濟寧二號煤礦選煤廠中矸磁尾分離改造實踐

朱紹文，李新祥

(兗礦能源集團股份有限公司 濟寧二號煤礦，山東 濟寧 272072)

1 選煤廠概況

兗礦能源集團股份有限公司濟寧二號煤礦選煤廠位于山東省濟寧市，屬礦井型選煤廠，設計入洗能力4.0 Mt/a，主要產品為氣煤，是優質動力煤和煉焦配煤。選煤工藝為150～25 mm塊煤淺槽排矸、50～0 mm原煤無壓三產品重介分選、煤泥浮選。尾煤采用兩段濃縮兩段脫水回收工藝，一段底流沉降過濾離心機回收、二段底流快開隔膜壓濾機回收，二段溢流作循環水。

隨著濟寧二號煤礦開采年份的增加，煤層發生了較大變化，入選原煤灰分波動大，造成洗混煤產品發熱量不穩定，洗混煤灰分最高時達到36%，水分18%，發熱量不足15.90 MJ/kg，因此價格較低，影響了經濟效益。

選煤廠洗混煤產品由重介中煤、沉降過濾離心機煤泥、中矸磁尾、粗煤泥TCS尾礦四部分組成。其中中矸磁尾回收工藝為：中煤稀介質和矸石稀介質分別經過磁選機回收與粗煤泥TCS尾礦合并進入中矸磁尾桶，桶內物料經泵送至中矸分級旋流器分級，溢流進入濃縮系統，底流通過弧形篩+高頻篩進行脫水回收，高頻篩篩上物料摻入洗混煤，弧形篩與高頻篩的篩下返回中矸磁尾桶。改造前工藝流程見圖1。

圖1 改造前的中矸磁尾回收原則工藝流程

2 存在問題與原因分析

2.1 存在問題

2020年洗混煤發熱量情況見表1。

表1 2020年洗混煤發熱量

洗混煤產品主要供鄒縣電廠使用，采用發熱量區間確定每大卡單價按質計價，發熱量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，濟寧二號煤礦選煤廠洗混煤的平均發熱量為4 184 kcal/kg(17.51 MJ/kg)，發熱量最低時為3 728 kcal/kg(15.60 MJ/kg)，屬于低熱值煤。洗混煤的灰分、水分較高，平均灰分30.48%，平均水分18.0%。由于洗混煤水分大，當洗混煤倉存煤時間長，給煤機閘板操作不當時，很容易造成洗混煤竄倉壓膠帶事故，影響設備運行和人員安全[1]。

2.2 原因分析

洗混煤產品組成見表2，中矸高頻篩篩上物各部分組成見表3。

表2 洗混煤產品組成及灰分、全水分

表3 末中矸產品組成及灰分

通過對洗混煤產品組成分析，末中矸產品灰分38.32%，全水分21.6%，產量占洗混煤產品的50%，是造成洗混煤灰分高、水分大的主要原因。末中矸產品組成中，矸石磁尾灰分達到72.24%，占比25%，造成中矸高頻篩篩上產品灰分高。

假設將矸石磁尾分離單獨回收，并增加煤泥離心機對中煤磁尾、TCS尾礦進一步脫水，預測改造后的洗混煤產品組成，見表4。

表4 洗混煤產品組成及灰分、全水分預測

通過表4數據看出，改造后的洗混煤灰分為33.30%，全水分14.1%，較改造前灰分下降1.91%，全水分降低3.4%，降灰降水效果明顯。

3 解決方法

將中煤、矸石磁尾分離分別回收，末矸石進入矸石系統，避免灰分高的末矸石影響洗混煤產品發熱量。將中煤磁尾、TCS尾礦用煤泥離心機進一步脫水，降低洗混煤產品水分，提高洗混煤發熱量。

具體改造方案：

A：我認為企業嘗試智能化生產要考慮兩點，第一，實現智能化生產的可能性，第二，現階段是否真的需要智能化生產。很多企業存在一個認識誤區，認為智能化一定是好的，于是投入大量資金購買智能化設備，但是收獲甚少。企業進行智能化生產投資時，需要對整個行業有一個宏觀的認知，再去考慮可能性，如果最后評估認為企業能夠獲得收益，方能進行智能化生產的投資。簡單地說，首先要考慮能否“回本”，多久可以“回本”，這筆“生意”是否劃算。其次要考慮投資的時機，太早太遲都不可以，不能人云亦云，要根據自己的能力、需要和可產生的經濟效益去評判，是否進行智能化改造。

(1)在重介廠房一層中矸磁尾桶北側新增1個矸石磁尾桶、2臺矸石磁尾分級旋流器入料泵。

(2)原中煤磁選機尾礦和矸石磁選機尾礦管路合并后進入中矸磁尾桶，改造后將中煤磁尾和矸石磁尾管路分離，將原中矸磁尾桶作為中煤磁尾桶。

(3)在重介廠房七層增加1臺φ500矸石磁尾水力分級旋流器。

(4)在重介廠房五層新增1臺矸石磁尾弧形篩、1臺矸石磁尾高頻篩，矸石磁尾高頻篩篩上物通過溜槽進入矸石轉載膠帶。

(5)在重介三層增加1臺立式煤泥離心機，進一步降低中煤磁尾、TCS尾礦水分。

矸石磁選尾礦進入新增矸石磁尾桶，桶內物料泵送至新增矸石磁尾分級旋流器，分級旋流器溢流直接進入濃縮系統，底流通過新增弧形篩、高頻篩進行脫水，脫水后的末矸直接作為矸石外排，新增弧形篩、高頻篩的篩下物返回矸石磁尾桶。改造后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的中矸磁尾回收原則工藝流程

4 改造后效果

4.1 運行情況

(1)對改造后的矸石磁尾高頻篩篩上末矸進行采樣分析，平均灰分88.03%，全水14.8%，末矸石灰分與重介矸石灰分相近。洗混煤灰分32.88%，較改造前降低2.3%。

(2)增加煤泥離心機后，離心機出料產品全水分14.5%，較采用弧形篩+高頻篩脫水方式，水分降低7.1%，測得洗混煤產品全水分15.0%，較改造前降低2.5%，解決了洗混煤倉易竄倉問題。

4.2 經濟效益

按照全年入洗原煤390萬t計，改造前中矸磁尾合并回收，洗混煤產率為16.8%，年產量65.52 萬t，發熱量約16.74 MJ/kg；改造后，矸石磁尾單獨回收后，洗混煤產率降低至16.1%，年產量62.79 萬t，洗混煤灰分降低2.3%，全水分平均降低2.5%，洗混煤發熱量提高至18.20 MJ/kg。洗混煤以發熱量計價為0.096 元/kcal，改造前洗混煤銷售單價384 元/t，改造后洗混煤銷售提高至417.6 元/t，改造后增加材料配件、電耗等洗煤成本費用0.19元/t。預測每年洗混煤增加銷售收入為：62.79 萬t×417.6 元/t-65.52萬t×384元/t-390萬t×0.19元/t=937.4 萬元。

5 結 論

改造前，由于矸石磁尾灰分高，中矸磁尾粗煤泥水分大，摻入洗混煤后，影響洗混煤發熱量。通過對中煤、矸石磁選尾礦進行分離后分別回收改造[4-5]，將高灰末矸石廢棄，增加煤泥離心機加強中煤磁尾脫水，提高了洗混煤產品質量，取得了良好的應用效果和經濟效益。