王行庄矿选配煤及储装运系统工艺设计

张龙鑫

(中国煤炭科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山467000)

王行庄煤矿隶属中煤资源发展集团公司，设计能力为1.20 Mt/a。煤矿于2004年9月开工建设，2009年2月正式投产。矿井生产煤炭由主立井箕斗提升至地面后，由带式输送机转载进入筛分楼进行拣矸除杂。拣矸后原煤运载至矿井露天储煤场缓存，后由汽车外销或由汽车运至矿井北部约2 km处的马寨装车站台后，由铲车装列车外销。该生产方式生产的产品单一，产品附加值低，生产效率低，生产成本高，环保不达标。为保证企业可持续发展，需配套建设选煤厂，完善生产工艺[1]。王行庄煤矿储装运及选配煤系统工程主要建设在距离矿井北部2 km的马寨装车站预留场地内，主要包括输煤系统、分选系统、配煤系统、装车系统。输煤系统在于解决矿井至马寨装车站汽车短途运输的成本高、环保不达标、道路安全隐患大的问题；分选系统是为王行庄煤矿配套建设具有1.20 Mt/a分选加工能力的选煤厂，以增加产品附加值；配煤系统是借助王行庄煤矿得天独厚的地理优势与铁路运输资源，形成一定规模的配煤加工能力，解决销售产品结构单一的问题，更好的拓展市场；装车系统建设的目的之一是解决装载机在露天站台装车扬尘、污染环境的问题，二是解决其装车效率低、装车费用高的问题。

1 输煤系统设计

输煤通道采用管状带式输送机，最大运量为450 t/h，管径为300 mm，带速为3.15 m/s，输送机水平长度为1 700 m，平均支高为4.5 m，采用垂直拉紧和绞车张紧方式，机头驱动，沿王行庄煤矿进矿公路东侧自南向北线性布置，途中跨越煤矿内部道路2次，乡村道路4次，省道1次，高压线下通过6次，线路布置、与相关建构筑物限界均满足相关规范[2-3]。机尾位于矿井落煤点下部；机头布置在马寨装车站预留场地内，在S323省道以北100 m处。

2 分选系统设计

2.1 煤质资料分析

设计所采用的煤质资料，来源于河南省煤炭质量监督检验中心2017年编制的王行庄煤样报告，并综合考虑邻近的赵家寨煤矿原煤特性进行校正。王行庄煤矿主要可采煤层为二1煤层，部分开采二3煤层。二1原煤为低灰、特低硫、低挥发分、微粘结性或无粘结性的贫瘦煤、贫煤；二3原煤为特低灰、特低硫、低挥发分、微粘结性或弱粘结性的贫瘦煤、瘦煤。该原煤泥化程度低，其筛分和浮沉试验结果，见表1-表3 。

表1 原煤筛分试验结果Table 1 Raw coal screen analysis %

表2 50～1 mm粒级原煤浮沉试验结果

表3 1～0.25 mm粒级原煤浮沉试验结果Table 3 Float-and-sink data of 1-0.25 mm raw coal %

分析表1可知：该原煤煤质易碎，细粒煤所占比例较大；分析表2可知：各密度级的产率呈两头大中间小的规律，说明通过分选，能生产出优质精煤；分析表3可知：<1.5 g/cm3密度级产率为76.69%，灰分为9.05%，>2.0 g/cm3密度级产率为13.29%，灰分为76.26%，浮沉组成中轻产物含量多。

2.2 选煤方法

通过分析煤质资料，此煤种粒度偏细，若主选工艺采用跳汰分选，因跳汰机不完善度较高，会造成分选精度差；通过计算机模拟，当精煤灰分均为10.50%时，重介质旋流器分选的精煤产率比跳汰选高出3～5个百分点，建议主选工艺采用重介质旋流器分选[4]；该煤种煤泥含量较高，为减小后续生产系统设备型号、降低运营成本、节省投资、保证介耗，设计推荐选前脱泥工艺；该煤种较脆易碎，同时为简化工艺，宜采用脱泥无压三产品重介质旋流器的分选工艺[5-7]。

当要求1～0.25 mm粒级原煤分选精煤灰分≤10.50%时，理论分选密度为1.697 g/cm3，精煤理论产率为82.97%，δ±0.1含量为3.58%，可选性为易选；当要求分选精煤灰分≤9.50%时，理论分选密度为1.555 g/cm3，精煤理论产率为79.38%，δ±0.1含量为13.20%，可选性为中等可选。TBS最佳分选粒级为1.0～0.25 mm，入料粒度上下限之比以4∶1为宜，分选密度在1.4～1.9 g/cm3之间。TBS在周边选煤厂，如梁北选煤厂、泉店选煤厂等广泛应用，使用效果好，粗精煤回收率高，灰分稳定，生产成本低，因此，粗煤泥建议采用TBS分选[8-9]

机械搅拌式浮选机对细煤泥入浮粒度适应性强，性能稳定可靠，管理方便，单台处理能力大，在周边选煤厂应用广泛且效果较好[10-11]。本设计对细煤泥的处理推荐使用机械搅拌式浮选机。

最终设计方案采用的选煤工艺为：原煤采用筛孔为1 mm的脱泥筛预先脱泥，50～1 mm粒级煤采用无压三产品重介质旋流器分选，1.0～0.25 mm粒级煤采用TBS分选，0.25～0 mm粒级煤泥采用机械搅拌式浮选机分选，浮选精煤采用加压过滤机回收，浮选尾煤采用浓缩、压滤回收[12-14]。

2.3 主要单位工程

分选系统主要包括主厂房、入选原煤缓冲仓、浓缩车间、压滤车间、空压机房、浮选药剂库等。主厂房是集原煤脱泥、无压给料三产品重介质旋流器分选、TBS分选、产品脱介脱水，介质回收、粗煤泥回收、浮选、浮选精煤加压过滤于一体的联合建筑。考虑到本厂煤泥量较大，浓缩车间设置φ30 m浓缩池2座，一用一备。

3 配煤系统设计

工程设计一座外来煤储煤场：60 m×100 m钢网架结构封闭储煤场，设计储量30 000 t,兼具外来煤、分选后中煤、矿井准备后的原煤存储及其相互掺配、原煤返选缓存的功能。内设四个受煤坑，受煤坑下配变频给料机，其中2个作为粗配作业的受煤坑，配合返煤装车系统生产使用；另外2个作为掺配返选受煤坑，配合分选系统生产使用[15-16]。

工程设计3个φ18 m圆筒仓,每个储量5 000 t，筒体高为36 m，每个仓下设4个漏斗并配置4台给料机(其中2台为变频给料机)。3个圆筒仓1个用作精煤仓，1个用作外来煤仓，1个用作矿井原煤仓，这三个仓也可作为配煤系统的精配仓，同时，也是火车装车前的缓存仓。

配煤生产工艺流程包括：外来煤翻卸，初步检测后分点堆放，取样化验、计算配比，外来煤取料输送、混合掺配，最终产品的检测、反馈调整、外运等。

4 装车系统设计

王行庄煤矿设计能力1.20 Mt/a，日均生产约3 600 t。原为露天装车站台，站台堆煤，装载机装车，污染环境，效率低下。本设计通过建设装车点装车,设定装1列车为60节车皮，车皮型号C60/C62/C64/C70,装煤净重为3 600～4 200 t/列车。在马寨站3、4道有限长度中部设1个火车装车点(2个装车漏斗)，可实现2股道同时装车。空车由东部顶入4道，将车尾顶至4道装车点后将整列车(60节)从中部解列，车头牵出东30节空车，再顶入3道装车点；解列后的空车到位后，各道车皮通过准轨铁牛向西牵引移动；装车缓存仓中的商品煤通过给料机、带式输送机运至火车装车点后平均分配至两个装车漏斗，通过装车簸箕装车。装车点下股道设置动态电子轨道衡进行称重，直至将各车皮装满；最后由车头向西牵引组列完成装车，牵出车站，整个装车过程约为2 h。装车系统配套完善的平煤、牵引、称重、抑尘装置。

5 结语

王行庄煤矿储装运及选配煤系统工程包含原煤运输、储存、分选、装车4个系统，具有系统功能完善、输煤高效环保、配煤工艺精准稳定、分选工艺灵活可靠、装车方便快捷的优点。储装运及选配煤系统工程建成后，提高了企业的煤炭物流效率，保证了煤炭的清洁生产和运输，满足了煤质变化后的市场需求，不仅能给企业带来巨大的经济效益，还能带来巨大的社会效益。