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選煤方法選擇的原則及多方面因素

—、選煤方法選擇的原則

選煤方法的選擇是制定選煤工藝流程的核心問(wèn)題，其選擇應(yīng)遵循的原則是：

（1）分選效率高，工藝技術(shù)先進(jìn)、可靠。

（2）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，節(jié)能。

（3）能分選出質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品，綜合經(jīng)濟(jì)效益好。

二、選煤方法選擇的依據(jù)及相關(guān)因素

選煤方法的選擇與多種因素相關(guān)，過(guò)去《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，基本上只根據(jù)原煤可選性的難易一個(gè)條件簡(jiǎn)單地確定選煤方法的做法是不全面的。選擇選煤方法應(yīng)該有一個(gè)更科學(xué)、更全面的依據(jù)。所以，新頒《設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.7條 (黑體字為強(qiáng)制性條文）明確規(guī)定，“選煤方法應(yīng)根據(jù)原煤性質(zhì)（如粒度組成、 密度組成、可選性、可浮性、硫分構(gòu)成及其賦存特性、矸石巖性）、產(chǎn)品要求、分選效率、銷售收入、生產(chǎn)成本、基建投資等相關(guān)因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定”。

上述條文的核心要求是應(yīng)根據(jù)具有代表性的可選性資料，統(tǒng)籌考慮與分選工藝相關(guān)的各種因素，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)量化比較來(lái)確定分選方法。這是新規(guī)范與舊規(guī)范最主要的區(qū)別和進(jìn)步點(diǎn)之一。

下面扼要闡述幾種相關(guān)因素與確定選煤方法的關(guān)系，并通過(guò)實(shí)例加以佐證，以便進(jìn)一步加深對(duì)上述《設(shè)計(jì)規(guī)范》5. 1.7條規(guī)定的理解。

(1)當(dāng)原煤中塊矸含量很多，特別是矸石的巖性又屬于易泥化的泥巖或炭質(zhì)泥巖時(shí)，則宜采用動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)排矸，將大塊泥巖矸石盡早地從系統(tǒng)中排除，這樣對(duì)后續(xù)主選工藝和煤泥水系統(tǒng)十分有利。動(dòng)篩跳汰機(jī)允許入料粒度上限可高達(dá)300-400 mm,且具有處理量大、排矸精度高（I =0.09-0.11)、循環(huán)水量少、洗水自成閉環(huán)、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)勢(shì)。在只需進(jìn)行排除大塊矸石的分選條件下，上述優(yōu)勢(shì)可得以充分發(fā)揮。比用淺槽重介質(zhì)分選機(jī)等塊煤分選設(shè)備要合理有利得多。但動(dòng)篩跳汰機(jī)的弱點(diǎn)是有效分選粒度下限只能達(dá)35(30) mm,單機(jī)處理能力不如淺槽重介質(zhì)分選機(jī)大，所以在使用范圍上受到一定限制。一般在特大型選煤廠設(shè)計(jì)中需設(shè)置預(yù)排矸環(huán)節(jié)時(shí)，若采用動(dòng)篩跳汰機(jī)臺(tái)數(shù)過(guò)多或需預(yù)排矸的粒度下限小于30 (25) mm,則可改用單機(jī)處理能力大、分選粒度下限低的淺槽重介質(zhì)分選機(jī)替代，以減少系統(tǒng)數(shù)量。

目前采用動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)排矸分選工藝的比較多，但對(duì)采用該工藝合理的入料煤質(zhì)條件往往缺乏深入分析。例如：

——沒有充分考慮動(dòng)篩跳汰機(jī)的排料機(jī)構(gòu)的特殊形式，比較適合分選矸石含量多的物料。含矸量太少的原煤采用動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸，不利于動(dòng)篩跳汰機(jī)處理能力的充分發(fā)揮，將導(dǎo)致相應(yīng)增加動(dòng)篩跳汰機(jī)選型臺(tái)數(shù)。有的設(shè)計(jì)不管入料中矸石所占的比例是否合理，在矸石含量很少的情況下，就盲目采用動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)排矸。一般入料中矸石含量所占的最佳比例應(yīng)為30% - 50% 。

——不少設(shè)計(jì)將動(dòng)篩跳汰機(jī)分選下限定為25 mm,明顯低于德國(guó)KHD公司（動(dòng)篩跳汰機(jī)原創(chuàng)研制單位）提出的動(dòng)篩跳汰機(jī)合理分選下限宜>35 mm 的要求。分選下限定為25 mm還存在其他諸多弊端，例如，篩孔直徑為25 mm的干法分級(jí)篩分效率不高，將導(dǎo)致篩上物限下率增高，難以達(dá)到動(dòng)篩跳汰機(jī)要求入料中限下率低于5%的標(biāo)準(zhǔn)，限下率超標(biāo)勢(shì)必影響動(dòng)篩跳汰機(jī)分選效果。建議在設(shè)計(jì)運(yùn)用中，宜適當(dāng)提高動(dòng)篩跳汰機(jī)分選下限。

【實(shí)例】陜西神府礦區(qū)（南區(qū)）xxx礦選煤廠（6.00Mt/a)，《可研報(bào)告》采用動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)排矸。而該礦原煤矸石含量總體就少，塊矸含量更少，>50mm塊原煤中的矸石含量不足9% (占本級(jí)）。采用動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)排矸不盡合理。因?yàn)楹妨刻俚脑翰捎脛?dòng)篩跳汰機(jī)排矸，不利于動(dòng)篩跳汰機(jī)處理能力的充分發(fā)揮。將導(dǎo)致相應(yīng)增加動(dòng)篩跳汰機(jī)選型臺(tái)數(shù)，增加投資。

(2)跳汰機(jī)對(duì)易選煤的分選精度并不亞于重介質(zhì)選煤。但在分選難選煤時(shí)的分選效率與重介質(zhì)選煤相比有一定差距。另外，有關(guān)研究表明，跳汰機(jī)對(duì) 2-3mm以下粉煤的分選精度明顯變差，精煤損失大。所以在采用跳汰選煤時(shí)，除需考慮可選性外，還需考慮粒度組成，特別是對(duì)含3mm以下粉煤量大的原煤更要格外慎重。現(xiàn)以汾西礦區(qū)某選煤廠設(shè)計(jì)的教訓(xùn)為例，來(lái)說(shuō)明原煤粒度組成對(duì)確定選煤方法的重要影響。

【實(shí)例】汾西礦區(qū)x x x選煤廠入選原煤為特低硫、特低磷主焦煤，但粒度、密度組成存在以下問(wèn)題。

粒度組成：原煤極易粉碎，末、粉煤含量特別大。其中<13 mm末煤的產(chǎn)率占原煤的80%以上；<3 mm的粉煤產(chǎn)率高達(dá)47.9%，約占原煤總量的一半；<0.5mm原生煤泥含量為17.66%?？芍^粉、末煤含量大的原煤典型。

浮沉特性：原煤中輕產(chǎn)物含量少，且內(nèi)在灰分高，其中，<1.4kg/L密度級(jí)浮物累計(jì)量?jī)H為43%;累計(jì)灰分已達(dá)9.20%;當(dāng)精煤灰分要求為10.5%時(shí)，δ±0.1含量為33%仍屬難選煤。

對(duì)于這種粉、末煤含量極大，且可選性亦難的原煤，原設(shè)計(jì)采用了傳統(tǒng)的混合跳汰分選工藝。且不論跳汰選煤對(duì)難選煤能否勝任，單就粉、末煤量如此之大這一點(diǎn)而言，就不宜選擇跳汰選煤。因?yàn)樘瓩C(jī)分選粉煤，特別是分選3mm以下的粉煤時(shí)，透篩損失大，分層效果差，分選效率明顯降低。這一點(diǎn)在該廠的生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了充分證實(shí)。該廠建成投產(chǎn)后，由于跳汰機(jī)精煤損失大，精煤產(chǎn)率過(guò)低，生產(chǎn)虧損嚴(yán)重，不得不長(zhǎng)期關(guān)門停產(chǎn)。這就是由于對(duì)原煤篩分特性與選煤方法的相關(guān)關(guān)系認(rèn)識(shí)不到位，導(dǎo)致選煤方法選擇失誤的典型實(shí)例。

（3）當(dāng)用戶要求出塊煤產(chǎn)品時(shí)，采用有壓入料重介質(zhì)旋流器分選工藝就不利于保護(hù)塊煤。因?yàn)槿肓想x心泵葉片的高速攪動(dòng)、強(qiáng)烈撞擊，對(duì)煤有較強(qiáng)的破碎作用。

（4）當(dāng)原煤中黃鐵礦嵌布粒度比較細(xì)時(shí)，采用重介質(zhì)旋流器分選，脫硫效果就比較好，有時(shí)還需配備煤泥重介質(zhì)旋流器或螺旋分選機(jī)進(jìn)行分選，才能有效脫除更細(xì)的黃鐵礦微粒。

（5）當(dāng)原煤中所含矸石的巖性為泥巖時(shí)，因其遇水極易泥化的特殊性質(zhì)，在采用重介質(zhì)選煤方法分選，特別是采用有壓入料重介質(zhì)旋流器分選時(shí)，應(yīng)格外慎重。主要考慮到泥巖矸石經(jīng)混合桶懸浮液浸泡后，再經(jīng)入料離心泵葉片高速攪動(dòng)、強(qiáng)烈撞擊，定會(huì)大量被泥化?；烊霊腋∫旱母呋夷噘|(zhì)會(huì)大大增加懸浮液中非磁性物含量，將引起工作懸浮液的密度、黏度等特性參數(shù)的改變，導(dǎo)致分選效果變壞。而且也會(huì)給脫介和介質(zhì)系統(tǒng)帶來(lái)一系列麻煩。在這種條件下，采用無(wú)壓入料重介質(zhì)旋流器分選比較合理，無(wú)壓入料重介質(zhì)旋流器是泥化程度最輕的選煤方法之一，有利于減少次生煤泥量。下面僅舉一例進(jìn)一步說(shuō)明。

【實(shí)例】陜北榆神礦區(qū)x x x動(dòng)力煤選煤廠（4.00 Mt/a)，入選煤類為長(zhǎng)焰煤。本礦煤質(zhì)方面的最大特點(diǎn)是多數(shù)煤層的頂、底板及夾矸巖性均為泥巖， 遇水易崩解、易泥化。然而設(shè)計(jì)選煤工藝采用原煤全部入選工藝：50- 1.5mm采用選前脫泥有壓入料兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1. 5-0.15mm粗煤泥采用螺旋分選機(jī)分選，<0.15mm細(xì)泥采用壓濾機(jī)直接回收。

自試生產(chǎn)調(diào)試以來(lái)，主要入選本礦井開采的4-2號(hào)煤層原煤，該煤層平均含有厚200mm泥巖夾矸和泥巖偽頂。存在的主要問(wèn)題是即便在入選煤量不大 (平均實(shí)際入選煤量不足設(shè)計(jì)額定能力的1/5)的情況下，洗水很快變黑、變稠，煤泥水系統(tǒng)能力嚴(yán)重不足，煤泥處理不了，導(dǎo)致循環(huán)水池液位不斷上漲、 溢出，開車僅幾個(gè)小時(shí)，便無(wú)法生產(chǎn)。究其原因，主要有以下兩點(diǎn)：

——設(shè)計(jì)采用有壓入料重介質(zhì)旋流器分選方式，產(chǎn)生次生煤泥量大。入料經(jīng)離心泵葉片高速攪動(dòng)、強(qiáng)烈撞擊，原煤中所含泥巖矸石大量被泥化。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，進(jìn)入濃縮機(jī)的<0.15mm細(xì)泥量占原煤總量的18%，比原設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值5.23%高出近3.5倍。結(jié)果造成煤泥水系統(tǒng)能力嚴(yán)重不足。

——泥巖矸石遇水泥化后，不易沉降，壓濾效果變差，按常規(guī)選型的濃縮機(jī)、壓濾機(jī)面積明顯不夠，細(xì)泥得不到及時(shí)回收，大量積聚在洗水中，導(dǎo)致循環(huán)水很快變黑、變稠，循環(huán)水池液位不斷上漲、溢出。

后來(lái)增建一座壓濾車間，在原設(shè)計(jì)3臺(tái)壓濾機(jī)（300 m2/臺(tái)）的基礎(chǔ)上，再增加6臺(tái)壓濾機(jī)（400 m2/臺(tái)），壓濾面積增加2倍多，增加投資近1500萬(wàn)。

這可謂因選煤方法選擇不當(dāng)帶來(lái)一系列問(wèn)題的典型警示范例，也是體現(xiàn)矸石巖性對(duì)選煤方法選擇的影響程度的典型實(shí)例。

對(duì)這種含有大量易泥化的泥巖矸石的原煤，比較妥當(dāng)?shù)姆诌x方法宜先采用動(dòng)篩跳汰機(jī)預(yù)排矸，將大塊泥巖矸石盡早地從系統(tǒng)中排除，這樣對(duì)后續(xù)主選工藝和煤泥水系統(tǒng)十分有利。其后若需全部入選，也宜采用無(wú)壓入料重介質(zhì)旋流器分選比較合理，無(wú)壓入料重介質(zhì)旋流器是泥化程度最輕的選煤方法之一，有利于減少次生煤泥量，減輕煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷。其實(shí)，像該礦這樣內(nèi)在灰分低、<1.4kg/L密度級(jí)輕產(chǎn)物產(chǎn)率高達(dá)80%、中間產(chǎn)物少、可選性好的原煤， 若產(chǎn)品方向定位為動(dòng)力煤和煤化工原料，則大可不必全部入選，采用>13 (25)mm塊煤重介質(zhì)淺槽分選機(jī)排矸工藝，<13 (25) mm末煤不洗選，塊煤產(chǎn)品可作氣化原料，末煤直接作電煤就比較經(jīng)濟(jì)合理。

據(jù)了解，同在榆神礦區(qū)位置緊鄰本項(xiàng)目的另一座xx礦井選煤廠的二期工程，設(shè)計(jì)規(guī)模為10.00 Mt/a。因兩井田邊界相連，煤層結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)條件基本相同。設(shè)計(jì)在充分汲取本項(xiàng)目因矸石泥化嚴(yán)重影響生產(chǎn)的教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，果斷放棄了原煤全部入選的打算，改為采用200-25 mm的大塊原煤進(jìn)重介淺槽排矸分選，<2 mm末煤暫不分選的加工原則。該工藝不僅符合本區(qū)煤質(zhì)條件，滿足目標(biāo)市場(chǎng)要求，而且避免了重蹈覆轍。

(6)在西北嚴(yán)重干旱缺水地區(qū)，干法分選則獨(dú)具優(yōu)勢(shì)?？梢圆挥孟此憧墒乖旱玫揭欢ǖ姆诌x。它比較適用于褐煤、易泥化煤、劣質(zhì)煤、易選煤的排矸分選。實(shí)踐表明，我國(guó)研發(fā)的復(fù)合式干法選煤是可供采用的新型干法分選方式。