易泥化煤加工提质中的应用

吉英华，祝学斌，石万松

(河南能源化工集团 永煤集团股份有限公司 新桥选煤厂，河南 永城 476600)

干法分选工艺在龙门煤矿易泥化煤加工提质中的应用

吉英华，祝学斌，石万松

(河南能源化工集团 永煤集团股份有限公司 新桥选煤厂，河南 永城 476600)

针对龙门煤矿煤炭较脆易碎，泥化程度高，原煤发热量较低且波动大，硫含量较高，销售困难的问题，结合同一井田郭村矿、嵩山矿煤质特性和产品销售市场，选择了干法分选加工提质方案。工业试验和生产实践结果表明：干法分选工艺对水分低、泥化程度高、洗选不够经济的易选煤具有良好的分选效果，并且投资少，安装调试周期短，工艺控制难度低，加工成本低。

易选煤；泥化；干法分选；复合式干法分选机；发热量；硫含量

随着环保问责力度的加大，国家及地方对煤炭销售使用提出了较以往更高的要求，从而导致市场对商品煤质量要求越来越严，低热值高硫煤逐渐不被市场接受。河南洛阳龙门煤矿地处顶板、底板、煤层三软的偃龙煤田，煤炭质量难以有效控制，原煤发热量在14.64～19.65 MJ/kg之间，硫含量在1.40%～2.00%之间，不能满足电煤发热量>17.56 MJ/kg、硫含量<1%的要求；同时受井下工作面条件限制，商品煤质量极不稳定，销售非常困难，导致煤场库存居高不下，矿井无法正常生产。考虑到矿井地质构造、综采时顶底板混入等因素影响，产品质量只会进一步恶化，因此对原煤生产加工方案进行分析与研究，以期选择适合矿井煤质、满足产品要求的加工提质方案。

1 原煤煤质特性分析

1.1 粒度组成分析

由龙门煤矿原煤粒度组成(表1)可以看出：随着粒度减小，各粒级产率增加，灰分和硫含量均下降。>50 mm粒级全部为矸石，灰分为77.52%，硫含量高达3.24%，产率仅有0.09%；>13 mm粒级含量仅有15.67%，灰分为59.11%，硫含量为2.47%；<13 mm粒级含量高达84.33%，灰分为31.13%，硫含量只有1.20%；<6、<3、<1、<0.5 mm粒级产率分别为69.59%、51.16%、37.89%和23.23%，灰分分别为28.37%、25.99%、24.76%、23.80%，硫含量分别为0.91%、0.82%、0.74%、0.69%，灰分和硫含量都在下降。这种情况表明：

(1)硫主要赋存于矸石中，煤炭松软易碎，煤相对矸石更脆，优质煤富集于细粒级中。

(2)原煤煤泥含量大，如对原煤进行洗选提质，则煤泥回收比较困难，方案不经济。

(3)如进行6 mm分级，除去筛上低热值混煤，筛下商品煤灰分可控制在28.37%左右，硫含量能达到0.91%；商品煤完全满足市场需求，但产率只有69.59%。同时考虑到6 mm干法筛分难度较大，因此该方案也不理想[1]。

表1 龙门煤矿原煤大筛分试验数据报告

1.2 浮沉资料分析

通过原煤浮沉试验结果(表2)可知：>2.00 g/cm3密度级矸石含量较大，达到42.68%，灰分高达83.25%；经过计算，1.60～2.00 g/cm3密度级含量较少，累计产率只有5.94%，灰分加权平均值达到69.70%。据此可初步判断,当分选密度处于1.60～2.00 g/cm3之间时该煤矿原煤较易选。

表2 龙门煤矿原煤>1 mm粒级浮沉试验综合结果

根据《煤炭可选性评定方法》评定该原煤的可选性[2-4]：当分选密度为1.40 g/cm3时，精煤产率为41.54%，灰分仅为7.80%，δ±0.1含量(去矸)为72.09%，该原煤属于极难选煤；当分选密度为1.50 g/cm3时，精煤产率为47.57%，灰分只有8.98%，δ±0.1含量(去矸)为17.15%，该原煤属中等可选煤；当分选密度为1.60～2.00 g/cm3时，精煤产率为51.37%～57.32%，灰分为10.22%～13.69%，δ±0.1含量(去矸)≤9.87%，该入选原煤属于易选煤。结合高密度物中>2.00 g/cm3密度级矸石相对集中、含量大的特点，理论上采用简单排矸就可以使商品煤质量得到提高，且精煤灰分更有保障。

2 加工提质方案分析

通过前述对龙门煤矿原煤煤质特性的分析可知，筛分提质与入选提质方案均不够经济，但分选密度在1.60～2.00 g/cm3范围内时原煤属易选煤，产品质量可满足市场需求。

经调查分析同一矿区永煤公司下属嵩山矿、郭村矿的煤质特性，可知该矿区煤种变质程度高，可磨指数较高，采用管道输送过程中松散性较差，<0.045 mm粒级含量较高，易泥化，入水洗选加工成本较高，洗选无烟喷吹煤(精煤)没有优势[5-6]；此外，由于该矿区煤挥发分低，二氧化碳反应性较弱，硅铝比仅为1.44，因此作为化工用煤也不占优势[7-8]；结合周边化工企业与电厂对煤质的要求，原煤经过简单排矸后，可作为化工、发电或优质动力煤使用[9]，但从投资、效益和目前煤炭市场行情分析，跳汰、重介和浮游选煤工艺也非经济可行方案。鉴于龙门煤矿原煤水分不高(仅为5.0%左右)的特点，比较适合采用干法分选[10-11]。

3 干法分选工业试验

为了确定龙门煤矿煤质对干法分选工艺的适应性，决定采用唐山神州机械集团移动干法分选车对龙门矿生产煤样进行干选试验，试验结果见表3。

表3 龙门煤矿原煤采用移动干法分选车分选各段组成综合结果Table 3 Yield of float and sink products at different stages of cleaning using the mobile dry cleaning machine %

由表3可知，当原煤灰分为37.05%、硫含量为1.48%、发热量为19.45 MJ/kg时，经过分选后，1—5段产品灰分和硫含量逐渐升高，其中第五段硫含量高达4.72%；各段产品产率以第四段最低，可初步判断在第四段处分割产品，此时精煤和矸石中错配物含量最小，可选性最好。结合用户对商品煤的要求灰分28%左右、发热量20.91 MJ/kg左右、硫含量低于1%，将1—4段产品混合作为精煤，混合精煤灰分为29.75%，硫含量为0.93%，发热量达到21.97 MJ/kg，产率高达85.36%；五段矸石灰分高达79.64%，硫含量为4.72%，发热量只有4.76 MJ/kg，产率仅为14.64%，可直接外排[12-13]。

依据试验结果可知，采用干法分选工艺生产符合要求的精煤产品时，发热量可以提高2.52 MJ/kg，硫含量可降低约0.55个百分点，能够控制在1%以内，商品煤回收率可达85.36%，矸石外排率只有14.64%，分选效果较好。

4 干法分选工艺应用实践及效果评价

4.1 应用效果分析

根据矿井生产能力，该煤矿安装了一套FGX-12型复合式干法分选机，设备加工周期25 d，设备到货后10 d即安装完毕，调试后运行良好。

在FGX-12型复合式干法分选机调试正常后，对入选原煤、产品煤进行抽查化验，统计结果见表4、表5。

表4 龙门煤矿10月份生产煤样化验结果汇总表

由表4可知，当入选原煤发热量为17.70 MJ/kg、硫含量为1.49%时，分选后精煤产率为75%，发热量为21.06 MJ/kg，硫含量为0.93%；中煤产率为15%，发热量为11.33 MJ/kg，硫含量为1.75%；矸石产率为10%，发热量测试不着火，硫含量为4.46%。

由表5可知，当入选原煤发热量为14.40 MJ/kg、硫含量为1.32%时，分选后精煤产率为71%，发热量为19.22 MJ/kg，硫含量为0.85%；中煤产率为9%，发热量为9.40 MJ/kg，硫含量为1.40%；矸石产率为20%，发热量和硫含量未检测，但由精煤、中煤指标情况可以判断，发热量较低、硫含量较高。

由此可见，通过干法分选后，产品质量比较稳定，精煤发热量平均提高3.35 MJ/kg以上，硫含量降低幅度达0.5个百分点以上，可控制在1.0%以内。从生产实践来看，该设备运行至今，分选效果理想，精煤产品发热量和硫含量指标可控，可满足现有市场需求，有效保障了矿井的稳定生产。

表5 龙门煤矿11月份生产煤样化验结果汇总表

4.2 综合效益分析

根据2015年1—10月生产数据统计，使用干选系统后新增费用为：人工费折合0.99元/t，电费折合2.34元/t，设备折旧费0.50元/t，维护费用按厂家提供的0.15元/t计算，则新增加工成本合计为3.98元/t。

按照当前商品煤市场计价方式，考虑硫含量、发热量等因素，参照实际商品煤销售价格及目前生产指标控制情况，龙门煤矿原煤入选可增加收入1 506.65～2 454.5万元/a，按保守数字1 506.65万元/a计算，扣除各项成本费用、税金及附加费264.39万元/a，年创利润在1 242.15万元以上，投资收益率达到414%，2个月即可收回干选分选系统投资。

5 结语

随着煤炭销售市场持续疲软及国家环保力度不断加大，市场对煤炭质量，特别是硫含量要求越来越严格，提高和稳定商品煤质量、降低硫含量成为劣质煤生产企业首要解决的重大难题。从近几年干选设备在煤矿的使用效果来看，干法分选设备在排矸提质方面使用效果较好，产品能够满足市场需求。龙门煤矿干法分选设备的工业试验和成功应用表明：FGX-12型复合式干法分选机对水分低、泥化程度高、洗选不够经济的易选煤具有良好的分选效果，并且具有投资少，安装调试周期短，工艺控制难度低，加工成本较低，降灰提质效果明显等优势，能够满足目前化工、发电及动力煤销售市场需求，并可拓展销售市场，增加产品销路，提高企业竞争力。

[1] 吉英华，张振红. 糯东矿无烟煤分选工艺的选择[J]. 洁净煤技术,2014(4)：19-22.

[2] 安文华. 煤炭可选性评定标准新版本及应用说明[J]. 选煤技术,1999(1).

[3] 卢栓盛,任书堂,黄宪平,等.煤炭可选性评定方法的探讨[J].选煤技术,2002(1).

[4] 安文华.中国煤炭可选性评定标准[J].煤炭科学技术,1981(12).

[5] 纵丽英，徐永生.FX-12型风选机在哈煤公司的应用[J]. 选煤技术,2005(2)：33-36.

[6] 姜 英. 煤化工用煤技术标准系统研究[J].煤炭科学技术,2008，36(12):86-89.

[7] 郭学亮. 风力干法选煤技术的现状及在新疆选煤市场中的应用前景[J]. 煤炭技术,2015(8):292-294.

[8] 张引刚. 浅谈高炉喷吹煤评价指标[J]. 选煤技术,2003(6):58-60.

[9] 吉英华,张振红,陈常州.永锦选煤厂浮选精煤脱水工艺优化研究[J]. 煤质技术,2014(4):68-70.

[10] 陈国平，张振红. 嵩山煤矿无烟煤加工提质方案的探讨[J]. 选煤技术,2015(4)：42-45.

[11] 胡丙升. 影响FGX-9型干选机分选效果的内在因素分析[J]. 选煤技术,2016(4):6-9.

[12] 解 祯,赵建群,刘昆仑,等. FGX复合式干选机分选平朔风氧化煤和杂煤的可行性分析[J]. 选煤技术,2015(3):59-62，67.

[13] 张贵林，于晓东，宋树磊. FGX-1型复合式干选机分选效果影响因素分析[J].选煤技术，2012(6)：20-23.

Application of the dry cleaning technology for upgrading Longmen Mine's size degradation-prone coal

JI Ying-hua, ZHU Xue-bin, SHI Wan-song

(Xinqiao Coal Preparation Plant of Yongmei(Group) Co., Ltd., Henan Energy & Chemical Group, Yongcheng, Henan 476600, China)

The coal produced by Longmen Coal Mine is friable in nature with high degree of size degradation, high sulfur, and low calorific value, making it very hard to find to find a ready market. After an investigation of the properties of the raw coal produced by two adjacent mines, Guocun and Songshan, in the same coalfield, and the marketing condition of their products, a dry cleaning method is finally selected for upgrading Longmen coal. Result of industrial test and field application of the method demonstrates that the use of the method is highly effective for treating the low-moisture easy-to-clean Longmen coal. It would be economically unjustified if the coal is, otherwise, treated by wet method for its liability to undergo size degradation in water. The dry cleaning method proves to be cost-effective, low in initial and operating costs, short in lead time and there is less difficulty to control the coal cleaning operations.

easy-to-treat coal; size degradation in water; dry cleaning method; compound dry cleaning machine; calorific value; sulphur content

1001-3571(2016)05-0047-04

TD942

A

2016-08-14

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.012

吉英华(1985—)，男，甘肃省民乐县人，工程师，从事选煤技术与煤质管理工作。

E-mail：1985jyh@163.com Tel：15237000511

吉英华，祝学斌，石万松. 干法分选工艺在龙门煤矿易泥化煤加工提质中的应用[J]. 选煤技术，2016(5)：47-50，53.