重介浅槽入洗下限的探索实践_王志强.pdf

1概述冀中能源股份有限公司内蒙古公司盛鑫矿位于鄂尔多斯市东胜区，属井工矿，可采储量 3 787 万t，主要可采煤层为 4 号及 5 号煤层，煤种为不粘煤，属于动力矿井。选煤厂入洗能力为 3.0 M/a，洗选加工工艺为弛张筛 8 mm 分级，150 8 mm 粒级块煤采用重介浅槽分选，-8 mm 粒级末煤不分选，3 0.15 mm 粗煤泥由煤泥离心机回收，-0.15mm细煤泥由压滤机回收。2存在的问题由于 8 0 mm 粒级缺少分选手段，产品质量受原煤质量影响大，为最大可能的增加公司效益，重介浅槽入洗下限的探索实践王志强（冀中能源股份有限公司 运销分公司，河北 邢台 054000）摘要：盛鑫矿由于缺少 8 0 mm粒级分选手段，产品质量受原煤质量影响大，因此为了保证商品煤质量，降低商品煤灰分，提高发热量，减小原煤煤质波动对商品煤质量的影响，对重介浅槽的入洗下限进行研究，探索对比 4 个方案，即：+13 mm 粒级重介浅槽、-13 mm 粒级干选；+13 mm 重介浅槽分选、13 3 mm 重介旋流器分选；+13 mm 重介浅槽分选、13 0mm重介旋流器分选；+3 mm重介浅槽分选、-3 mm粒级不入洗。通过对方案进行分析、效益测算、优缺点对比等工作，选择实施了+3 mm 重介浅槽分选、-3 mm 粒级不入洗方案，最终商品煤质量得到了有效保证，洗选指标得到了有效控制，从根本上扭转了商品质量差的局面，为选煤行业分选动力煤提供了参考。关键词：重介浅槽工艺；3 mm分级；入洗下限中图分类号：TD94文献标识码：B文章编号：2095-5979（2023）05-0094-05Exploration and practice of lower limit of heavymedium shallow groove washingWangZhiqiang(Transportation and Marketing Branch,Jizhong Energy Co.,Ltd.,Xingtai 054000,China)Abstract：Due to the lack of 8 0 mm particle size separation means in Shengxin Mine，the product quality is greatlyaffected bythe qualityofrawcoal.So inorder to ensure the quality ofcommercial coal,reduce the ash content ofcommercialcoal,increase the calorific value,and reduce the influence of rawcoal quality fluctuation on the quality of commercial coal,the lower limit of washing of heavy medium shallow groove is studied and four schemes were explored and compared,namely:+13 mmparticle size heavymediumshallowtrough,-13 mmparticle size dryseparation;+13 mmheavymediumshallow groove separation,13 3 mm heavy medium cyclone separation;+13 mm heavy medium shallow grooveseparation,13 0 mm heavy medium cyclone separation;+3 mm heavy medium shallowgroove sorting,-3 mm particlesize is not washed.Through the analysis ofthe scheme,benefit calculation,comparison ofadvantages and disadvantages,thescheme of+3 mm dense medium shallow groove separation and-3 mm particle size non-washing was selected andimplemented.Finally,the quality of commercial coal was effectively guaranteed,and the washing index was also effectivelycontrolled,which fundamentally reversed the situation of poor commodity quality.The practice of dense medium shallowgroove separation ofnon-cakingcoal provides a reference for the separation ofthermal coal in coal preparation industry.Key words：heavymediumshallowgroove process;3 mmgrading;lower limit ofwash-in责任编辑：高小青DOI：10.19286/ki.cci.2023.05.023作者简介：王志强（1987），男，河北邢台人，选煤工程师。引用格式：王志强.重介浅槽入洗下限的探索实践J.煤炭与化工，2023，46（5）：94-98，103.Coal and Chemical Industry煤 炭 与 化 工Coal and Chemical Industry第 46 卷 第 5 期2023 年 5 月Vol.46 No.5May 2023煤 矿 安 全 环 保 与 煤 炭 加 工942023 年第 5 期增大原煤入洗比例，拓宽浅槽重介质分选机的入料粒度范围1，更好控制产品质量2，提高洗精煤产率3，盛鑫矿对重介浅槽的入洗下限进行了探索实践。盛鑫矿商品煤质量情况见表 1。从表 1 可以看出，经洗选加工后，洗精煤和洗精块煤发热量均达到 4 000 kcal/kg以上，可以达到市场对动力煤的基本需求，筛末煤却由于未经洗选，煤质差，热值平均在 3 200 kcal/kg左右，最低时可达 1 500 2 000 kcal/kg，同时筛末煤占商品煤量的 54.6%，产量大、煤质差、售价低，大幅度拉低了原煤平均售价，影响了整体经济效益，市场低迷时，筛末煤大量滞销积存，致使企业不能正常生产。基于此，筛末煤热值的提升成为了盛鑫矿亟待解决的问题。3问题分析2021 年度原煤入洗情况及商品煤热值比较见表 2。通过表 2 可以发现，商品煤平均发热量随着入洗比例的提升而提升，因此要提高筛末煤、商品煤的热值需要加大原煤入洗的比例。加大原煤入洗比例的方案主要有 4 个：+13 mm粒级重介浅槽分选，-13 mm 粒级干选；+13 mm 重介浅槽分选，13 3mm重介旋流器分选；+13 mm重介浅槽分选，13 3 mm 重介旋流器分选；+3 mm 重介浅槽分选，-3mm粒级不入洗。3.1方案一将现有重介浅槽系统的入洗下限由 8 mm 调整为 13 mm，新建-13 mm 粒级筛末煤干选系统，该方案的产品结构见表 3。占商品煤比例54.631.214.2100.00表 1 盛鑫矿商品煤质量情况Table 1 Qualityofcommercial coal in Shengxin Mine全水分Mt/%27.629.728.728.41灰分Ad/%3410.239.523.10硫分St,d/%1.10.30.280.73热值Qnet,ar/(Cal g-1）3 2004 2394 3503 687.47筛末煤洗精煤洗精块煤合计煤种表 2 盛鑫矿 2021 年入洗情况与热值比较Table 2 Comparison ofwashingsituation andcalorific value ofShengxin Mine in 2021月份1 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月原煤发热量3 4372 8142 4993 1943 1903 1813 3233 1643 2623 3483 127商品煤平均发热量3 7363 2003 0893 6463 4863 2593 4823 4773 5653 6603 561发热量提升29938659045229578159313303313433原煤入洗率49.5349.7253.7961.1549.610.1523.3340.1146.548.1754.05表 3 块煤浅槽、末煤干选方案产品预测Table 3 Block coal shallowtrough,fine coal dryseparation scheme product prediction产率/%2.720.9023.4214.522.4249.836.1926.1449.8375.9721.612.42灰分 Ad/%14.2088.3711.4664.3353.9725.4164.3311.7525.4120.7165.3353.97全水分 Mt/%26.8026.8029.5023.1134.5028.5017.1929.2228.5028.7521.5634.50发热量 Qnet,ar/（kcal kg-1）4 150.74930.004 320.001 810.411 750.003 620.001 230.864 302.393 620.003 854.791 607.721 750.00150 mm特大块150 mm矸石15013 mm精煤15013 mm矸石15013 mm煤泥130 mm精煤130 mm矸石中间产品名称数量质量作业环节手选150 mm矸石干选系统精煤合计150 mm特大块150 mm矸石15013 mm精煤15013 mm矸石15013 mm煤泥3 mm原煤133 mm精煤133 mm矸石133 mm煤泥中间产品名称数量质量作业环节手选块煤系统末煤系统精煤合计150 mm特大块150 mm矸石15013 mm精煤15013 mm矸石15013 mm煤泥13 mm精煤13 mm矸石150 mm特大块150 mm矸石3 mm末原煤1503 mm精煤1503 mm矸石1503 mm煤泥中间产品名称数量质量作业环节手选块煤系统精煤合计3 mm原煤商品煤合计矸石合计煤泥合计产品物料由表 6 可以看出，商品煤产率为 67.97%，热值为 3 997.98 kcal/kg，矸石产率为 24.68%，煤泥产率为 7.35%，该方案需新浓缩池和煤泥压滤机等设备。若入洗下限调整为 3 mm，煤泥含量增加，介耗指标难以控制，系统运转时间长，电耗增加，洗选加工成本增加。该方案的优点：（1）在现有系统内解决筛末煤发热量低的问题，仅需对瓶颈环节更换或增设设备，投资相对较少。（2）理论计算上，商品煤热值接近市场的基本需求。该方案的的缺点：（1）3 mm干法筛分的效率较低，现有弛张筛8 mm 分级，筛上物中 8 mm 以下粒级含量约为11%，3 mm 干法筛分时，由于开孔率大幅降低，筛上物中 3 mm以下粒级含量会大幅增加。（2）选煤厂块煤分选下限受原煤分级的制约7。选煤厂常用的干式分级筛只能分级到 13 mm，对 10、8、6 mm 等细粒煤筛分效率和处理能力都很低，很难达到生产要求由于国内尚无重介浅槽入洗下限达到 3 mm 的先例8，具体到现场洗选效果如何尚难确定，可能会出现分选精度差、矸石带煤指标高等问题。此前盛鑫矿进行过+6 mm 洗选的工业试验，弛张筛筛上产物增加 11.11%，商品煤回收率降低 10.37%，精煤回收率降低 11.89%，矸王志强：重介浅槽入洗下限的探索实践97煤炭与化工2023 年第 5 期第 46 卷石和煤泥量增加，煤泥量增加，浓缩机沉降面积不够，循环水发黑变黏，溢流变黑，跑介严重，增加介耗。3.54 个方案商品煤比较4 个方案的商品煤情况比较见表 7。表 7 盛鑫矿商品煤质量预测表Table 7 Shengxin Coal qualityprediction table方案干选+3 mm浅槽+3 mm末煤重介全部入洗产率/%75.9767.9765.7660.78灰分 Ad/%20.7116.6014.3711.58全水分 Mt/%28.7530.2830.2730.52发热量 Qnet,ar/（kcal kg-1）3 854.793 997.984 025.814 244.03干选的商品煤回收率最高，但是 3 mm 甚至 6mm 以下没有明显的分选作用，商品煤发热量也最低，满足了“工程煤”3 500 kcal 的要求，但距用户要求的 4 000 kcal 以上尚有差距，尤其在井下煤质变差时，商品煤质量无法保证。全部入洗时商品煤回收率仅 60.78%，接近40%的矸石和煤泥要废弃，并且管理难度最大，但发热量稳定在了 4 200 kcal 以上。+3 mm粒级末煤用当前的重介浅槽洗选与增加末煤重介系统洗选 2 个方案的产品结构几乎一致，发热量基本达到 4 000 kcal 左右，重介浅槽分选下限下探 3 mm 尽管存在技术风险和管理风险，但是成本较小，实施起来相对比较容易，在控制好入选原煤水分、保证弛张筛筛分效果的前提下，逐步增大入洗量、降低重介浅槽的入洗下限。4降低入洗下限的实践探索为探索重介浅槽洗的入洗下限，选取一段时间的产品作为代表。弛张筛筛板全部为 8 mm，即重介浅槽入洗下限为 8 mm时，盛鑫矿的产品质量见表 8。为探索重介浅槽洗的入洗下限为 6 mm 时，盛鑫矿将弛张筛筛板更换为 6 mm，弛张筛采用高耐磨和具有持久弹力的弹性筛板，在筛面张弛运动、高加速度和强烈的筛分作用下使细粒物料松散透筛9。弛张筛筛板全部为 6 mm，即重介浅槽入洗下限为 6 mm时，盛鑫矿产品质量情况见表 9。筛下末煤的质量得到了提高，但筛末煤的热值仍然偏低，为此，盛鑫矿加强井下煤质管理，降低了原煤的水分，同时降低原煤入选量，由原来每小时处理量 560 t/h 降至 400 t/h，同时调整弛张筛筛板筛孔，1/3 的筛板为 6 mm，2/3 的筛板为 3 mm，正常生产时循环水浓度在 15 20 g/L，筛下末煤的热值达到了 3 940 kcal/kg。此时，盛鑫矿的产品质量情况见表 10。5结语盛鑫矿在原煤入选量降至 400 t/h 的情况下，调整弛张筛 1/3 的筛板为 6 mm，2/3 的筛板为 3mm 之后，增大了入洗原煤的比例，同时也提高了循环水的浓度，煤泥水系统浓度达到了 15 20g/L，筛下末煤的热值达到了 3 940 kcal/kg，洗精末的热值达到了 4 344 kcal/kg，矸石带煤指标在 1%1.5%波动，介耗在 0.5 kg/t 原煤，产品质量得到了表 8 盛鑫矿产品质量情况Table 8 Shengxin Coal product qualitysituation筛下末26.9629.750.9227.463 295洗精末29.518.910.2734.044 313洗精块29.379.980.2130.594 250矸石31.5353.960.4218.51 808煤泥12.7972.816.0116.55656分析项目全水分灰分干基全硫挥发分收到基低位发热量表 9 盛鑫矿产品质量情况Table 9 Shengxin Coal product qualitysituation筛下末27.2129.450.9329.183 343洗精末30.189.410.334.564 271洗精块29.988.020.230.854 351矸石12.7485.414.3814.65501煤泥33.4355.810.4118.181 827分析项目全水分灰分干基全硫挥发分收到基低位发热量表 10 盛鑫矿产品质量情况（2021.2.26 3.12）Table 10 Shengxin Coal product qualitysituation（2021.2.26 3.12）筛下末30.8015.411.3631.283 940洗精末30.937.980.2934.574 344洗精块29.098.590.3134.034 431矸石12.4468.9910.5418.021 241煤泥41.5423.690.6727.272 870分析项目全水分灰分干基全硫挥发分收到基低位发热量（下转第 103 页）982023 年第 5 期有效保证，洗选指标也得到了有效控制，从根本上扭转了盛鑫矿产品质量差的局面，根据盛鑫矿的统计，2021 年 1 5 月份吨煤收益增加了 4.28 元/t，可以实现创收 240 余万元，全年约 576 万元。盛鑫矿重介浅槽分选不粘煤的实践为选煤行业分选动力煤提供了参考，需要特别注意的是将重介浅槽的入洗下限控制在 3 mm 会大幅增加煤泥水系统的负荷10，在提高商品煤质量的同时，对商品煤的数量做出了一定的牺牲，所以是否需要降低重介浅槽的入洗下限需要根据原煤煤质情况决定。参考文献：1 朱子琪，邓小伟哈拉沟选煤厂重介浅槽分选机入料下限调整的应用研究J.煤炭工程，2018（5）：87-89，93.2 班海俊.李家壕选煤厂降低重介浅槽入洗下限的工业试验研究J.煤炭加工与综合利用，2017（5）：25-32.3 王金龙，张立生.块煤重介浅槽工艺降低入洗下限探索 J.中国选煤发展论坛，112-115.4 荆萍.红庆梁选煤厂降低块煤入选下限的研究 J.煤炭加工与综合利用，2017（5）：25-32.5 建瑞革.动力煤选煤厂的选煤工艺设计 J.煤炭工程，2012（1）：33-35 6 黄绍服，李君，戴雪晴.弛张筛振幅的研究 J.矿山机械，2006，27（12）：38-39.7 姚伟民.关于制定 选煤厂重选设备分选下限的确定 行业标准的建议J.煤质技术，2008（1）：34-368 张逸铖.贵州省动力煤选煤厂工艺设计与选择 J.中国科技博览，2013（31）：338-3399 董海林，夏云飞，刘初升.弛张筛支撑横梁结构改进对筛面可靠性影响的研究 J.矿山机械，2012，40（2）：72-7510 张璐琪.辛置选煤厂浅槽煤泥水处理系统改造实践 J.能源与节能，2022（1）：196-197.下覆综放工作面、5333 综采工作面、5333 下覆综放工作面及 5368 综放工作面采动后保护范围之内的 2266 工作面瓦斯压力和瓦斯含量数值较小，实测瓦斯压力为 0.13 MPa，瓦斯含量为 1.74 m3/t，两者对比，差距非常明显，证明太下煤层开采后对上部孙家湾煤层的瓦斯压力释放作用非常明显。3.22266 工作面回采期间瓦斯涌出量2266 工作面于 2022 年 2 月末开始回采，至 5月 中 旬 末 已 回 采 125.6 m，工 作 面 风 量 1 101m3/min，回风流瓦斯浓度 0.1%0.27%，采用上隅角尾巷和高位瓦斯抽采巷联合抽采方式，通过 3月5 月份工作面瓦斯涌出量可以看出，高位瓦斯抽采巷抽采浓度较小，通过 2266 工作面瓦斯涌出量变化曲线可以看出，工作面瓦斯涌出量为 2 4.33 m3/min，抽采量最大为 2.1 m3/min，瓦斯涌出量较小，说明工作面瓦斯已得到了充分的释放（图 7）。4结语恒大煤矿系高瓦斯、突出矿井，开采保护层是最有效的瓦斯治理措施，按照 防治煤与瓦斯突出细则 规定，下保护层与被保护层之间的最大保护垂距为 100 m。虽然 2266 综放工作面与太下煤层最大间距已达到 120 m，但是通过此次下保护层开采与被保护层保护作用与效果研究，实测平均下沉值为 8.2 m，太下煤层作为保护层开采对孙家湾煤层的瓦斯压力释放非常明显，起到了有效卸压保护作用，消除了煤与瓦斯突出的可能性，2266综放工作面在掘进和回采过程中，未发生瓦斯超限现象，保护效果显著。参考文献：1 国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出细则M.北京：煤炭工业出版社，2019.2 中华人员共和国应急管理部，国家矿山安全监察局.煤矿安全规程.M.北京：应急管理出版社，2022.3 石增柱.近距离下保护层开采冲击地压防治技术应用 J.煤炭工程，2022，54（8）：37-41.4 田燚，舒仕海，王维建，等.下保护层开采扰动断层区覆岩应力及滑移变形规律研究 J.采矿技术，2022，22（4）：84-87.5 李臣武.突出煤层开采近距离下保护层保护效果研究 J.山东煤炭科技，2021，39（11）：105-107，111.6 尹锡峰，严磊.下保护层开采卸压效应研究 J.煤炭技术，2021，40（8）：55-59.7 余龙哲，刘勇，韩连昌，等.下保护层开采上覆煤层顶板破断规律研究 J.采矿技术，2021，21（3）：120-124，137.8 邓广哲，付英凯，杨东.下保护层开采上覆煤岩层卸压效果研究J.煤矿安全，2020，51（9）：174-178，186.9 郭涵潇，刘勇，康向涛.下保护层开采对上部煤层保护范围研究J.采矿技术，2020，20（1）：111-114.10 冯艳杰.下保护层开采对上覆煤巷的动态影响规律分析 J.煤，2019，28（9）：81-83.图 72266 工作面瓦斯涌出量变化曲线图Fig.7 Gas emission change curve diagramofNo.2266 Face绝对瓦斯涌出量/(m3 min-1)5432103 月 1 日3 月 8 日3 月 15 日3 月 22 日3 月 29 日4 月 5 日4 月 12 日4 月 19 日4 月 26 日5 月 3 日5 月 10 日风排量抽采量绝对瓦斯涌出量（上接第 98 页）耿辉：恒大煤矿 2266 综放工作面下保护层开采效果研究103