安家庄选煤厂选煤工艺设计

＊周丫舒

（中国煤炭科工集团 武汉设计研究院有限公司 湖北 430064）

安家庄选煤厂建设单位为甘肃永润煤基新材料集团有限公司，选煤厂选址位于甘肃省灵台县的安家庄矿井工业场地内，入洗原煤来源于安家庄矿井，以弱黏煤（RN）为主，不黏煤（BN）次之，规模为5.0Mt/a，矿井型选煤厂。入洗原煤具有低—中硫、低灰、低磷、低砷、高热值、较难可磨性、微粘结性、中高挥发分等特点。

1.煤质分析

安家庄矿井属于新建矿井，根据前20年的矿井排产表及地质报告进行预测，得到安家庄选煤厂的入洗原煤灰分为29.02%。目前矿井还没建设，无法得到生产煤样的筛分浮沉资料，因此采用临近陕西正通煤业有限责任公司高家堡煤矿2020年6月25日所生产的原煤的筛分、浮沉试验资料，并进行校正后，得到安家庄矿井原煤的筛分、浮沉结果。

（1）筛分结果分析：+50mm块煤可见矸含量为4.97%，为中含矸量煤；-80mm级原煤含量为88.57%，灰分为28.78%；+50mm级块煤含量为20.75%，灰分为29.26%，-50mm级原煤含量为79.25%，灰分为28.96%；+13mm级块煤含量为42.71%，灰分为31.52%；-13mm级末煤含量为57.29%，灰分为27.17%；块末煤灰分比较均匀、相差不大；原生煤泥中粗颗粒含量多，+0.25mm粗粒级含量为41.74%，+0.125mm粗粒级含量为62.57%；-0.5mm各粒级随着粒度的减少灰分升高，其中-0.045mm灰分最高，为39.17%，远高于原生煤泥总灰分29.02%，说明细颗粒中矸石粉含量高见表1。

表1 原煤筛分结果表

（2）浮沉结果分析：主导密度级为1.30～1.40 kg/L，200～80mm、80～3mm粒级产率分别为51.66%、49.23%，灰分分别为8.38%、7.19%，次主导密度级为+2.0kg/L，产率分别为23.84%、24.44%，灰分分别为88.81%、86.25%；1.5～1.8kg/L密度级为200～80mm，80～3mm粒级产率分别为8.78%、5.78%，说明中间物含量不多；200～80mm、80～3mm粒级浮沉煤泥产率分别为0.72%、4.92%，灰分分别为22.84%、33.44%，均高于本级原煤灰分，说明矸石易泥化见表2、表3。

表2 原煤200～80mm浮沉组成综合表

表3 原煤80～3mm浮沉组成综合表

（3）原煤可选性，各粒级可选性见表4。

表4 各粒级可选性一览表

2.产品方案

安家庄选煤厂设计产品方案如下：

大块煤（200～80mm）：Qnet,ar＞6000kcal/kg，供民用、建材或化工用煤；

中块煤（80～25mm）：Qnet,ar＞6000kcal/kg，供民用、建材或化工用煤；

末精煤（-25mm）：Ad＜18%，供化工园原料煤；末煤：Qnet,ar＞4000kcal/kg，供化工园燃料煤或电煤。

产品方案灵活，可根据煤质变化情况、市场情况和用户要求情况调整，80～25mm洗中块也可破碎至-25mm做化工园原料煤，洗大块煤产品也可破碎至-80mm作为洗中块产品，同时预留中煤通道，后期根据煤质情况可出中煤，做电煤产品。

3.选煤工艺的确定

（1）分选粒度。本矿煤的入选粒度上、下限应从满足产品质量及粒度要求、适应设备的有效分选粒度和当地生产条件、尽量减少煤与矸石的泥化等方面综合考虑确定。

①分选上限。原煤入洗粒度上限的确定，除考虑设备有效分选粒度外，还应尽量减少选前破碎量。根据产品结构，设计考虑单独出块煤产品。从煤质资料分析可知，本区块煤中矸石含量较高，应进行分选排矸。根据目前块煤分选设备适宜的有效分选上限及产品结构块煤产品的粒度分级，确定本区煤的入选粒度上限为200mm。

②分选下限。分选下限的确定与原煤的煤质和产品定位有关。本厂主要产品大块煤（200～80mm）地销，末精煤（-25mm，Ad＜18%）供往灵台化工园，化工园年末精煤耗煤量419万吨。

为实现以上产品定位，本次设计分别计算6mm脱粉、3mm脱粉及不脱粉时的产品情况，具体详见表5。

表5 不同分选下限选后产品对比表

由表5可知，在满足主要用户对产品灰分要求（化工园原料煤Ad＜18%）的前提下，分选下限为3mm时，末精煤产率最高，为47.31%，远高于分选下限为6mm时的43.14%及不脱粉时的38.13%。考虑到化工园原料煤年用煤量（419万吨/年）远大于项目可供煤量，同时尽量减少末煤入洗量，降低煤泥水处理系统投资，因此设计推荐采用3mm脱粉，同时考虑市场变化及井下来煤煤质波动的情况，预留不脱粉的可能性。

（2）选煤方法。依据煤质资料，+80mm级含量为11.43%，其中矸石含量2.57%，灰分为92.19%。+80mm级块煤中矸石含量大，故设计考虑对+80mm大块煤进行预排矸，这样不仅有效减少大块矸石进入末煤产品中，还有效代替人工手选，提高生产效率。

①大块煤预排矸方法的选择。目前适应于块煤排矸分选的设备主要有智能干选机、动筛跳汰机和浅槽分选机。

A.智能干选机是目前应用较热门的一种新型设备，其分选原理为：通过X射线和图像识别技术，运用深度学习算法技术，识别煤和矸石，再通过控制系统控制高压气枪，将煤和矸石进行分离。智能干选机系统简单、宽度窄、体积小，因不见水、不用介质，因此不需要煤泥水及介质系统，工艺流程简化，环节少，故障点也少，故障率低。

B.动筛跳汰机用于大块煤排矸，分选上限可达300mm，有效分选下限至50mm。相对于智能干选机，动筛跳汰机具有如下缺点：系统复杂，需配套设置产品脱水环节，且体积大，占地面积大，分选精度低，要求给料均匀，当给料不均匀时矸石中跑煤。通过调研了解到，在实际生产中动筛跳汰机存在矸石带煤量较大的情况，而且设备维修量较大。

C.重介浅槽分选机专用于处理块煤的高效分选设备，应用广泛。但由于增加了介质和煤泥水系统，介质系统管路磨损快，维护费用高；另外，+80mm块煤若采用重介浅槽分选机分选，不能发挥其分选粒度宽的优势。

综上所述，设计采用了智能干选机作为安家庄选煤厂大块煤排矸的工艺。

②混煤洗选方法的选择。目前国内-80mm混煤分选广泛采用处理能力大、分选粒级宽、分选精度高的重介旋流器分选工艺。根据邻近高家堡、亭南选煤厂生产及产品销售情况，为保证精煤产品灰分，两产品旋流器中矸石存在带煤的问题，设计推荐采用无压三产品重介旋流器作为分选设备，该设备可用一种低密度介质实现高密度排矸，可以同时分选出三种产品，生产操作方便。同时设计将精煤、中煤合并为一种产品，进一台脱介筛脱介，以简化工艺环节。根据煤质变化和市场情况，预留中煤脱介筛位置，为将来出中煤创造条件。

4.工艺流程

推荐工艺流程为：大块煤（300～80mm）智能干选分选，混煤（80～3mm）无压给料三产品重介旋流器分选的工艺，-3mm不分选，减少进入水洗系统的入料量。当煤质波动时也可以不脱粉，-3mm级末煤部分或全部进入旋流器分选见图1。

图1 安家庄工艺流程图

5.结语

安家庄选煤厂的入洗原煤以弱黏煤（RN）为主，不黏煤（BN）次之，产品主要供给配套化工园做原料煤和燃料煤，也可以外销保供电煤。通过对安家庄原煤资料的分析，并比较不同的选煤方法后，选择了先进完善的工艺流程，在提高企业经济效益的同时，也符合国家产业政策。