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阳泉矿区煤泥特性分析及处理方法研究 李 健 阳煤集团 选煤质量管理中心, 山西 阳泉 045000 摘 要 试验分析了阳煤集团各矿区煤泥分布规律, 发现各矿煤泥中小于 0. 045 mm 粒级 含量均较高; 通过综合分析各矿区煤泥特性, 提出采用小直径分级旋流器脱除细粒级煤泥, 并 针对某矿煤泥在不同入料压力下进行了分级试验研究, 为动力煤选煤厂的煤泥处理提供了一种 新思路。 关键词 动力煤; 煤泥; 全粒级洗选; 小直径旋流器; 分级降灰 中图分类号 TD941. 5 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202009-0024-03 收稿日期 2020-03-16 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 09. 007 作者简介 李 健1985, 男, 山西阳泉人, 2008 年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业, 工学学士, 山西阳煤集团选煤质量管理 中心工程师。 引用格式 李 健. 阳泉矿区煤泥特性分析及处理方法研究 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20209 24-26. 1 概 况 煤炭工业大规模机械化、 自动化开采的普 及, 导致原煤成块率下降明显, 原煤中粉煤含量 呈上升趋势。 开采过程中所夹带的构造矸石等外 来物以细颗粒形式污染原煤后, 给后续煤炭洗选 加工带来了严重的困扰。 随着国家环保要求的日 益趋紧, 动力煤全入洗已逐渐成为大势所趋。 小 于 13 mm 粒级原煤洗选所带来的大量煤泥处理难 题已成为各大动力煤企业亟待解决的问题。 阳煤集团所采煤田位于沁水煤田东北角, 井 田范围内煤种以无烟煤为主。 目前集团所属矿井 30 余座, 配套矿井选煤厂 17 座。 据 2015 年统 计, 阳煤集团原煤产量达到 7 600 万 t/ a, 配套选 煤厂洗选能力达到 7 900 万 t/ a。 其中 3 座选煤厂 已实现了动力煤全粒级洗选, 其他选煤厂正在全 力推进全粒级洗选改造。 在集团公司大力推进动 力煤全粒级洗选的过程中, 煤泥处理问题已成为 一道瓶颈, 如何在质量、 成本、 效益、 环保等各 个方面取得平衡点, 成了解决问题的关键。 煤泥是煤炭在洗选加工过程中形成的副产 物, 由于煤泥的分选、 脱水效率普遍有待提高, 导致煤泥处理成本高、 售价低、 利润倒挂等问 题。 对于产品附加值低的煤泥产品, 通常采用机 械脱水后自然风干或火力干燥等方式处理后销 售, 但动力煤全粒级洗选将导致煤泥量激增。 采 用传统煤泥处理方式已不是一种经济的方案, 因 此, 有必要就动力煤煤泥特性进行系统研究, 寻 找新的解决思路。 2 阳煤各矿井原煤及煤泥分布规律分析 2. 1 调查对象的选择 阳煤集团井田总体成 “7” 字型, 各矿井按 区县可划分为阳泉本部、 寿阳区、 昔阳区和顺左 权区。 在各个区域内选择代表较好的大型矿井作 为研究对象进行统计研究, 确定新景、 一矿、 五 矿、 新元、 平舒、 寺家庄 6 座大型生产矿井为研 究对象。 2. 2 各矿实际生产细煤泥小筛分实验数据对比 从表 1 中对比数据可以看出, 阳煤矿区各矿 煤泥小于 0. 045 mm 粒级为主导粒级, 产率均在 50以上, 部分矿井甚至超过 60, 如新景矿; 该粒级灰分值比其他粒级显著升高, 属于高灰细 泥。 这部分物料不论是直接压滤脱水还是浮选都 有严重的不利影响。 扣除小于 0. 045 mm 粒级后, 新景矿灰分降 低了 14. 7, 一矿灰分降低 17. 83, 五矿灰分 降低了 16. 43, 新元矿灰分降低了 11. 8, 平 42 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSING 其他各矿主要以有机 硫为主。 从各矿区位置分析, 一矿、 五矿、 平舒、 寺 家庄 4 个矿井主采 15 号煤层, 一矿位于阳煤 “7” 型井田的拐角处。 可以看出, 以一矿为原 点, 向南延伸, 15 号煤层煤泥硫分有明显的下降 趋势, 灰分有上升趋势。 五矿实际生产已遇到较 为严重的矸石泥化问题, 对洗选影响较大。 3 采用水力旋流器进行煤泥降灰的探讨 火力干燥已成为取代煤泥自然晾干的主流方 式, 阳煤集团已有 7 座选煤厂建有煤泥火力干燥 系统, 可以充分利用高瓦斯矿井的瓦斯资源, 实 现煤泥高效快速脱水后销售, 解决了煤泥堆存问 题。 但随着动力煤全粒级洗选的逐步推进, 煤泥 处理压力与日俱增, 部分选煤厂干燥系统能力已 不能满足动力煤全入洗后的煤泥处理需求, 需要 扩容或寻找新的解决途径。 受限于生产成本, 煤泥浮选工艺主要应用于 产品附加值较高的炼焦煤洗选, 动力煤煤泥浮选 52 2020 年第 9 期李 健 阳泉矿区煤泥特性分析及处理方法研究 应用较少。 结合各矿煤泥小筛分、 小浮沉分析来 看, 煤泥中小于 0. 045 mm 粒级为主导粒级, 占 到了煤泥总量的 50以上。 采用小直径水力旋流 器分级降灰方式取代费用较高的煤泥浮选, 也是 一个新的选择。 3. 1 确定煤泥水样本及研究方法 选取新景矿典型煤泥水作为试验样本, 粒度 组成见表 3, 其中小于 0. 045 mm 粒级超细煤泥 占煤泥总量的 62. 35。 表 3 煤泥水样粒度组成 粒度/ mm产率/ 筛上累积/ 筛下累积/ 0. 50. 2512. 5712. 57100. 00 0. 250. 1256. 3718. 9487. 43 0. 1250. 0748. 4927. 4381. 06 0. 0740. 04510. 2237. 6572. 57 0. 04562. 35100. 0062. 35 合计100. 00 选用旋流器的分级效率和底流浓度作为考察 指标, 分级粒度为 0. 045 mm, 分级效率通过汉 考克综合效率公式计算确定 E汉 α - βθ - α100 α100 - αθ - β 100 式中 α 入料中粒级小于0. 045 mm 的物料含 量,; β 溢流中粒级小于 0. 045 mm 的物料含 量,; θ 底流中粒级小于 0. 045 mm 的物料含 量,。 3. 2 不同压力条件下对分级效率的影响 入料 压 力 分 别 为 0. 08 MPa、 0. 10 MPa、 0. 12 MPa 条件下, 旋流器分级试验结果见表 4。 分级粒度在 0. 045 mm 时旋流器分级效率见表 5。 表 4 不同压力条件下旋流器试验数据 粒级/ mm 0. 08 MPa 溢流 / 底流 / 0. 10 MPa 溢流 / 底流 / 0. 12 MPa 溢流 / 底流 / 0. 50. 251. 214. 10. 51. 50. 713. 5 0. 250. 1250. 930. 21. 38. 61. 727. 2 0. 1250. 0741. 637. 11. 543. 43. 337. 1 0. 0740. 0453. 75. 73. 231. 66. 47. 7 0. 04592. 611. 593. 514. 987. 914. 5 合计100. 098. 6100. 0 100. 0100. 0 100. 0 表 4、 表 5 试验数据表明, 煤泥中存在高灰 细泥富集的情况下, 作为动力煤分选提质, 可以 考虑采用小直径旋流器分级脱泥的方式进行降 灰。 该方法虽然在分选精度、 分选效率上与浮选 有显著差别, 但系统简单, 成本低, 有利于在产 品附加值偏低的动力煤选煤厂推广应用。 表 5 分级粒度在 0. 045 mm 时旋流器分级效率 压力/ MPa入料/ 溢流/ 底流/ 分级效率/ 0. 0862. 3591. 411. 579 0. 1062. 3593. 514. 980 0. 1262. 3587. 914. 571 4 结 语 动力煤全级洗选已逐步得到了各大煤炭企业 的关注和认可, 在煤泥分选工艺选择上应充分考 虑煤泥特性, 采用更合理的工艺处理或分选煤 泥, 那么选煤厂的洗选效率就会得到很大的提 高, 同时得到最大经济效益和社会效益。 参考文献 [1] 谢广元, 等. 选矿学 [M].徐州 中国矿业大学出版 社, 2010. [2] 陈清如. 中国洁净煤战略思考 [J]. 黑龙江科技学院学 报, 2004, 145 261-264. [3] 吴明有, 李延锋, 冉进财, 等. 粗煤泥的分选及其对选 煤工艺的影响 [J]. 选煤技术, 20092 71-74. [4] 陈建中, 深丽娟, 戴化震, 等. 煤泥重介旋流器分选粗 煤泥的探讨 [J]. 选煤技术, 20104 48-50. [5] 沙 杰, 谢广元, 吴 玲, 等. 煤泥分选设备和工艺的 探讨 [J]. 煤炭工程, 20094 94-96. [6] 陈宣辰, 谢广元, 徐红祥. 粗煤泥精选工艺及其设备比 较 [J]. 洁净煤技术, 2009, 193 27-29, 42. [7] 樊民强, 董连平, 韩小恒, 等. 新型水介质旋流器分选 粗煤泥的实验研究与工业应用 [J].选煤技术, 2007 4 25-29. [8] 吴明有, 李延锋, 冉进财, 等. 粗煤泥的分选及其对选 煤工艺的影响 [J]. 选煤技术, 20092 71-74. [9] 高 丰.粗煤泥分选方法探讨 [J].选煤技术, 2006 3 40-43. [10] 万 勤. 选煤厂回收粗煤泥的一种新途径 [J]. 煤炭加 工与综合利用, 20024 20-21. 62 煤炭加工与综合利用2020 年第 9 期