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[摘要]以贵州省某动力煤选煤厂设计为例，介绍了当入洗原煤煤质趋于不稳定、强度低、粉末煤量多时的一种高精度的重介分选方式，详细分析了工艺选择的过程与依据，并分析了这种选煤工艺对与贵州煤质特性的适应性。
[关键词]动力煤选煤厂选煤工艺设计重介
中图分类号：TD94 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0338―02
1前言
贵州省是中国南方煤炭资源最丰富的省区，素以“西南煤海”著称。全省煤种多，煤质较好，不仅有大量炼焦用煤，更有十分丰富的无烟煤。煤炭工业作为贵州省重要的基础产业，对确保该省和南方区域经济社会发展的煤炭需求起到不可低估的重要作用。
然而，由于贵州省特殊的煤层地质条件，煤层分布比较零散，俗称“鸡窝煤”，导致大多数矿井无法达到大规模生产：据统计，截止2009年末，全省煤矿总数1738处，总规模29347万吨/年，平均单个矿井生产能力16.9万吨/年；其中生产规模30万吨/年以上的矿井数234处，仅占矿井总数的13.5%。由于受矿井生产能力及技术资金等的限制，原煤入洗比例不高：截止2009年末，全省共有大中小型选煤厂165座，原煤入选能力达8960万吨/年，原煤入洗率仅为30.5%，客观地反映了煤炭洗选产能落后，资源浪费严重的问题。
为了加快淘汰落后产能，优化煤炭资源配置和产业布局，有序开发和保护煤炭资源，2010年，《贵州省煤炭十二五规划》出台并指出，“十二五”期间，贵州省将实行新一轮煤矿企业兼并重组，大力发展资源深加工产业。而选煤厂的建设作为煤炭资源深加工产业寻求发展的主要手段，对保护煤炭资源，提升产品煤质量方面，具有重大意义。
在此情势之下，笔者于2012年至2013年期间，参与了贵州省黔北、黔西、习水等地区的选煤厂项目调研，对现有选煤厂有一定程度的了解，以动力煤选煤厂为例：早期建设的动力煤选煤厂，能力多数不足60万吨/年，洗选目的大多为降灰降硫，产品满足矿井周边电厂供煤要求即可，选煤工艺主要为动筛跳汰、跳汰、斜槽选、复合型风选、选择性破碎等方法[1]；新近建设或扩能改造的动力煤选煤厂，能力有了大幅提升，最大能够达到450万吨/年，如二塘选煤厂（150万吨/年扩至450万吨/年），洗选后不但能够出满足电厂的动力煤，而且能够出高炉喷吹煤和化工用煤，选煤工艺则主要集中在重介分选方法。在此笔者以贵州省某动力煤选煤厂的设计为例，探讨一下适应贵州省动力煤选煤厂的工艺设计思路，并结合煤质对相应工艺选择的合理性及优点进行分析。
2煤质特性
贵州省某动力煤选煤厂入洗原煤的主要特点有：煤种为无烟煤，硫分较高，且属于特低强度煤，矸石不易泥化（有泥化实验资料），细粒级煤质较好。入洗原煤粒度组成见表1、浮沉组成见表2、小筛分组成见表3。
表1入洗原煤粒度组成表
级别 数量 灰分 硫分
（mm） Υ% Ad% St，d%
50～25 15.74 33.85 5.46
25～13 6.81 32.94 4.59
13～6 9.57 29.17 3.00
6～3 13.36 26.89 1.97
3～0.5 32.06 19.13 1.16
3～1 16.28 19.34 1.16
1～0.5 15.78 18.91 1.16
0.5～0 22.46 15.55 0.99
50～0 100.00 23.58 2.31
表2入选原煤50～0.25mm浮沉组成表
密度级g/cm3 浮沉物
%
Ad
%
Sd
% 浮物累计 沉物累计 ±0.1含量
占本级 灰分 硫分 产量 灰分 硫分 产量 灰分 硫分 密度 产量
<1.4 20.75 6.79 0.88 20.75 6.79 0.88 100.0 28.23 3.20 1.40 63.18
1.4～1.5 42.57 10.33 0.73 63.31 9.17 0.78 79.25 33.84 3.80 1.50 48.00
1.5～1.6 5.27 21.75 1.40 68.59 10.14 0.83 36.69 61.11 7.37 1.60 7.76
1.6～1.7 2.18 29.35 3.13 70.77 10.73 0.90 31.41 67.72 8.37 1.70 3.16
1.7～1.8 1.29 35.73 4.13 72.05 11.18 0.96 29.23 70.59 8.76 1.80 1.73
1.8～2.0 1.17 47.02 9.71 73.22 11.75 1.10 27.95 72.19 8.97 1.90 1.10
>2.0 26.78 73.29 8.94 100.0 28.23 3.20 26.78 73.29 8.94
合计 100.00 28.23 3.20
煤泥 4.05 14.54 0.98
总计 100.00 27.67 3.10
表3小筛分组成表
级别 数量 灰分 硫分
（mm） Υ% Ad% St，d%
0.50～0.25 15.95 16.40 0.99
0.25～0.125 27.02 15.68 0.99
0.125～0.075 30.68 15.01 1.00
0.075～0.045 11.33 14.39 0.94
<0.045 15.02 16.40 0.98
0.5～0 100.00 15.55 0.99
煤质分析如下：
（1）6～0mm含量为67.8%，3～0mm含量为54.52%，粉煤含量很大，灰分、硫分都比较低。设计时应该认真研究这部分的加工工艺；
（2）由于原煤属于特低强度煤，设计时可不考虑出块煤；
（3）<1.5 g/cm3密度级含量较大，低灰精煤产率较高；1.5～1.8 g/cm3密度级含量不高，中煤产率有限；浮沉煤泥灰分较低，矸石不易泥化；
（4）当分选密度定为1.5 g/cm3左右时，可选性为极难选；
（5）>0.25mm占煤泥总量15.95%，粗煤泥含量不高。
3产品结构
根据入洗原煤的煤质分析结果及贵州煤炭市场需求，确定本选煤厂的产品结构如下：
（1）喷吹煤：Ad≤10%，硫分St，d≤1%；
（2）动力用煤：硫分St，d≤1.5%，发热量Qnet，ar≥20.91MJ/kg（5000kcal/kg）。
在实际生产中，产品煤质量可根据市场情况进行调节。
4工艺选择与分析
经过对煤质的详细分析，及多个选煤工艺方案的经济技术比较，最终推荐的选煤工艺为：3～0mm预先脱粉+50～0mm不脱泥无压三产品重介旋流器分选+0.5～0.25mm粗煤泥直接回收+0.25～0mm压滤回收。
推荐的选煤工艺对本矿的原煤煤质适应性比较强，也充分考虑了贵州省普遍存在的煤层地质条件对煤质变化的影响；另外，简单紧凑的工艺也是充分权衡经济技术条件后的最优结果。下面就此工艺的提出及有特色的环节进行介绍和分析。
4.1粉煤（3～0mm）处理方案比选
原煤中3～0mm级产率极高，为54.52%，灰分17.41%，硫分1.08%，如果这部分粉煤全部入洗，则会对煤泥水系统产生严重影响，考虑到粉煤含矸率较低，灰分较低，发热量较高，可直接作为动力煤使用，因此，设计中我们决定采用天津奥瑞工程技术公司生产的AFS3073单层弛张筛对原煤进行3mm预先脱粉。弛张筛利用橡胶筛网在震动过程中能够有效避免粉末煤堵塞筛孔，是目前国内外普遍采用的可靠的粉末煤筛分设备。
[关键词]动力煤选煤厂选煤工艺设计重介
中图分类号：TD94 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）31―0338―02
1前言
贵州省是中国南方煤炭资源最丰富的省区，素以“西南煤海”著称。全省煤种多，煤质较好，不仅有大量炼焦用煤，更有十分丰富的无烟煤。煤炭工业作为贵州省重要的基础产业，对确保该省和南方区域经济社会发展的煤炭需求起到不可低估的重要作用。
然而，由于贵州省特殊的煤层地质条件，煤层分布比较零散，俗称“鸡窝煤”，导致大多数矿井无法达到大规模生产：据统计，截止2009年末，全省煤矿总数1738处，总规模29347万吨/年，平均单个矿井生产能力16.9万吨/年；其中生产规模30万吨/年以上的矿井数234处，仅占矿井总数的13.5%。由于受矿井生产能力及技术资金等的限制，原煤入洗比例不高：截止2009年末，全省共有大中小型选煤厂165座，原煤入选能力达8960万吨/年，原煤入洗率仅为30.5%，客观地反映了煤炭洗选产能落后，资源浪费严重的问题。
为了加快淘汰落后产能，优化煤炭资源配置和产业布局，有序开发和保护煤炭资源，2010年，《贵州省煤炭十二五规划》出台并指出，“十二五”期间，贵州省将实行新一轮煤矿企业兼并重组，大力发展资源深加工产业。而选煤厂的建设作为煤炭资源深加工产业寻求发展的主要手段，对保护煤炭资源，提升产品煤质量方面，具有重大意义。
在此情势之下，笔者于2012年至2013年期间，参与了贵州省黔北、黔西、习水等地区的选煤厂项目调研，对现有选煤厂有一定程度的了解，以动力煤选煤厂为例：早期建设的动力煤选煤厂，能力多数不足60万吨/年，洗选目的大多为降灰降硫，产品满足矿井周边电厂供煤要求即可，选煤工艺主要为动筛跳汰、跳汰、斜槽选、复合型风选、选择性破碎等方法[1]；新近建设或扩能改造的动力煤选煤厂，能力有了大幅提升，最大能够达到450万吨/年，如二塘选煤厂（150万吨/年扩至450万吨/年），洗选后不但能够出满足电厂的动力煤，而且能够出高炉喷吹煤和化工用煤，选煤工艺则主要集中在重介分选方法。在此笔者以贵州省某动力煤选煤厂的设计为例，探讨一下适应贵州省动力煤选煤厂的工艺设计思路，并结合煤质对相应工艺选择的合理性及优点进行分析。
2煤质特性
贵州省某动力煤选煤厂入洗原煤的主要特点有：煤种为无烟煤，硫分较高，且属于特低强度煤，矸石不易泥化（有泥化实验资料），细粒级煤质较好。入洗原煤粒度组成见表1、浮沉组成见表2、小筛分组成见表3。
表1入洗原煤粒度组成表
级别 数量 灰分 硫分
（mm） Υ% Ad% St，d%
50～25 15.74 33.85 5.46
25～13 6.81 32.94 4.59
13～6 9.57 29.17 3.00
6～3 13.36 26.89 1.97
3～0.5 32.06 19.13 1.16
3～1 16.28 19.34 1.16
1～0.5 15.78 18.91 1.16
0.5～0 22.46 15.55 0.99
50～0 100.00 23.58 2.31
表2入选原煤50～0.25mm浮沉组成表
密度级g/cm3 浮沉物
%
Ad
%
Sd
% 浮物累计 沉物累计 ±0.1含量
占本级 灰分 硫分 产量 灰分 硫分 产量 灰分 硫分 密度 产量
<1.4 20.75 6.79 0.88 20.75 6.79 0.88 100.0 28.23 3.20 1.40 63.18
1.4～1.5 42.57 10.33 0.73 63.31 9.17 0.78 79.25 33.84 3.80 1.50 48.00
1.5～1.6 5.27 21.75 1.40 68.59 10.14 0.83 36.69 61.11 7.37 1.60 7.76
1.6～1.7 2.18 29.35 3.13 70.77 10.73 0.90 31.41 67.72 8.37 1.70 3.16
1.7～1.8 1.29 35.73 4.13 72.05 11.18 0.96 29.23 70.59 8.76 1.80 1.73
1.8～2.0 1.17 47.02 9.71 73.22 11.75 1.10 27.95 72.19 8.97 1.90 1.10
>2.0 26.78 73.29 8.94 100.0 28.23 3.20 26.78 73.29 8.94
合计 100.00 28.23 3.20
煤泥 4.05 14.54 0.98
总计 100.00 27.67 3.10
表3小筛分组成表
级别 数量 灰分 硫分
（mm） Υ% Ad% St，d%
0.50～0.25 15.95 16.40 0.99
0.25～0.125 27.02 15.68 0.99
0.125～0.075 30.68 15.01 1.00
0.075～0.045 11.33 14.39 0.94
<0.045 15.02 16.40 0.98
0.5～0 100.00 15.55 0.99
煤质分析如下：
（1）6～0mm含量为67.8%，3～0mm含量为54.52%，粉煤含量很大，灰分、硫分都比较低。设计时应该认真研究这部分的加工工艺；
（2）由于原煤属于特低强度煤，设计时可不考虑出块煤；
（3）<1.5 g/cm3密度级含量较大，低灰精煤产率较高；1.5～1.8 g/cm3密度级含量不高，中煤产率有限；浮沉煤泥灰分较低，矸石不易泥化；
（4）当分选密度定为1.5 g/cm3左右时，可选性为极难选；
（5）>0.25mm占煤泥总量15.95%，粗煤泥含量不高。
3产品结构
根据入洗原煤的煤质分析结果及贵州煤炭市场需求，确定本选煤厂的产品结构如下：
（1）喷吹煤：Ad≤10%，硫分St，d≤1%；
（2）动力用煤：硫分St，d≤1.5%，发热量Qnet，ar≥20.91MJ/kg（5000kcal/kg）。
在实际生产中，产品煤质量可根据市场情况进行调节。
4工艺选择与分析
经过对煤质的详细分析，及多个选煤工艺方案的经济技术比较，最终推荐的选煤工艺为：3～0mm预先脱粉+50～0mm不脱泥无压三产品重介旋流器分选+0.5～0.25mm粗煤泥直接回收+0.25～0mm压滤回收。
推荐的选煤工艺对本矿的原煤煤质适应性比较强，也充分考虑了贵州省普遍存在的煤层地质条件对煤质变化的影响；另外，简单紧凑的工艺也是充分权衡经济技术条件后的最优结果。下面就此工艺的提出及有特色的环节进行介绍和分析。
4.1粉煤（3～0mm）处理方案比选
原煤中3～0mm级产率极高，为54.52%，灰分17.41%，硫分1.08%，如果这部分粉煤全部入洗，则会对煤泥水系统产生严重影响，考虑到粉煤含矸率较低，灰分较低，发热量较高，可直接作为动力煤使用，因此，设计中我们决定采用天津奥瑞工程技术公司生产的AFS3073单层弛张筛对原煤进行3mm预先脱粉。弛张筛利用橡胶筛网在震动过程中能够有效避免粉末煤堵塞筛孔，是目前国内外普遍采用的可靠的粉末煤筛分设备。