宁东矿区动力煤洗选模式探索研究

艾杰廉

(宁夏煤业集团有限公司 生产指挥中心，宁夏 银川 751410)

1 概 况

1.1 研究背景及意义

神华宁夏煤业集团有限公司选配煤中心共有10个分厂，已形成设计处理能力85.20 Mt/a。主要洗选工艺采用原煤25 mm分级，块煤重介质浅槽分选，末煤直接销售(部分选煤厂末煤入洗)。产品主要用于发电、建材、高炉喷吹、化工、民用等行业，部分产品用于集团公司内部煤化工和煤制油项目。

在煤制油项目满负荷运行后，精煤需求量大增，精煤保供问题日益突出。无论是采用全级入洗还是外购精煤，均要提高生产成本。因此，如何低成本且高效组织生产意义重大。

1.2 发展趋势

动力煤选煤厂具有产品结构多元化、产品市场销售价格低于焦煤价格等特点，选煤厂应根据原煤特性，用户对产品的结构和质量要求，结合建厂规模及选煤厂实际情况，选择先进合理、系统稳定、适应灵活的选煤工艺及设备。未来动力煤选煤厂将朝着设备大型化、生产高效化、厂型模块化等方向发展。

宁东能源化工基地煤炭需求量占整个集团煤炭板块销售结构的47%左右，其需求产品分布于整个宁东矿区。下一步，为提高企业竞争力，供煤单位的生产组织必须朝着高效化运行的方向发展。

1.3 主要研究内容

本文主要研究宁东矿区的几个主力矿井生产原煤的洗选运行模式，重点从产量、转运成本、人力资源成本等方面进行分析，并在满足现有需求的情况下，探索低成本加工动力煤的生产运行方式。

2 宁东矿区动力煤生产现状

2.1 生产现状

2.1.1 动力煤矿井及选煤厂简介

宁东矿区各矿自北向南呈纵向分布，11个主要动力煤矿井及选煤厂规划或设计处理能力见表1。

其中，清水营煤矿预计在2021年1月开始试生产。灵新煤矿、枣泉煤矿、羊场湾煤矿、梅花井煤矿、石槽村煤矿、红柳煤矿、麦垛山煤矿、双马煤矿、金凤煤矿、金家渠煤矿等10个矿井已经出煤生产。

目前，清水营选煤厂已进入试生产阶段，具备一定生产能力；金凤选煤厂二期入洗金家渠煤矿原煤，生产系统正在建设中；其他矿井生产的毛煤分别由各自井口的选煤厂进行筛分后洗选，除红柳、双马和金凤3个选煤厂具备全级入洗能力外，其他选煤厂均只洗选块煤，末煤全部销售。洗选出的块精煤进入各矿点煤场，按照粒度进行筛分后地销或窖存。

表1 宁东矿区动力煤煤矿及选煤厂规划处理能力

2.1.2 块煤生产情况

2018年1—10月矿井及选煤厂生产计划及生产块煤率情况见表2。按计划生产的块煤率计算，各矿点的块煤产量合计733.66万t。

表2 宁东矿区2018年1—10月主要矿井商品煤及块煤产量

2.2 块煤供需简介

目前煤制油、煤化工用煤需求量大，供给不足，保供压力大。宁东能源化工基地原料煤每日消耗量为2.1万t左右，考虑检修情况，按330 d工作日满负荷运行，全年原料煤需求量为693万t。

目前原料煤煤质符合宁东能源化工基地要求的煤矿有：羊场湾、枣泉、梅花井、灵新、金凤、双马、金家渠煤矿。按照2018年的生产计划，全年可供煤化工基地原料煤553.5万t。如红柳选煤厂能够实现分装分运，麦垛山六煤、红柳二煤分出后也可供煤化工使用，总量全年能够提供633.7万t。

目前双马选煤厂、金凤选煤厂全级入洗，其他各选煤厂采取更换筛板以降低块煤系统下限，来提高精煤产率，保证化工基地精煤量的供应。

2.3 存在的问题

(1)末煤全级入洗导致的经济效益损失。2007年神华集团对下属动力煤选煤厂进行了运行监测，发现累计的商品煤发热量低于原煤。经分析其主要原因是：在洗选过程中，煤泥的大量产生(尤其是粉煤入洗)造成洗选煤泥量急剧增加，降低了商品煤发热量。如果煤泥增加带来的商品煤发热量降低，超过了排矸量增加带来的发热量提升，则造成洗选后煤炭发热量低于原煤发热量，则动力煤选煤厂会成为无效动力煤选煤厂。

因宁东矿区的煤炭易泥化，洗选的关键环节是煤泥水处理，如何减少进入系统的煤泥量是解决宁东矿区动力煤全级洗选的关键因素。目前红柳、双马、金凤3个全级入洗选煤厂的末煤洗选工艺为：25 mm以下粒级末煤采用弛张筛(6 mm)进行深度分级，25～6 mm粒级末煤利用有压两产品重介旋流器分选，6 mm以下粒级的末煤直接进入产品仓。但实际生产过程中原煤水分不易控制，造成筛分效率下降，煤泥减量化运行不彻底，末煤水洗后部分精煤损失到煤泥中，降低了经济效益。

以红柳选煤厂为例，1 t末原煤水洗后，精煤产率70%，煤泥产率15%，矸石产率15%。动力末煤发热量为18.81 MJ/kg的原煤320元/t，每升(降)4.18 kJ/kg，煤价加(减)0.06元/t。水洗后精煤发热量达到22.57 MJ/kg，价格410元/t，每增加4.18 kJ/kg，煤价加0.1元/t；煤泥单价70元/t，矸石排除后不计价。如不计人力、水、电、设备磨损、排矸等费用，仅从售价上看，18.81 MJ/kg的原煤售价为320元/t，水洗后的精煤价格为410×0.7+70×0.15=297.5(元/t)，从煤价上计算每吨就亏损22.5元。仅按售价，精煤回收率75%是末煤入洗的临界点，再考虑人力、水、电、设备磨损、排矸、煤泥泥化等因素，精煤产率临界点还要提高，因此对煤泥减量化的分级粒度仍需进一步论证，同时如果从经济效益方面考虑，末煤全级入洗系统是否有开启的价值。

(2)资源调配不均衡。各矿煤场销售点的资源调配不均衡，组织生产占用人力资源较多，人力资源利用率不高。

按照目前的生产量，不全级入洗，只运行块煤分选系统，提高精煤产率的合理方法就是降低原煤筛分尺寸，将13～25 mm的原煤进入块煤分选系统，提高块精煤的产率，事实证明这一措施是可行的，目前部分选煤厂已将原煤分级筛板由25 mm更换为13 mm，精煤产率提高约7%。

3 优化探讨

3.1 优化后的运行模式

因清水营选煤厂能力空置，且离煤制油、煤化工基地较近(直线距离约12 km)，根据目前生产形势，提出如下运行模式：

(1)除清水营选煤厂外，其他各选煤厂仍按照只洗选块煤的模式进行生产，将各自生产的块精煤全部入产品仓(各选煤厂更换原煤筛筛板尺寸后，块煤系统生产出的精粒和精末煤装入块精煤仓)。

(2)根据集团动力煤选煤厂煤泥减量化实践与发展，红柳、双马、金凤等全级入洗的选煤厂开展煤泥减量化后再运行，或根据市场需要，核算成本后决策是否开启末煤系统入洗末煤。

(3)各矿点产品仓的块精煤由火车转运到清水营选煤厂进行集中处理。建议将块精煤分为可供能源化工基地使用煤种和地销其他煤种两类。第一类：可供能源化工基地使用的块精煤，筛分破碎后直接用带式输送机转运到能源化工基地，富余量进行就地销售。第二类：煤质不符合能源化工基地要求的块精煤，将其筛分后按粒度进行块煤直装销售。

(4)各煤场工作量降低后，富余的人力资源由各矿自行调剂安置，主要配合选煤厂组织矿井外排劣质煤和工程煤的回洗工作。

3.2 可行性研究

3.2.1 生产能力及转运量核算

(1)清水营煤矿及选煤厂设计生产能力10.00 Mt/a，如果选煤厂年筛分733.66万t块精煤，则清水营选煤厂的筛分能力有进一步可用性。

(2)块煤不落地，现各矿点都具有块煤装火车系统，如通过铁路转运块煤到清水营选煤厂，转运距离路线如图1所示。

图1 铁路调运距离示意

各矿点块精煤产量以及距清水营选煤厂的距离见表3。

表3 2018年各矿块精煤产量及距清水营选煤厂距离

按照2018年计划年生产块精煤733.66万t，如果其他矿点的所有块精煤转运到清水营选煤厂进行筛分，按照12306显示的铁道部货运价格，煤炭产品5号运价为：每吨0.049 1元/km，预计全年火车调运总运费1 666.7万元，与煤场转运(每年需庞大的煤场费用)相比具有很大优势。

3.2.2 产品供需论证

原煤分级筛板由25 mm更换为13 mm后，精煤产率提高约7%左右，仅灵新、枣泉、羊场湾、梅花井、金凤、双马共6座矿井全年精煤总量达到814.6万t。从煤炭资源量上看，在双马、金凤选煤厂不开全级入洗系统的情况下，精煤产量仍富余121.6万t，精煤需求量完全能够满足集团公司内部煤化工和煤制油项目的用煤需求。

4 效益分析

4.1 经济效益分析

假设仅仅灵新、枣泉、羊场湾、梅花井、金凤、双马共6座矿井供煤制油化工的精粒煤或限下增加7%产率，则调运总费用2 162.4万元。

煤场费用估算：2016年3月，选配煤中心煤场费用较低时，当月煤场费用为447万元，估算全集团全年煤场费用为447×12=5364(万元)。仅此一项与调运费用相比，全年可节约3 201.6万元。

4.2 社会效益分析

(1)块精煤全部集中后，能源化工基地需求的精煤量能够得到最大量的支持，内部决策程序简化。

(2)各矿点煤场没有落地块煤，块煤分散窖存在的着火风险等将得到有效管控。

(3)清水营选煤厂距治安保卫总队很近，块精煤集中后管理难度降低，工作效率提高，块煤遭遇偷盗的经济风险大幅降低。

(4)块精煤不再煤场落地，各煤场用于块煤的铲车、汽运、转运等费用消失。

(5)各煤场减量后将大幅压缩各矿煤场用工，降低了人力资源成本。

(6)优化结构后完成了精煤保供工作，又实现了低成本高效加工。实现生产高效化，将大大提高集团公司的竞争力。

5 结 语

煤泥减量化已经过论证，宁东矿区动力煤全级入洗需要进行成本分析，将所有块精煤调运到清水营选煤厂集中处理，是具有可行性的。同时需要对清水营选煤厂到宁东能源化工基地12 km带式输送机占地进行勘察和规划设计。