孙家沟选煤厂入选方式的确定

万巨明

(煤炭工业太原设计研究院 选煤所，山西 太原 030001)

孙家沟选煤厂入选方式的确定

万巨明

(煤炭工业太原设计研究院 选煤所，山西 太原 030001)

根据煤质和市场情况，确定了孙家沟矿可以洗选发热量为22.190 MJ/kg和23.027 MJ/kg的产品。通过对比，详细分析了实现该两种发热量产品时的入选粒级，并得出洗选发热量为22.190 MJ/kg的产品可实现全厂效益最大化。

煤质分析；发热量；分级粒度；入选方案

孙家沟矿井位于山西保德县境内，隶属于山西世德孙家沟煤矿有限责任公司。矿井建设于2008年，设计能力为3.00 Mt/a，采用斜井开拓方式，综采一次采全高采煤法；可采煤层主要为13号煤层，煤层全区稳定可采，煤层最大厚度为15. 62 m，最小为13.29 m，平均为13.94 m，且区内煤厚变化趋势性不明显。但该煤层结构复杂，含夹石2～4层，夹石厚0.30～0.72 m，但多数在0.30～0.50 m之间，只有局部地区在0.50 m以上，岩性为泥岩或炭质泥岩。煤层顶板与底板均为砂质泥岩，偶有泥岩。13号煤层煤质以弱粘煤为主，从煤质[1]看主要作为动力用煤[2]。

为矿井配套的孙家沟选煤厂规模与矿井规模相同，设计能力也为3.00 Mt/a。该选煤厂尚未建设，目前处于详细的方案论证阶段。经多方研究和讨论，重点关注的问题是选煤厂洗选精煤发热量达到多少，企业经济效益能够达到最大化，竞争力能更强。基于此对孙家沟选煤厂入选方式的确定进行详细分析。

1 煤质分析

孙家沟矿原煤大样为矿井生产大样，通过表1[3]可以看出孙家沟矿井100～13 mm粒级原煤浮沉特性：

(1)<1.50 g/cm3密度级为主导粒级，产率为75.12%，灰分为17.18%；1.50～1.80 g/cm3中间密度物产率为8.15%，灰分为36.73%；>1.80 g/cm3密度级含量较高，产率为16.25%，灰分为78.97%。

(2)高密度物含量较高，灰分高，矸石较纯，说明造成原煤灰分高的原因除基元灰分高外，矸石混入量大也是主要原因。

(3)浮沉煤泥产率较小，但灰分较该粒级原煤灰分有所增大，说明细粒矸石存在泥化现象。

(4)对于100～13 mm粒级块煤，当分选密度<1.50 g/cm3时，邻近密度物含量>35.88%，可选性为难选/极难选；当分选密度>1.60 g/cm3时，邻近密度物含量在2.61%～9.24%之间，可选性为易选；当分选密度为1.80 g/cm3时(排矸)，临近密度物含量<5.18%，可选性为易选。

表1 100～13 mm粒级原煤浮沉试验结果

从煤质情况(表2)可以看出，13号煤煤质较好，灰分不高，为26.85%，属中低灰煤，并且硫分也低。该原煤具体筛分特性为：

(1) 原煤中>50 mm粒级占30.45%，灰分为32.92%。其中矸石含量占到12.66%，灰分为76.18%，属高矸煤，且矸石很纯。

表2 孙家沟矿原煤大筛分试验结果

(2)各粒级灰分相差不大，但普遍偏高。整体来看，粗粒级灰分较高，细粒级灰分较低，这说明矸石较硬，主要污染粗粒级，对细粒级污染相对较小。

(3)原煤中<13 mm粒级产率为50.34%，灰分为22.43%，说明粉末煤含量大。且灰分较低。

(4)<0.5 mm粒级原生煤泥的产率较低，为8.85%，灰分为24.57%。原生煤泥含量较低，说明煤较硬。

2 洗选方案确定

2.1 分级粒度确定

根据市场需求、周边矿井销售情况和孙家沟煤质特点，该厂洗选主导产品应以动力煤为主。洗选后的动力煤产品发热量[4-5]应该主要根据市场的情况而定。

同煤集团动力煤产品发热量在21.352 MJ/kg左右，主要运往秦皇岛港。孙家沟矿出产的动力煤也是运往秦皇岛港，但相比大同本矿运距更远，鉴于运距远运费增高的原因，洗选动力煤的热量应该更高，故动力煤的发热量应该控制在22.190 MJ/kg或23.027 MJ/kg。但值得注意的是，如产品发热量过高，不但精煤产率低，而且往往在销售中有价无市[6]。

若要达到22.190 MJ/kg或23.027 MJ/kg的发热量，必须确定分选粒级。为此列出三个方案(表3)进行比较分析。三个方案分别为：①>25 mm粒级入选，<25 mm粒级不入选；②>13 mm粒级入选，<13 mm粒级不入选；③全部入选。

表3 入选方案比选结果

由表3可知，如果要达到22.190 MJ/kg的发热量，按照25 mm分级入选不可行，方案二、三均可行；但如果要达到23.027 MJ/kg的发热量，只有全部入选能满足要求。由此可以确定，要使产品发热量达到22.190 MJ/kg，可按照13 mm分级入选；要使产品发热量达到23.027 MJ/kg，应全部入选。但是从经济角度来说，在达到发热量要求的情况下，应尽量少入选，以降低生产成本。

根据孙家沟周围一些选煤厂的生产状况，如沙坪选煤厂入选方式采用的是>13 mm粒级入选，<13 mm粒级部分入选；神华所属的孙家沟选煤厂前期是>13 mm粒级入选，<13 mm粒级不入选，但后期由于煤质变差而全部入选。基于此，设计时应该考虑预留末煤系统布置空间。

2.2 入选方案

孙家沟矿原煤灰分相对较低，发热量相对较高，下面就产品发热量确定为22.190 MJ/kg还是23.027 MJ/kg进行分析。

若要实现22.190 MJ/kg的发热量，经计算，>13 mm粒级全部入选后，掺入<13 mm粒级原煤其发热量可达22.607MJ/kg，此时浅槽分选密度为1.80 g/cm3，混煤产率为91.79%(占原煤)。可见，如果实现22.190 MJ/kg发热量，部分入选>13 mm粒级原煤即可满足要求。经过计算，分选密度保持不变(1.80 g/cm3)，只要入选78.50%的>13 mm粒级原煤(>13 mm粒级含量占49.66%)，即可实现22.190 MJ/kg的发热量，此时混煤产率为93.55%(占原煤)[7]。

若要实现23.027 MJ/kg的发热量，经分析，仅依靠入选>13 mm粒级原煤肯定无法实现，必须还要入选<13 mm粒级原煤。经过计算，在13～1 mm粒级全部入选的情况下，块煤、末煤分选密度均设定为1.80 g/cm3时，混煤产率为85.56%，发热量为23.058 MJ/kg。由于>13 mm粒级全部入选发热量即可达到将近22.607 MJ/kg，因此初步推算，若要实现23.027 MJ/kg的发热量，只需部分入选<13 mm粒级。但是经过计算，部分入选<13 mm粒级原煤并不能实现23.027 MJ/kg的发热量。分析认为，主要原因在于：

(1)在13～1 mm粒级原煤的浮沉组成中，<1.50 g/cm3密度级轻产物占76.23%，1.50～1.80 g/cm3密度级中间密度物占11.55%，>1.80 g/cm3密度级重产物占12.22%，可见重产物含量不大。

(2)末煤入选代表所有的煤全部都要经过水洗，尤其<0.5 mm粒级所有煤泥(包括原生、浮沉、次生)，这会导致产品水分急剧上升(含水量高的煤泥产率由7%上升至20%)，进而影响产品发热量。

从经济角度对产品发热量为23.027 MJ/kg和22.190 MJ/kg两个方案进行比较：当产品发热量为23.027 MJ/kg时，混煤产率为85.56%，可年产混煤256.67万t，按照351元/t的当前价计算，年销售收入约为9.009亿元，并且还需考虑末煤系统投资费用；当产品发热量为22.190 MJ/kg时，混煤产率为93.55%，年可生产混煤280.65万t，按照329元/t计算，年销售收入大约为9.233亿元，且不需考虑末煤系统费用[8]。

3 结语

综上可知，洗选发热量为22.190 MJ/kg的混煤，>13 mm粒级原煤部分入选可以实现；而洗选发热量为23.027 MJ/kg的混煤，100～1 mm粒级全部入选可以实现。但从经济角度比较和分析，洗选发热量为22.190 MJ/kg的混煤比洗选发热量为23.027 MJ/kg的混煤收益更高，投入更低。因此，孙家沟矿原煤按照13 mm分级，洗选发热量为22.190 MJ/kg的混煤在经济上最优。但在实际生产中，企业应根据市场的变化情况随时调整产品发热量，以生产适销对路的产品，从而提升产品的竞争力，使企业效益最大化。

[1] 戴少康.选煤工艺设计实用技术手册[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

[2] 张树屏.孙家沟矿井通风与瓦斯防治[J].中国煤炭,2004(3).

[3] 匡亚莉.选煤工艺设计与管理[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006.

[4] 刘天新,张敬远,张自劭.煤炭检测新方法与动力配煤[M].北京：中国物资出版社,1992.

[5] 陈文敏.煤炭分析结果的定性与定量审查[M]. 北京：煤炭工业出版社，1994.

[6] 蒋德胜.煤炭产品混配销售的初步探讨[J].选煤技术,1999(2).

[7] 梁 娜.针对哈密地区某动力煤选煤厂的工艺环节的探讨[J].科学时代, 2014(12).

[8] 孙景阳.李家壕选煤厂提高产品发热量的措施[J].洁净煤技术,2014(2).

Determination of the washing schemes for Sunjiagou Coal Preparation Plant

WAN Ju-ming

(Coal Research Subinstitute of Coal Industry Taiyuan Design & Research Institute, Taiyuan, Shanxi 030001, China)

According to raw coal property and market condition, it is decided to produce 2 products at the plant: one with a calorific value of 22.190 MJ/kg and the other, 23.027 MJ/kg. Based on result of comparison, an in-depth analysis is made of the feed size range defined for producing each of the above-mentioned products. It is found that to produce the 22.190 MJ/kg clean coal product can yield a maximum economic benefit for the plant.

coal property analysis; calorific value; sized coal feed; washing scheme

1001-3571(2016)05-0060-03

TD948.1

B

2016-10-10

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.016

万巨明(1975—)，男, 内蒙古自治区兴安盟人,工程师,从事选煤工艺设计工作。

E-mail：wanjuming@126.com Tel： 13453440840

万巨明. 孙家沟选煤厂入选方式的确定[J]. 选煤技术,2016(5):60-62,66.