田庄选煤厂入选原煤泥化特征研究

栗 培 国

(平顶山天安煤业股份有限公司 田庄选煤厂，河南 平顶山 467013)

0 引 言

田庄选煤厂位于河南省平顶山市东郊，目前入选原煤能力达10.0 Mt/a[1]。该选煤厂入选的原煤来源于平煤神马集团下属的10余对矿井，主要入选煤种以炼焦煤为主，各矿原煤入厂以分罐或分层储存，入选时以配煤形式组织生产。原煤以全粒级(<300 mm)入选，配备以块煤斜轮重介分选、末煤三产品旋流器重介分选、粗煤泥TBS以及煤泥浮选为主的四级分选选煤工艺，采用冗余设计并基于专家控制系统进行分选[2，3]，分选后的主要产品为精煤与中煤。其中，精煤具有低硫、高黏结性、质量稳定之特点，可作为国内外优质的主炼焦精煤，而中煤可用作附近电厂的优质动力用煤。

1 入选原煤泥化研究背景

田庄选煤厂入选平煤集团公司多个矿区各矿井原煤，随着开采深度拓展和采煤机械化程度提高，入选的各矿开采深度不同，各矿原煤质量差别较大。大多数矿原煤中伴生矿物与围岩碎块增多，比如二矿、十矿等原煤除含有一些伴生矿物如伊利石、高岭石、石英、伊蒙混层、蒙脱石、绿泥石、方解石、叶蜡石、黄铁矿等外，各矿在开采过程中不定期遇到断层、局部顶底板脱落等状况，由此增加了原煤中矸石含量,而此矸石不仅包含硬度高、透水性差的碳质页岩，且含有质地松软、易吸水的泥岩。采用湿法选煤工艺时，混入原煤中的黏土矿物遇水膨胀,通常形成极细的胶体颗粒而不易沉降[4]，给选煤分选带来困难。煤和煤中所含矸石的泥化特性，不仅与选煤工艺过程有密切关系，还直接影响煤的分选效果和选煤工艺流程的选择[5]。

入选原煤泥化对重介旋流器分选有一定影响，尤其对浮选、浮精脱水作业影响更大，为此研究入选原煤的泥化性质并采取相应措施以降低入选原煤泥化，此举对选煤生产的影响具有重要的意义[5]。

由于在煤的形成过程中，煤中部分伴生矿物与煤紧密结合，因而通常研究煤的泥化现象不仅指煤和煤中矸石在湿法洗选过程中的泥化特征，且指原煤在湿法洗选过程中再粉碎的情况和产生次生煤泥的泥化特征[6]。对入选原煤进行泥化试验，不仅能预测次生煤泥量的多少，且能为选煤生产、选煤厂技改提供原煤煤质的第一手资料[7-14]。煤的泥化特征量化通常采用转筒泥化试验，其试验主要目的包括测定次生煤泥的产率与灰分，按照试验的相关国标要求，试样从生产煤样或筛分总样中缩取，试样的粒级应与入选原料煤一致[15]。针对田庄选煤厂全粒级入选，为了更全面反应田庄入选原煤情况，采样亦采用全粒级而未对其上限进行调整。

2 入选原煤泥化试验及分析

根据GB/T 26918—2011《选煤厂煤的转筒泥化试验方法》，田庄选煤厂对入选原煤进行泥化试验,即选择试样的粒级为300 mm～0.5 mm,试样进行4次翻转试验，每次用样25 kg，考虑备用则要求取样量至少为250 kg。分别进行翻转时间为15 min、25 min、35 min、45 min的4次泥化试验,试验中次生煤泥指0.500 mm筛下产品，次生煤泥产率由0.500 mm～0.045 mm 和小于0.045 mm 该2个部分的产品产率相加而得，次生煤泥灰分(Ad)通过测定0.500 mm～0.045 mm 和小于0.045 mm 此2个部分的产品灰分再加权平均计算得出。用W45表示试样中<0.045 mm产品质量百分比，W500表示试样中<0.500 mm产品质量百分比。煤的泥化程度定义如下:当W500≤10.0%时，为低泥化程度；当W500>10.0%时，根据泥化比B(B=W45/W500)划分泥化程度:B≤10.0%，为低泥化程度；B在10.1%～20.0%，为中泥化程度；B在20.1%～30.0%，为中高泥化程度；B>30.0%，为高泥化程度。田庄选煤厂入选原煤泥化试验结果汇总见表1,其各矿原煤泥化比如图1所示。

表1 田庄选煤厂入选原煤中主要矿别原煤泥化试验结果汇总
Table 1 Summary of feeding raw coal sliming test results form main mines of Tianzhuang coal preparation plant

矿名翻转时间/min产率/%>3 mm3～0.5 mm0.5～0.045 mm<0.045 mm灰分/%0.5～0.045 mm<0.045 mm次生煤泥泥化比/%1534.14 40.47 13.10 12.29 35.74 43.37 39.43 48.40 平煤股份一矿2541.65 30.56 14.38 13.41 37.59 44.42 40.89 48.30 3532.47 38.05 16.72 12.76 39.70 44.75 41.89 43.30 4530.36 31.45 19.29 18.90 36.26 43.62 39.90 49.49 1556.63 23.77 10.24 9.36 31.92 49.57 40.35 47.76 平煤股份二矿2554.78 25.22 10.60 9.40 34.81 51.39 42.60 47.00 3556.92 23.00 9.98 10.10 34.77 52.52 43.70 50.30 4541.04 35.50 11.89 11.57 31.89 51.66 41.64 49.32 1542.01 32.45 13.33 12.21 24.71 44.20 34.03 47.81 平煤股份十矿2557.43 18.96 11.08 12.53 30.72 43.82 37.67 53.07 3548.84 25.06 13.05 13.05 27.21 45.03 36.12 50.00 4538.55 31.65 16.11 13.69 25.73 43.73 34.00 45.94 1537.95 31.73 18.47 11.85 20.59 29.85 24.21 39.08 平煤股份十一矿2537.43 32.85 17.59 12.13 19.86 27.92 23.15 40.81 3537.11 32.37 17.15 13.37 17.45 30.12 30.52 43.80 4537.75 28.76 18.47 15.02 19.29 31.53 33.49 44.84 1546.10 28.92 12.73 12.25 17.20 33.36 25.12 49.00 平煤股份十二矿2542.25 28.52 16.14 13.09 19.10 33.00 25.32 44.70 3541.12 29.52 16.43 12.93 17.40 33.39 24.44 44.00 4541.77 30.52 14.54 13.17 18.44 33.54 25.61 47.50 1544.58 29.48 13.45 12.49 16.68 23.85 20.13 48.10 平煤股份十三矿2536.85 34.68 14.92 13.55 14.36 23.83 18.87 47.60 3538.96 33.25 13.33 14.46 14.34 23.35 19.03 52.00 4535.74 35.50 14.54 14.22 13.02 23.71 18.31 49.40 1542.0130.5215.3812.0911.5319.9315.2344.00 平煤股份首山矿2542.9727.0716.7913.1710.7720.1814.9143.90 3535.4232.9317.1114.5410.7320.6615.2945.90 4536.3127.5517.7118.4311.3819.8915.7251.00

图1 田庄选煤厂入选原煤中主要矿别原煤泥化比折线图Fig.1 Line chart of sliming ratio of feeding raw coal from main coal mines of Tianzhuang coal preparation plant

结合图1对表1试验结果汇总进行分析，可初步得出以下结论:① 小于0.045 mm 粒级的细泥产率随试验时间的增加而增加。② 田庄选煤厂入选主要矿别即一矿、二矿、十矿、十一矿、十二矿、十三矿和首山矿的原煤转筒泥化试验中，小于0.500 mm的产率均大于10.0%，且泥化比(B)均大于30.0%，为高泥化程度煤；泥化实验结果中小于0.045 mm产品灰分显著高于其他粒级，即小于0.045 mm产品为高灰泥化物。③ 首山和十一矿煤随翻转时间增长而其泥化程度加重，十矿煤在翻转25 min时泥化程度(B=53.07%)最严重。④ 随翻转时间延长，除首山和十一矿煤外其余几个矿别的原煤泥化程度增长并不显著，有利于二次浮选、煤泥再选。

3 泥化试验结果分析

田庄选煤厂作为中心选煤厂，由于生产需要而对平煤矿区各矿煤配洗入选，为了掌握平煤矿区整体泥化特征及田庄选煤厂入选原煤情况，故需对平煤矿区各矿原煤进行综合统计分析。对田庄选煤厂入选主要矿别原煤进行泥化试验，翻转时间为15 min、25 min、35 min、45 min时，其泥化比平均值分别为46.31%、46.48%、47.04%、48.21%。

分析泥化试验结果可知，随着试验泥化试验翻转时间增加，平均泥化比平均值呈上升趋势，由46.31%增至48.21%，说明随着浸泡时间延长则平煤矿区原煤的泥化现象越来越严重，即平煤矿区原煤随着在水中翻转时间的延长则其泥化越来越严重。但鉴于在15 min翻转时间时平均已为高泥化，后期增加幅度并不显著。田庄选煤厂入选原煤的煤泥化现象较严重，所产生的高灰细泥量较大，因此应尽量缩短洗选过程以减轻泥化。

针对田庄选煤厂入选主要矿别进行原煤泥化试验，不同翻转时间15 min、25 min、35 min、45 min时其次生煤泥的算术平均灰分分别为28.36%、29.06%、30.14%、29.81%。分析次生煤泥灰分平均值变化情况可知:随着翻转时间延长其灰分逐渐增加，说明矸石有泥化现象；但当翻转时间为45 min时,次生煤泥灰分比翻转时间35 min时降低了0.33%，说明超过35 min后其煤碎化现象加重，次生煤泥灰分有所降低，含煤量占比提高，同时说明该种煤不宜在水中浸泡时间过长。

归纳以上分析，可初步得出以下结论:

(1)十矿煤泥化程度较高，尤其在翻转25 min时其泥化程度最为严重且明显高于其他矿别煤。而在田庄选煤厂的分选过程中，从原煤分级到浮选精矿脱水煤流约30 min，造成入选十矿煤时泥化现象非常严重，因此需严格控制其配比入选，以每小时100 t以下控制配洗，保证产品质量与煤泥水系统稳定。

(2)首山和十一矿煤随翻转时间增长则其泥化程度加重明显，需避免长时间浸泡，洗选时及时添加絮凝剂以减少其在煤泥水系统内的循环时间。

(3)对高灰泥化物应采取低浓度浮选以减少细泥对浮精质量影响，若有条件则采取二次浮选以进一步降低浮选精煤灰分。

通过对田庄选煤厂入选原煤中7个高泥化矿别原煤进行泥化试验以掌握其泥化特征，由统计分析可知在组织生产时不仅要降低高泥化煤配比，同时应尽量缩短高泥化煤洗选过程，加强煤泥水处理，降低循环水浓度。

4 结 语

随着各矿综采技术大规模应用，原煤泥化程度越来越严重，在选煤厂生产管理中易导致较大的煤泥水处理难度。田庄选煤厂通过研究入选原煤的泥化性质以掌握入选原煤的泥化特征，在生产中不仅有效控制产品的灰分、水分、挥发分及黏结指数等质量指标，且针对各矿原煤泥化特征相应采取有力的措施，从而降低原煤泥化对选煤生产的影响，最终提高了选煤的分选效率。