我國(guó)選煤在建設(shè)規(guī)模、方法種類、人才隊(duì)伍建設(shè)、學(xué)術(shù)活動(dòng)開展、高等教育學(xué)科建設(shè)等方面，均堪稱世界第一。但必須清楚地看到，我國(guó)煤炭賦存條件相對(duì)較差、煤質(zhì)變化復(fù)雜、綜合機(jī)械化開采對(duì)煤的物理性質(zhì)影響偏大、市場(chǎng)需求多變性強(qiáng)等因素，往往對(duì)選煤工藝路線的確定帶來很多難題，必然導(dǎo)致許多選煤廠出現(xiàn)建成之日就是改造之時(shí)的現(xiàn)象，有些選煤廠建設(shè)時(shí)考慮可變因素較多，改造起來相對(duì)容易，有些選煤廠由于對(duì)煤層煤質(zhì)、用戶、外部環(huán)境等因素考慮不周，改造起來難度很大，甚至好的改造方案由于受現(xiàn)有條件影響難以實(shí)施，必然造成人力、物力、時(shí)間的浪費(fèi)，此種現(xiàn)象在有些總包項(xiàng)目中顯得較為突出，對(duì)此應(yīng)引起必要的重視。


結(jié)合國(guó)家煤炭清潔高效利用政策的實(shí)施，選煤廠“定制式”生產(chǎn)模式將進(jìn)一步發(fā)展，隨之帶來的是現(xiàn)有選煤廠技術(shù)改造項(xiàng)目越來越多。為了實(shí)現(xiàn)選煤廠技術(shù)改造少投入、多產(chǎn)出，少走彎路，還需要從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、審批、技術(shù)論證等方面，做扎實(shí)細(xì)致的工作，特別是選煤廠設(shè)計(jì)“先天不足”的弊端需要進(jìn)一步克服。下面結(jié)合某選煤廠增加末煤洗選談一些看法，供同行參考。

一、項(xiàng)目概況

1、現(xiàn)狀


該選煤廠建設(shè)規(guī)模10.00Mt/a。選煤工藝為：原煤經(jīng)13mm分級(jí)，200～13mm塊煤重介淺槽分選，-13mm末煤不分選直接作為產(chǎn)品；粗煤泥采用弧形篩＋煤泥離心機(jī)脫水回收摻入末煤產(chǎn)品，細(xì)煤泥采用濃縮+快開式隔膜壓濾機(jī)回收。淺槽分選精煤采用雙層脫介篩脫介脫水，脫介篩上層篩孔25mm，下層篩孔1.00mm，精煤分為塊精煤及末精煤。煤泥采用壓濾機(jī)回收落地銷售。


主要產(chǎn)品為：200-50mm洗大塊，Ad≤10.0%，供民用、化肥等；50-25mm洗中塊，Ad≤10.0%，供民用、化肥等；25-0mm混煤，供煤化工、電廠及鐵路外銷。洗后塊煤可以破碎后作為煤化工的摻配煤。塊煤、末精煤和混煤均可以采用火車和汽車外運(yùn)。

2、改造的主要內(nèi)容


增加末煤6mm脫粉環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)13-6mm重介旋流器分選。年新增入洗末煤2.50Mt。擴(kuò)建濃縮及壓濾車間等配套工程。

二、項(xiàng)目提出的主要理由

1、滿足煤化工對(duì)原料煤的質(zhì)量要求


礦區(qū)現(xiàn)有甲醇項(xiàng)目，需要原料煤170萬t/a，設(shè)計(jì)用煤質(zhì)量為：灰分Ad≤13%，硫分St,d≤1.2%，水分Mt≤18%；達(dá)到最佳用煤質(zhì)量為：9%≤Ad≤11%，0.5%≤St,d≤1%，Mt≤18%。


礦區(qū)現(xiàn)有烯烴項(xiàng)目，原料煤用量為300萬t/a。設(shè)計(jì)煤質(zhì)要求：Ad≤13%，St,d≤1.2%，Mt≤18%；最佳用煤煤質(zhì)指標(biāo)為：9%≤Ad≤11%，0.5%≤St,d≤1%，Mt≤18%。


礦區(qū)現(xiàn)有煤制油原料煤設(shè)計(jì)煤質(zhì)要求：Ad≤18%，St,d≤1.8%，酸堿比為2.8～4.5。最佳煤質(zhì)指標(biāo)為：12%≤Ad≤15%，0.5%≤St,d≤1%，Mt≤18%。

2、滿足煤化工經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要


根據(jù)烯烴裝置實(shí)際運(yùn)行情況，選取裝置平穩(wěn)、滿負(fù)荷運(yùn)行期間進(jìn)行測(cè)算，當(dāng)原料煤日耗煤量9800t時(shí)，灰分下降3.68%（Ad由16.59%降低至12.91%），甲醇產(chǎn)量增加160t；原料煤灰分由16.59%降低至15.97%，甲醇產(chǎn)量增加61t；原料煤灰分由15.97%降低至12.91%，甲醇產(chǎn)量增加99t。因此達(dá)到煤化工最佳用煤指標(biāo)，能夠提升產(chǎn)品產(chǎn)量，增加煤化工的經(jīng)濟(jì)效益。

3、保塊增效的需要


礦區(qū)塊煤銷售價(jià)格顯著高于末煤，由于末煤灰分20%左右，除將25-13mm末精煤配入化工煤外，需將部分塊煤破碎摻入。根據(jù)塊煤粒度不同，價(jià)格在490～670元/噸不等，若將其破碎后摻入末煤產(chǎn)品，直接經(jīng)濟(jì)損失約為200元/噸。


上述分析認(rèn)為，適當(dāng)增加末煤入洗，符合礦區(qū)發(fā)展實(shí)際。

三、煤質(zhì)特性

1、煤質(zhì)特性


本井田煤芯煤樣煤質(zhì)主要特征為：較高內(nèi)在水分（Mad為9%～13%）、特低灰～低灰（Ad為7%～12%）、低硫（St平均小于 0.8%，其中一層煤硫分為2.04%）、中高揮發(fā)分（Vdaf為28%～37%）、低熱值（低位發(fā)熱量約4500大卡/kg）、低磷、化學(xué)活性強(qiáng)（950℃時(shí)對(duì)CO2轉(zhuǎn)化率α=81.8%～93.8%）、是良好的火力發(fā)電、化工、建材及民用煤。根據(jù)《中國(guó)煤炭分類》（GB/T5751－2009），為不粘煤。

2、原煤可選性


原煤灰分為19.57%，大于25mm含量30.96%，大于13mm含量44.7%，小于6m占39.20%，小于0.5mm為7.66%，其灰分為25.68%，高于原煤灰分，說明矸石有泥化現(xiàn)象。主要分選對(duì)象13-6mm灰分僅為14-15%。


浮沉特征為：小于1.4kg/L密度級(jí)含量占79.8%，大于1.8kg/L密度級(jí)含量占11.2%，中煤含量很少，當(dāng)分選密度為1.7kg/L時(shí)，理論精煤產(chǎn)率為88.10%，精煤灰分為7.75%，±0.1含量為1.36%，可選性為易選。

四、選煤工藝

1、選煤方法及工藝流程


原有塊煤重介淺槽分選方案不變，年新增入洗末煤2.50Mt。結(jié)合原煤易碎、矸石易泥化的特點(diǎn)，末煤弛張篩6mm脫粉后，采用無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選，該選煤方法和有壓給料相比，可以避免高速旋轉(zhuǎn)的泵對(duì)煤的破碎和泥化，充分發(fā)揮矸石排料口與原煤入料口相距較近，矸石從旋流器排出的運(yùn)行線路短，有利于有效減輕矸石的泥化。


工藝流程為：-13mm末原煤進(jìn)入馳張篩進(jìn)行6mm干法脫粉，篩上物進(jìn)入重介分選系統(tǒng)，篩下物直接作為混煤產(chǎn)品，篩下物也可以摻入精煤中作為洗混煤產(chǎn)品。


無壓三產(chǎn)品重介旋流器一段溢流經(jīng)弧形篩和直線篩脫介脫水后，離心機(jī)二次脫水后作為精煤產(chǎn)品；二段溢流（中煤）經(jīng)弧形篩和直線篩脫介脫水后，再經(jīng)離心機(jī)二次脫水后摻入精煤產(chǎn)品，二段底流經(jīng)弧形篩和直線篩脫介脫水成為矸石產(chǎn)品。


介質(zhì)回收：精煤和中矸系統(tǒng)的合格介質(zhì)合并回收，返回系統(tǒng)循環(huán)使用；稀介質(zhì)分開回收磁選，精煤稀介質(zhì)磁選后，精礦返回系統(tǒng)；中矸脫介產(chǎn)生的稀介質(zhì)合并磁選后，精礦返回系統(tǒng)；精煤磁選尾礦和中矸磁選尾礦合并去粗煤泥回收系統(tǒng)。


粗煤泥回收：磁選尾礦進(jìn)入粗煤泥濃縮旋流器，濃縮旋流器底流進(jìn)入粗煤泥振動(dòng)弧形篩，回收的粗顆粒用煤泥離心機(jī)脫水后摻入洗混煤。濃縮旋流器溢流、弧形篩篩下水以及粗煤泥離心機(jī)離心液均進(jìn)入濃縮壓濾系統(tǒng)。


濃縮壓濾：煤泥水采用兩段濃縮，一段濃縮機(jī)的溢流直接去二段濃縮機(jī)，一段濃縮機(jī)的底流通過弧形篩+煤泥離心機(jī)回收摻入精煤；二段濃縮機(jī)底流采用壓濾機(jī)回收，煤泥直接作為產(chǎn)品；壓濾機(jī)濾液返回二段濃縮機(jī)，二段濃縮機(jī)的溢流作為循環(huán)水使用。


改造后產(chǎn)品為：洗大塊（200-50mm），Ad≤10.0%，供民用、化肥等；洗小塊（50-25mm），Ad≤10.0%，供民用、化肥等；洗精煤（25-0mm），9%≤Ad≤11%，甲醇原料煤；洗混煤（25-0mm），12%≤Ad≤15%，烯烴和煤制油原料煤；混煤（25-0mm），Ad≤20%，煤化工配煤、動(dòng)力煤；壓濾煤泥供電煤摻配、煤化工鍋爐摻燒。

2、關(guān)鍵設(shè)備選型及系統(tǒng)布置


關(guān)鍵設(shè)備選型：6mm脫粉選用3臺(tái)30100型單層弛張篩，單臺(tái)處理能力500t/h；重介旋流器選用一臺(tái)φ1500/1100型無壓三產(chǎn)品重介旋流器、處理能力500～600t/h；新增2臺(tái)650m2壓濾機(jī)等設(shè)備。新建末煤脫粉及重介旋流器洗煤車間，擴(kuò)建濃縮車間及壓濾車間。

3、項(xiàng)目投資


建設(shè)項(xiàng)目估算總投資12446萬元，其中：土建工程3311萬元、設(shè)備購(gòu)置4937萬元、安裝工程2133萬元、工程建設(shè)其他費(fèi)用1386萬元、基本預(yù)備費(fèi) 470萬元、建設(shè)期貸款利息208萬元。

五、對(duì)項(xiàng)目建設(shè)的主要評(píng)價(jià)意見


（1）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，由于現(xiàn)有4臺(tái)三層弛張篩和兩套6.7m的淺槽在主廠房配套布置，再擴(kuò)建一套淺槽場(chǎng)地受限制，無法擴(kuò)大弛張篩面積，實(shí)現(xiàn)6mm以上全部進(jìn)入重介淺槽洗選，因此，單獨(dú)設(shè)置末煤脫粉、無壓重介旋流器分選的選煤方法基本合理。系統(tǒng)布置簡(jiǎn)潔合理，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)影響較小，總體方案合理。


（2）現(xiàn)有塊煤系統(tǒng)采用4臺(tái)馳張篩進(jìn)行13mm分級(jí)，部分篩板為25mm，現(xiàn)有兩臺(tái)進(jìn)口6.7米槽寬的重介淺槽小時(shí)處理量為1340t，年可加工700萬t，現(xiàn)有塊煤淺槽加工能力發(fā)揮僅為設(shè)計(jì)值的60%左右，因此應(yīng)該充分發(fā)揮現(xiàn)有4臺(tái)弛張篩的作用，增加加工成本低的現(xiàn)有重介淺槽入洗量，然后再合理確定末煤入洗量，相對(duì)更加經(jīng)濟(jì)合理。


（3）根據(jù)旋流器入料浮沉資料，排出大于1.8kg/L密度級(jí)矸石后，理論精煤灰分8.2%。入洗煤的中煤含量很低（占入洗煤的3%左右），選煤廠最終產(chǎn)品不出中煤，三產(chǎn)品旋流器二段物料脫介脫水可供選擇有兩種，方案一是單獨(dú)脫介脫水后和精煤混合；方案二是讓其和精煤混合后脫介脫水。兩者產(chǎn)品結(jié)果一樣。按照方案一設(shè)計(jì)，對(duì)少量中煤配套選有脫介篩、離心機(jī)、磁選機(jī)、泵等設(shè)備，其缺點(diǎn)是設(shè)備選的多、系統(tǒng)布置復(fù)雜、廠房體積大、管理復(fù)雜、投資相對(duì)高，因此按中煤?jiǎn)为?dú)脫介脫水設(shè)計(jì)是不盡合理的方案，應(yīng)該重新設(shè)計(jì)。


（4）濃縮機(jī)一段底流采用弧形篩+煤泥離心機(jī)回收，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有傳統(tǒng)的回收工藝不同。由于全廠的粗煤泥已經(jīng)采用煤泥離心機(jī)回收大于0.25mm粒級(jí)，進(jìn)入一段濃縮機(jī)的物料粗粒已很少，而沉降離心機(jī)可回收0.1mm以上物料。因此，一段底流回收煤泥方案應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。


（5）產(chǎn)品計(jì)算應(yīng)對(duì)計(jì)算指標(biāo)加以說明，如篩分效率、分選密度、Ep值、粗煤泥截留粒度等數(shù)據(jù)。


（6）末煤洗選年增加煤泥24萬t（估計(jì)計(jì)算量偏低），全廠總煤泥量至少50萬t, 煤泥水分30%～35%，灰分為30%～35%，如何外運(yùn)和銷售，應(yīng)進(jìn)一步落實(shí)用戶。


（7）由于泥化嚴(yán)重，選煤廠現(xiàn)有主廠房?jī)膳_(tái)大型加壓過濾機(jī)閑置不用，占用主廠房空間大，如何利用部分設(shè)備及廠房空間，缺少方案，如果利用該空間再布置一套重介淺槽系統(tǒng)，增加兩套三層弛張篩，也是一個(gè)好的方案。


（8）每年約50萬噸煤泥，露天堆放，雨雪天氣，造成二次煤泥水污染，不符合環(huán)保要求，應(yīng)有相應(yīng)的環(huán)保措施。

六、問題探討及體會(huì)


（1）前幾年，重介淺槽選煤比較流行的一種布置方式是將13mm分級(jí)篩布置在主廠房脫泥篩上層，有些還采用干、濕合一的篩分系統(tǒng)，即：分級(jí)篩出料端1.2m為噴水脫泥段。這種布置相對(duì)簡(jiǎn)潔。但實(shí)踐證明，調(diào)整生產(chǎn)、適應(yīng)煤質(zhì)變化的靈活性較差，特別是近幾年將香蕉篩改弛張篩，降低淺槽入洗下限，上述布置方案實(shí)施起來很困難。


筆者通過調(diào)研分析認(rèn)為，近年來許多大型動(dòng)力煤選煤廠運(yùn)行出現(xiàn)的問題，主要是原煤水分、矸石泥化影響13mm分級(jí)，篩分設(shè)備面積不夠，想增加無空間，由此帶來的后果是：原設(shè)計(jì)13mm以上入洗，最后只能改為25mm以上入洗，由于末煤質(zhì)量不穩(wěn)定，又要增加末煤重介旋流器系統(tǒng)。這種案例在我國(guó)多數(shù)礦區(qū)多有存在。因此，設(shè)置完善的原煤篩分破碎車間，13或6mm分級(jí)在原煤篩分破碎車間完成，應(yīng)該是較好的設(shè)計(jì)理念，決不可以初期節(jié)約的一點(diǎn)投資，為后續(xù)生產(chǎn)帶來很大的弊端。


（2）關(guān)于經(jīng)濟(jì)分析的真實(shí)性問題：目前有些項(xiàng)目建設(shè)，為了增加可行性（可批性），采用降低成本、提高售價(jià)的方式，使項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行。本項(xiàng)目評(píng)估結(jié)論為：稅后財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為35.95%，超過了基準(zhǔn)收益率12%，稅后財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為22766萬元，大于零，項(xiàng)目具有較大的盈利能力。


但筆者初步分析認(rèn)為，末原煤灰分19.57%，熱值4400大卡/kg，售價(jià)285元/t，其中13-6mm粒級(jí)灰分僅為14%～15%，末煤洗選后，不含高灰、高水煤泥，綜合產(chǎn)品煤灰分14.01%，估計(jì)降灰和增水相抵，熱值提高約130大卡，按每卡0.08元計(jì)，增加售價(jià)10.4元，售價(jià)應(yīng)為285+10.4=295.4元/t，扣除增加的噸煤加工費(fèi)7元，效益狀況較差。雖然對(duì)本項(xiàng)目的建設(shè)是必要的，但是，考慮各種風(fēng)險(xiǎn)、結(jié)合下游用戶的承受能力，以及提高塊煤銷售量，進(jìn)行綜合分析比較，科學(xué)合理的預(yù)測(cè)幾種經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果，供上級(jí)部門或者股東決策，應(yīng)為立項(xiàng)之本。


（3）近年來，動(dòng)力煤選煤廠增加末煤脫粉入洗的項(xiàng)目較多，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)研究中，在煤炭富集地區(qū)，感覺最難以定論的是煤泥如何處理利用，最擔(dān)憂的是項(xiàng)目投運(yùn)后有無效益、能否保證正常運(yùn)行。中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)編制的煤炭洗選加工“十三五”指導(dǎo)意見中提出：鼓勵(lì)煤炭企業(yè)在動(dòng)力煤洗選和選煤廠選前排矸方面，積極優(yōu)先使用高效的干法選煤技術(shù)裝備。因此對(duì)于動(dòng)力煤6mm脫粉后，能否采用復(fù)合干法分選，選出小矸石，也是值得選煤人研究的問題。據(jù)了解目前對(duì)干法選煤應(yīng)用最積極的不是選煤專業(yè)人員，而是一些煤礦的采礦、機(jī)電和銷售人員，此類現(xiàn)象在新疆、蒙東尤為突出。