济宁二号煤矿选煤厂中矸磁尾分离改造实践

朱绍文，李新祥

(兖矿能源集团股份有限公司 济宁二号煤矿，山东 济宁 272072)

1 选煤厂概况

兖矿能源集团股份有限公司济宁二号煤矿选煤厂位于山东省济宁市，属矿井型选煤厂，设计入洗能力4.0 Mt/a，主要产品为气煤，是优质动力煤和炼焦配煤。选煤工艺为150～25 mm块煤浅槽排矸、50～0 mm原煤无压三产品重介分选、煤泥浮选。尾煤采用两段浓缩两段脱水回收工艺，一段底流沉降过滤离心机回收、二段底流快开隔膜压滤机回收，二段溢流作循环水。

随着济宁二号煤矿开采年份的增加，煤层发生了较大变化，入选原煤灰分波动大，造成洗混煤产品发热量不稳定，洗混煤灰分最高时达到36%，水分18%，发热量不足15.90 MJ/kg，因此价格较低，影响了经济效益。

选煤厂洗混煤产品由重介中煤、沉降过滤离心机煤泥、中矸磁尾、粗煤泥TCS尾矿四部分组成。其中中矸磁尾回收工艺为：中煤稀介质和矸石稀介质分别经过磁选机回收与粗煤泥TCS尾矿合并进入中矸磁尾桶，桶内物料经泵送至中矸分级旋流器分级，溢流进入浓缩系统，底流通过弧形筛+高频筛进行脱水回收，高频筛筛上物料掺入洗混煤，弧形筛与高频筛的筛下返回中矸磁尾桶。改造前工艺流程见图1。

图1 改造前的中矸磁尾回收原则工艺流程

2 存在问题与原因分析

2.1 存在问题

2020年洗混煤发热量情况见表1。

表1 2020年洗混煤发热量

洗混煤产品主要供邹县电厂使用，采用发热量区间确定每大卡单价按质计价，发热量4 000 kcal/kg(16.74 MJ/kg)以下，0.09 元/kcal；4 000～4 500 kcal/kg(16.74～18.83 MJ/kg)，0.096 元/kcal。2020年，济宁二号煤矿选煤厂洗混煤的平均发热量为4 184 kcal/kg(17.51 MJ/kg)，发热量最低时为3 728 kcal/kg(15.60 MJ/kg)，属于低热值煤。洗混煤的灰分、水分较高，平均灰分30.48%，平均水分18.0%。由于洗混煤水分大，当洗混煤仓存煤时间长，给煤机闸板操作不当时，很容易造成洗混煤窜仓压胶带事故，影响设备运行和人员安全[1]。

2.2 原因分析

洗混煤产品组成见表2，中矸高频筛筛上物各部分组成见表3。

表2 洗混煤产品组成及灰分、全水分

表3 末中矸产品组成及灰分

通过对洗混煤产品组成分析，末中矸产品灰分38.32%，全水分21.6%，产量占洗混煤产品的50%，是造成洗混煤灰分高、水分大的主要原因。末中矸产品组成中，矸石磁尾灰分达到72.24%，占比25%，造成中矸高频筛筛上产品灰分高。

假设将矸石磁尾分离单独回收，并增加煤泥离心机对中煤磁尾、TCS尾矿进一步脱水，预测改造后的洗混煤产品组成，见表4。

表4 洗混煤产品组成及灰分、全水分预测

通过表4数据看出，改造后的洗混煤灰分为33.30%，全水分14.1%，较改造前灰分下降1.91%，全水分降低3.4%，降灰降水效果明显。

3 解决方法

将中煤、矸石磁尾分离分别回收，末矸石进入矸石系统，避免灰分高的末矸石影响洗混煤产品发热量。将中煤磁尾、TCS尾矿用煤泥离心机进一步脱水，降低洗混煤产品水分，提高洗混煤发热量。

具体改造方案：

A：我认为企业尝试智能化生产要考虑两点，第一，实现智能化生产的可能性，第二，现阶段是否真的需要智能化生产。很多企业存在一个认识误区，认为智能化一定是好的，于是投入大量资金购买智能化设备，但是收获甚少。企业进行智能化生产投资时，需要对整个行业有一个宏观的认知，再去考虑可能性，如果最后评估认为企业能够获得收益，方能进行智能化生产的投资。简单地说，首先要考虑能否“回本”，多久可以“回本”，这笔“生意”是否划算。其次要考虑投资的时机，太早太迟都不可以，不能人云亦云，要根据自己的能力、需要和可产生的经济效益去评判，是否进行智能化改造。

(1)在重介厂房一层中矸磁尾桶北侧新增1个矸石磁尾桶、2台矸石磁尾分级旋流器入料泵。

(2)原中煤磁选机尾矿和矸石磁选机尾矿管路合并后进入中矸磁尾桶，改造后将中煤磁尾和矸石磁尾管路分离，将原中矸磁尾桶作为中煤磁尾桶。

(3)在重介厂房七层增加1台φ500矸石磁尾水力分级旋流器。

(4)在重介厂房五层新增1台矸石磁尾弧形筛、1台矸石磁尾高频筛，矸石磁尾高频筛筛上物通过溜槽进入矸石转载胶带。

(5)在重介三层增加1台立式煤泥离心机，进一步降低中煤磁尾、TCS尾矿水分。

矸石磁选尾矿进入新增矸石磁尾桶，桶内物料泵送至新增矸石磁尾分级旋流器，分级旋流器溢流直接进入浓缩系统，底流通过新增弧形筛、高频筛进行脱水，脱水后的末矸直接作为矸石外排，新增弧形筛、高频筛的筛下物返回矸石磁尾桶。改造后的工艺流程如图2所示。

图2 改造后的中矸磁尾回收原则工艺流程

4 改造后效果

4.1 运行情况

(1)对改造后的矸石磁尾高频筛筛上末矸进行采样分析，平均灰分88.03%，全水14.8%，末矸石灰分与重介矸石灰分相近。洗混煤灰分32.88%，较改造前降低2.3%。

(2)增加煤泥离心机后，离心机出料产品全水分14.5%，较采用弧形筛+高频筛脱水方式，水分降低7.1%，测得洗混煤产品全水分15.0%，较改造前降低2.5%，解决了洗混煤仓易窜仓问题。

4.2 经济效益

按照全年入洗原煤390万t计，改造前中矸磁尾合并回收，洗混煤产率为16.8%，年产量65.52 万t，发热量约16.74 MJ/kg；改造后，矸石磁尾单独回收后，洗混煤产率降低至16.1%，年产量62.79 万t，洗混煤灰分降低2.3%，全水分平均降低2.5%，洗混煤发热量提高至18.20 MJ/kg。洗混煤以发热量计价为0.096 元/kcal，改造前洗混煤销售单价384 元/t，改造后洗混煤销售提高至417.6 元/t，改造后增加材料配件、电耗等洗煤成本费用0.19元/t。预测每年洗混煤增加销售收入为：62.79 万t×417.6 元/t-65.52万t×384元/t-390万t×0.19元/t=937.4 万元。

5 结 论

改造前，由于矸石磁尾灰分高，中矸磁尾粗煤泥水分大，掺入洗混煤后，影响洗混煤发热量。通过对中煤、矸石磁选尾矿进行分离后分别回收改造[4-5]，将高灰末矸石废弃，增加煤泥离心机加强中煤磁尾脱水，提高了洗混煤产品质量，取得了良好的应用效果和经济效益。