关于炼焦煤矿井天然焦及热变煤分选的探索.pdf

第4 6 卷第9 期2023年9 月煤矿安全环保与煤炭加工关于炼焦煤矿井天然焦及热变煤分选的探索煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.9Sep.2023梁增田（开滦能源化工股份范各庄矿业分公司，河北唐山0 6 31 0 0）摘要：本文根据范各庄矿1 2 煤层2 2 2 7 工作面受岩浆岩影响，导致煤层受热变质的范围和程度，对变质煤样品中的天然焦及热变煤浮沉数据及关键指标进行了化验，为降低变质煤对炼焦精煤的污染，通过煤层搭配调控入洗原煤煤质及洗煤过程提高一段分选比重，降低二段分选比重的方法，可以大幅降低变质煤对炼焦精煤的污染，稳定精煤各项指标，同时将天然焦选入中煤，增加了企业经济效益。本文对炼焦煤矿井受岩浆岩影响导致产生的变质煤通过洗选去除，降低对炼焦煤指标的影响具有参考价值，同时对天然焦及热变煤回收利用具有借鉴意义。关键词：岩浆岩；变质煤；天然焦；热变煤；洗选；配洗；比重中图分类号：TD94文献标识码：B文章编号：2 0 9 5-5 9 7 9（2 0 2 3）0 9-0 1 1 9-0 3Exploration on the separation of natural cokeand thermal coal in coking coal mineLiang Zengtian(Fangezhuang Mining Branch of Kailuan Energy and Chemical Co.,Ltd.,Tangshan 063100,China)Abstract:In this paper,according to the analysis of the range and degree of coal seam thermal metamorphism caused bymagmatic rock in No.2227 Face of 12 coal seam in Fangezhuang Coal Mine,the floating and sinking data and key indexesof natural coke and thermal coal in metamorphic coal samples are tested.In order to reduce the pollution of metamorphiccoal to coking clean coal,the coal seam collocation is used to control the quality of raw coal into washing and the coalwashing process to improve the proportion of first stage separation and reduce the proportion of second stage separation.Themethod can greatly reduce the pollution of metamorphic coal to coking clean coal,stabilize the indexes of clean coal,and atthe same time,natural coke is selected into medium coal,which increases the economic benefits of enterprises.This paperhas reference value for the removal of metamorphic coal caused by magmatic rock in coking coal mine by washing andreducing the impact on coking coal index,and has reference significance for the recovery and utilization of natural coke andthermal coal.Key words:magmatic rock;metamorphic coal;natural coke;thermal coal;washing;washing;proportion断层影响越来越大，部分断层成为岩浆岩侵人通1概况道，由于岩浆放出大量的热液，使附近的煤层受热范各庄矿业分公司始建于1 9 5 8 年，1 9 6 4 年正干馏及岩浆运移的推挤等作用影响而变成天然焦和式建成投产，是新中国成立后第一座自行勘探、自热变煤（本文将受岩浆岩影响的受热煤总称为变质行设计、自行建造的大型机械化矿井，被誉为“新煤，变质煤中与正常煤之间已经受热变质但未形成中国第一矿”，矿主要产品为36 号肥煤，广泛应用天然焦的煤称为热变煤），变质煤中天然焦占比较于炼焦配煤。随着矿井的深度开采，地质构造导致大，天然焦挥发分极低，一般5%1 0%，粘结性责任编辑：高小青D0I:10.19286/ki.cci.2023.09.031作者简介：梁增田（1 9 8 3一），男，河北高邑人，工程师。引用格式：梁增田.关于炼焦煤矿井天然焦及热变煤分选的探索 J.煤炭与化工，2 0 2 3，4 6（9）：1 1 9 1 2 1.1192023年第9 期和胶质层缺失，且存在热爆性，天然焦由于赋存不稳定目前开发利用较少，一些发热量较高的天然焦主要用于发电配煤、民用型煤、烧制水泥等燃料，这也是国内天然焦的主要用途。受岩浆岩影响的变质煤与煤炭生产有着紧密的关联，范各庄矿2 0 2 1年7 月至2 0 2 2 年4 月开采的2 2 2 7 工作面岩浆岩侵人范围大，导致该工作面原煤受热变质影响较大，变质煤由于密度区间分布大，在洗选过程中大部分会进入研石产品，小部分会混人精煤，一定程度影响炼焦煤精煤胶质层和粘结性，如何降低变质煤对炼焦精煤指标的影响，同时将变质煤最大化回收是维护精煤品牌和企业利益的关键。2岩浆岩的侵入范围和煤炭变质程度2.1侵入范围范各庄矿2 2 2 7 工作面位于二水平南二采区，该工作面煤层为复杂结构中厚煤层，工作面于风道110201 m、运道2 5 6 4 5 4 m、切眼0 2 4 m均揭露有岩浆岩，岩浆岩主要以岩床形式侵入，局部以串珠状形式侵人，厚度在0.1 3.0 m变化，在倾向上贯穿整个工作面，局部煤层因岩浆岩侵入影响变质为天然焦，厚度在0.5 3.0 m，在开采时运道揭露岩浆岩后范围逐渐向风道延伸，影响范围越来热变煤密度/(g.cm)产率/%灰分/%挥发分/%产率1%灰分%挥发分/%-1.40.951.4 1.53.81.5 1.617.11.6 1.848.46+1.829.69合计100.00通过表1 分析，岩浆岩导致的变质煤密度1.4+1.8 g/c m均存在，样品最高密度1.9 2 g/cm，最低密度1.38 g/cm，距离岩浆岩越远受热影响越小密度越低，越接近岩浆岩，焦化程度越高，密度越高，该矿变质煤发热量达到5 5 0 0 kcal，变质煤由于高密度级含量占比明显高，密度超过1.8 4 g/cm的变质煤在洗选过程中会进入石产品中（选煤厂排研比重1.8 4 g/cm），造成资源浪费，热变煤由于存在热变程度不均，其密度区间分布较广，低于1.6g/cm的热变煤在洗选过程中容易进人精煤，变质煤整体灰分高，挥发分明显低于该工作面2 8.5%水平且没有粘结性，在高比重洗煤过程中低密度热120煤炭与化工越大，具体如图1 所示。风道煤层火成岩切眼Fig.1 Magmatic rock intrusion range in No.2227 Face2.2岩浆岩导致煤层变质程度分析通过开采过程现场勘查，岩浆岩主要在煤层下部侵入，岩浆侵人煤层时，发生接触变质作用，根据取样分析，其天然焦呈现出致密性，采割时其痕迹类似岩石性，光泽银灰，热变煤颜色发暗，表面无光泽，块状较大，块状凸显，在采面较易确认，天然焦的厚度与岩浆岩厚度直接相关，岩浆岩厚度越大相应天然焦厚度越大，该工作面受岩浆岩影响区域天然焦厚度平均在1.5 m左右，天然焦与正常煤之间的热变煤，厚度平均0.3m左右，经取2 2 2 7采面热变煤及天然焦做浮沉分析，其指标见表1。表1 2 2 2 7 工作面变质煤浮沉数据Table 1 Floating and sinking data of metamorphic coal in No.2227 Face11.213.5215.7319.0626.5220.42第4 6 卷停采线煤层运道图1 2 2 2 7 工作面岩浆岩侵入范围天然焦13.2508.2308.4106.5411.036.4388.978.60100.00变煤容易混人精煤，根据热变煤及天然焦密度及在煤层的侵入厚度数据测算，岩浆岩导致的变质煤中+1.80g/cm含量为7 9.6 0%，-1.6 0 g/cm含量占3.45%，在选煤理论分选比重超过1.6 0 g/cm时，3.45%变质煤会进入精煤产品，分析研究并实验，通过多煤层搭配入洗降低岩浆岩侵人煤层配洗比例，可有效降低变质煤对炼焦煤指标的影响，但考虑不合理煤层搭配理论分选比重偏高因素，仍需通过配洗措施进行去除并回收，同时由于+1.8 0 g/cm3含量达到7 9.6 0%，如不进行调控，大量高热值变质煤会进入研石产品，造成资源浪费。一一一21.2227.2626.59一一一9.8413.9913.53梁增田：关于炼焦煤矿井天然焦及热变煤分选的探索3降低变质煤对精煤污染及变质煤回收方法范各庄矿选煤厂为矿井型配套选煤厂，主要洗选工艺为8 0 1 3mm采用立轮洗选，1 3 0.5 mm采用三产品重介旋流器分选工艺，0.5 0 mm采用浮选工艺。3.1适量配洗降低变质煤入洗比例范各庄选煤厂原煤人洗能力1 0 0 0 t/h，该矿2021年井下4 个工作面生产，可以充分发挥多煤层搭配入洗优势，避免受岩浆岩影响煤层单独人洗或入洗比例过高，导致变质煤进人精煤比例增加。按照测算每小时配洗量不超过30 0 t时，对精煤指标影响较小，因此在煤层配洗方面，2 2 2 7 工作面单独装仓，严格控制人洗量不超30 0 t/h。3.2降低变质煤污染精煤措施根据表1 采样数据，该矿变质煤存在随密度降低，含量明显降低的趋势，通过煤层搭配降低入洗原煤理论分选比重可有效控制热变煤进人精煤比例，范各庄矿2 0 2 1 年井下开采5、7、1 2、1 2.5 煤层，7 槽煤与1 2.5 煤层分选比重最低且分选比重接近，可以混合装人原煤1 仓，5 槽煤中间产物少，为极易选煤，分选比重最高，单装原煤2 仓，1 2槽煤单装原煤3仓，洗1 2 级炼焦精煤时，为防止变质煤污染精煤，通过调控井下各煤层出煤量，适量增加7 槽煤与1 2.5 槽煤占比，减少5 槽煤占比，可有效降低分选比重，结合各槽煤筛分浮沉数据及人洗比例，利用可选性曲线查找相关分选比重，按照原煤1 仓5 0 0 t/h，2 仓2 0 0 t/h，3仓30 0 t/h配洗，配洗后原煤浮沉数据见表2，该配洗可以将精煤理论分选比重控制在不高于1.5 1 g/cm，从而将变质煤从旋流器精煤及块煤重介精煤中分选出来，降低污染精煤。表2 配洗后入洗原煤浮沉数据Table 2 Float and sink data of raw coal after washing密度级/(gcm-)-1.31.3 1.41.4 1.51.5 1.61.6 1.8+1.8合计3.3天然焦和热变煤回收措施根据天然焦和热变煤特性，其质地较硬，不易破碎，通过取样分析，其+1 3mm粒度级达到2023年第9 期60%，1 3 0.5 m m 粒度级含量为38.2 0%，小于0.5mm粒度级含量仅为1.8 0%，进人浮选量极少，因此考虑通过提高块煤重介系统用于排研的一段分选比重，可最大化回收变质煤进入中煤。由于变质煤中+1.8 0 g/cm占比达到7 9.6 0%，选煤厂重介立轮一段分选比重原设定为1.8 4 g/cm，而该矿热变煤样品最大比重1.9 2 g/cm，考虑样品代表性因素，通过提升重介系统一段1.9 5 g/cm，可确保了该矿大于1.8 4 g/cm密度级天然焦和热变煤的回收，避免进入研石废弃。3.4 效 果目前2 2 2 7 工作面已开采完毕，通过前期对天然焦和热变煤取样分析并精准调控配洗比例，2 2 2 7工作面变质煤混入精煤比例由3.4 5%减少至1.0 2%，再通过严格控制每小时2 2 2 7 工作面配洗不超过30 0t，变质煤进入总精煤可以控制在0.4%以下，开采期间通过持续取样化验，精煤各项指标维持正常水平，维护了精煤品牌，提高了用户满意度。将重介一段比重提升至1.9 5 g/cm，可回收该矿2 2 2 7 工作面绝大部分天然焦和热变煤，2 2 2 7 工作面2 0 1 7 年7 月至2 0 2 2 年4 月累计出煤5 0.7 1 万t，按照变质煤含量按1 2%，进入块煤重介系统占比6 0%计算，考虑选煤厂二次破碎因素，调整重介1 段比重，此工作面累计增加回收+1.8 4 g/cm密度级变质煤1 5 5 0 3t进入块中煤，块中煤按照售价8 0 0 元/t计算，回收天然焦和热变煤共计创效1240.24万元。4结语岩浆岩侵人煤层不可避免，对于稀缺炼焦煤矿井，有效分选出天然焦及伴生热变煤可以避免污染精煤，确保稀缺炼焦精煤各项指标，同时将天然焦和热变煤分选进人中煤产品，充分利用其发热量价值，达到资源充分利用目的。产率/%灰分%29.086.3722.1011.026.7018.572.3727.371.2737.7938.4875.78100.0035.82参考文献1江明.天然焦及其综合利用 J.煤炭加工与综合利用，1995(6):46 48.2纪承.天然焦成矿研究 J.安徽地质，2 0 1 7，2 7（3）：178-181.3 苗琦，权巨涛，秦云虎，等.天然焦地质勘查研究 J中国煤炭地质，2 0 1 9，31（6）：9-1 4.4秦云虎，王双美，朱士飞，等.苏鲁豫皖四省毗邻地区天然焦特征及燃烧特性 J.煤田地质与勘探，2 0 2 2，5 0（5）：23-31.5杨起，吴冲龙.中国煤变质作用 J.地球科学：中国地质大学学报，1 9 9 6，2 1（3）：31 1-31 9.121