河南能源贵州公司5对生产矿井都跟这一选煤技术结缘
编者按
本文由河南能源化工集团教授级高工张振红发表在《煤炭加工与综合利用》期刊2019年第11期上，原题目为“干法选煤在河南能源贵州公司的实践与推广应用”。本平台对内容有删减，配图根据文章内容斟酌选用。
正文开始前，先欣赏下标准化干法选煤厂的魅力！
贵州豫能投资有限公司是河南能源化工集团有限公司的二级公司（简称“贵州公司”），公司拥有煤炭可采储量31.12亿ｔ；现有新田、黔金、高山、糯东、安顺和轿子山煤矿等6对生产矿井，原煤发热量平均18.81MJ/Kg，原煤硫分在0.7%～3.0%（最高达４％以上）。
１贵州公司煤炭加工发展概况
贵州公司现有生产矿井中，新田矿建有设计生产能力1.20Mt/a的块煤重介质、末煤旋流器分选的选煤厂；黔金矿2006年建设一套9m2FGX干法选煤系统；2010年轿子山矿平井投入使用12m2FGX选煤系统；2016年分别在轿子山矿新井和安顺矿建设12m2和24m2复合干法选煤系统；2018年将黔金矿干选系统改造为分选块煤；2018年，考虑贵州公司所属黔希煤化工的投产，为实现由公司内部矿井供应燃料和原料煤，在新田矿建设18m2复合干选系统，用于末煤预排矸，解决原煤灰分高、矸石易泥化导致末煤系统难以正常运行的难题；在黔金矿采用ZM300干选机分选末煤，在高山矿采用ZM150干选机加工原煤，结合各矿开采的煤层质量变化，分时段为黔希煤化工提供燃料煤和原料煤。
2 干法选煤在贵州公司的实践
2.1 轿子山矿
2.1.1 实施效果
由于轿子山煤矿属一矿两井共用一个储煤场，且煤场面积狭小，建设煤炭加工系统受空间限制的实际，为此，2016年针对新井系统安装一套FGX-12干法分选系统。干选系统运行后的具体效果：新井原煤干选后，块煤含矸率由以前的30%左右，降低到5%～8%，不仅避免了因煤炭质量不合格（含矸率高）导致各品种块煤滞销的问题，而且稳定的块煤质量使销售步入良性循环。项目实施后，2017年块煤综合售价较2015年提高319元/ｔ，增加效益2900万元；粉煤（末煤）热值比筛分提高1136.96KJ/Kg，增加了市场煤发运量，减少了价格偏低的电煤销售量，2017年市场粉煤数量较2016年增加46133.54t，价格提升171元/t，增加效益3000万元。
2.1.2 干选系统存在问题与改进措施
轿子山矿平井的干选设备属于早期产品，处理能力不足，约有30%原煤不能入选，且块煤含矸率偏高。通过增加１台胶带运输机，实现平井和新井原煤并联，在新井搬家倒面期间，利用新井系统分选平井原煤，提高矿井经济效益；同时在平井原煤落地点安装一套运输胶带与新井干选系统返煤点相连，实现新井和平井两套干选系统共享，在新井两次工作面搬家期间，利用新井干选系统加工平井原煤，取得较好收益（见下表）。由下表可见，仅在新井两次搬家倒面累计35d期间利用新井干选系统加工平井原煤就增收64.65万元，同时避免了原煤粒度范围过宽对用户使用的影响。
新井干选系统原设计是矿井来煤预处理后直接分选，但因井下难以做到均匀生产，不均匀的给料导致各品种块煤含矸率波动较大，矸石夹杂块煤较多。解决方案：延伸原煤胶带，重新建设运输与配煤系统，落地缓冲后返选，以保证入料均匀稳定，还可通过掺配、晾干等方式降低入料水分，改善分选效果，提高产品质量。
2.2 安顺矿
2016年安顺矿干选系统投产后，末（粉）煤发热量较以前的筛末煤提高1254～1672KJ/Kg，块煤含矸率由30%～50%降低到10%左右，折合吨煤售价增加15～20元，年增收1500万元以上，系统运行４个月就收回了投资；并可根据用户要求调节产品质量，增强对市场的适应性，且当原煤煤质越差、销售越困难时，提质效果越好，干选的必要性越强。
2.3 黔金矿
2.3.1 老系统改造与应用效果
黔金矿设计主采煤层为9号、4号煤层，9号煤地质构造多且煤层赋存不稳定，4号煤层薄且一直有夹矸。干选系统于2007年初投入运行，原设计分选混煤。由于设备属于早期产品，且已严重老化、处理能力不足，该矿改为只分选块煤。分选后各产品块煤含矸率均高于20％，尤其是20～40mm小块煤含矸率在30%左右，原煤质量差时含矸率甚至超过40%，且质量不稳定。矿井2019年开始开采15号煤（初步测算综合块煤率高于20%），如果不提高分选效果，对块煤的综合售价与企业效益影响会更大。
参照轿子山矿新井2016年干选系统的运行效果，邀请厂家现场分析，认为对现系统改造后块煤含矸率可控制在10%左右。于是投入20万元主要对系统主风机和床面进行了更换。改造后块煤含矸率达到了预期，经过测算，块煤综合售价提高21.65元/t。参照2017年全年80mm以下块煤产率7.7%计算，原煤产量按0.45Mt/a计算，全年可创效75万元。
2.3.2 ZM300干选机实施效果
黔金矿2019年2月开始回采15号煤，工作面受到陷落柱影响，原煤质量比投产前工作面顺槽差，当时原煤发热量在16.72MJ/Kg左右。2019年元月黔金矿ZM300干选机新系统开始安装。进行工业性试验时，原煤发热量为15.56MJ/Kg，干选工业性试验中粉煤发热量提高到18.11MJ/Kg；与原煤相比，选后灰分降低7.79个百分点，低位发热量提高2.55MJ/Kg。考虑部分时段由于工作面回采时受陷落柱黄泥影响，可以认为基本达到了预期目标。
2.4 高山矿
高山矿设计主要可采煤层为4号和9号。已开采的9号煤原煤发热量平均在22.99MJ/Kg左右，全硫在２％～４％；４号煤原煤发热量在14.63～18.81MJ/Kg，全硫在4%～6%。矿井仅配套建设筛分系统，虽然筛末煤发热量比原煤可提高0.84～1.68MJ/Kg，但随原煤质量变化而波动，且较频繁；由于块煤强度低，块煤产率只有１％左右，发热量只有12.54 MJ/Kg左右，不适合作为主导产品。
参照河南能源嵩山矿复合干选系统运行情况，高山煤矿采用ZM150型干法分选机分选，项目一期仅用20d就进入调试阶段。鉴于系统调试时，矿井只生产４号煤，且入选原煤平均发热量只有12.44 MJ/Kg，通过干选机分选，精煤热值平均提高3.94 MJ/Kg；精煤产率平均68.92%，硫分降低约1个百分点，达到了预期目的。由于工作面原煤质量差，经过干选加工可掺配做化工燃料煤。当工作面条件好转时，干选精煤可直接作为化工燃料煤。
高山矿2019年6月中旬9号煤工作面开始生产即采用干选系统进行分选。考虑该矿原煤中大于13mm粒级含量很低，只有不到5%，所以小于50mm粒级直接进入系统。高山矿９号煤经过干选加工后，灰分平均降低10.96个百分点，硫分降低1.14个百分点，发热量提高3.80 MJ/Kg，达到23.08 MJ/Kg，基本达到化工原料煤要求。干选前发热量20.90 MJ/Kg左右的末煤作为电煤售价为400元/t，干选后作为化工原料煤可销售到736元/t，考虑到产率和加工费，吨煤增收206元。
2.5 新田矿
新田矿选煤厂设计能力1.20Mt/a，采用块煤重介质浅槽、末煤脱泥无压三产品重介质旋流器分选，主要产品洗块煤（大、中、小）用于化工合成氨造气，洗末精煤用于高炉喷吹，筛末煤用于火力发电。设计煤质资料是采用同一矿区邻近矿井生产煤样，并进行相应调整，投产后不仅灰分偏高一倍，而且矸石易泥化。选煤厂重介质末煤车间设计处理能力227t/h，实际仅为80～100 t/h。受厂区条件限制，扩建煤泥水处理系统不仅没有空间，而且投资很大，同时产生大量煤泥难以销售。随着黔希煤化工投产，为落实地方政策，实现企业综合效益最大化，原设计洗末煤用于喷吹煤改为供应化工原料煤；结合干选技术发展应用情况，确定采用末煤预排矸，以提高入洗原料煤质量，从而降低系统煤泥量，替代大规模投资扩建煤泥水处理系统的改造方案。
2018年7月经过采样进行工业性试验，同时考虑场地限制，经论证确定采用环保型的复合干选系统，2019年2月底开始试生产，结果见下表。
由表可以看出，新田矿复合干选系统试生产期间，入选末煤水分平均7.4％，平均排矸率在6.5％左右，矸石灰分76.75％，发热量平均提高1.53 MJ/Kg。随着入料水分指标的变化，分选效果有相应变化。入选末煤水分越低，分选效果越好。通过对工业性试验与试生产时入料水分变化对分选效果影响的分析，说明原料煤水分含量对干选系统的分选效果影响很大，因此对干选工艺原煤水分的控制较为关键。
３ 干选生产系统方案优化设想
结合黔金矿ZM300干选机对15号煤分选效果的分析，根据煤质变化与黔希煤化工燃料煤供应的紧张程度和性价比，考虑进行测算分析中适时增加中煤产品，保证干选精煤可满足化工用燃料煤质量要求，参照高山矿4号煤和9号煤的分选效果，可以预计黔金矿在9号煤正常生产时可以正常供应化工原料煤。
结合高山矿和新田矿干选系统对4号煤和高山矿9号煤的分选效果，考虑黔希煤化工燃料煤和原料煤的供应紧张程度，统盘考虑通过增加中煤产品，减少中煤在系统中的循环，提高系统处理能力，按照需要，适时调整燃料煤和原料煤的供应比例，服从整体供应需要，实现贵州公司的整体综合效益最大化；特别是新田矿，通过增加中煤产品作为燃料煤使用，确保干选精煤质量可以直接满足化工原料煤需要，尽可能不启动运行成本较高的末煤重介质分选系统。