范瑞奇
(西山晋兴斜沟煤矿选煤厂，山西 兴县 033699)
引 言煤炭在我国能源结构中占据主导地位，对我国经济和民生发展具有不凡的意义。炼焦煤作为煤炭的主要形式之一，可将其划分为气煤、肥煤、焦煤以及瘦煤等四种不同形式的煤种[1]。炼焦煤由于其独特的性质主要应用于我国电力、冶金以及化工等行业中，从某种意义上来说，炼焦煤决定着我国工业体系的发展能力和我国国民生活水平。据统计，我国炼焦煤的储量占据我国煤炭总储量的28%左右。其中，气煤所占比例最多，其次为焦煤、瘦煤以及肥煤。
由于煤炭是不可再生资源，因此对于煤炭的利用需遵循绿色开采、高效利用的原则。本文以某煤矿的选煤厂为研究对象，该煤矿所开采煤炭的类型为气煤和1/3焦煤，该种煤具有发热量高、结焦能力强的特点，主要应用于火力发电厂中[2]。为了提高对有效资源的利用率，降低动力煤的比重，需针对该煤矿的现状建立相应的选煤厂，并制定匹配该选煤厂的选煤工艺，以提高精煤的比例，将煤炭的利用率达到最大化。
1 选煤厂工艺流程设计理论基础选煤厂选煤工艺的流程的设计直接决定着煤炭资源能够被合理利用。煤炭资源能够合理利用直接影响着环境效益、社会效益以及选煤厂的经济效益。影响选煤厂效益的主要因素包括选煤方法的选择(原煤粒度特性、矸石岩性)、原煤入选粒度上限值和下限值、原煤入选方式的确定以及中间产物处理方式等[3]。
选煤工艺流程的结构设计主要指的是选煤工艺作业环节的确定以及煤炭、煤泥水、悬浮物以及水等物质最终的去向。由于选煤厂入选原煤的密度、粒度以及牌号各不相同，因此不同原煤选煤厂的类型及选煤工艺也各不尽相同。
根据我矿区原煤的特征，可采用的分选作业流程结构可以分为原煤不分级入选的重选流程(跳汰主选+重介旋流器再选流程、跳汰粗选+重介旋流精选流程)以及原煤分级入选中选流程(块煤跳汰选-末煤跳汰选流程、块煤重介选-末煤跳汰选流程、块煤跳汰选-末煤重介旋流器选流程、块煤重介-末煤重介旋流器选流程)。煤泥浮选流程结构可分为两产品分选结构(一次粗选流程、带有中间产物返回的扫选流程)和三产品分选结构。煤泥水的处理流程可以归纳为全部煤泥水预先浓缩-浮选流程、全部煤泥水直接浮选流程以及部分煤泥水直接浮选流程等。
2 选煤厂煤质特性分析为保证该煤矿煤质特性结果的全面性和准确性，本文选用煤矿B组7、8、11槽和C组13槽即将入洗的原煤进行采样、制样，注重对原煤的化学特性、发热量、焦化特性等煤质特性进行分析，具体分析阐述如下。
2.1 原煤的元素及工业分析根据相关标准要求，对该矿区B组7、8、11槽和C组13槽即将入洗原煤的元素及工业进行分析。其中，工业分析所遵循的标准为GB/T 212-2008，元素分析所遵循的标准为GB/T476-2008。工业及元素分析结果如表1所示。
表1 煤的元素及工业分析
如表1所示：M代表水分，A代表灰分，V代表挥发分，C代表碳含量，H代表氢含量，N代表氮含量，S代表硫含量；均为质量分数。
2.2 原煤发热量分析根据相关标准要求，对该矿区B组7、8、11槽和C组13槽即将入洗原煤进行发热量分析。其所遵循的标准为GB/T 213-2008，且上述四个槽内的原煤发热量统计如表2所示。
表2 原煤发热量统计表
2.3 原煤焦化特性分析根据相关标准要求，对该矿区B组7、8、11槽和C组13槽即将入洗原煤进行焦化特性分析。其所遵循的标准为GB/T5449-1997，且上述四个槽内的原煤焦化特性结果统计如表3所示。
表3 原煤焦化特性实验结果统计表
3 选煤工艺的确定综合分析选煤工艺流程理论基础和该矿区原煤特性的基础，设计与之相匹配的选煤工艺。选煤工艺的确定包括有对重选方式的确定、粗煤泥回收工艺的确定、浮选与煤泥水处理工艺的确定等[4]。
3.1 重选方式的确定根据对该矿区原煤特性的分析可知，矿区原煤的牌号相近且其灰分差别不大。因此，针对该矿区的这种原煤所采用的入选方式为不分组的入选方式。综合对比跳汰选煤、浅槽分选机分选以及重介质选煤方式的优劣势以及考虑该矿区情况的基础上，该矿区原煤的分选方式为重介质分选，且其主选设备为不分级无压三产品重介旋流器[5]。
3.2 粗煤泥回收工艺的确定由于该矿区原煤的粒度较大，且煤质较脆、易碎等特点，在采用不分级无压三产品重介质旋流器分选原煤时，容易产生煤泥。为保证最终的选煤质量，需为其增设一套粗煤泥回收工艺。
一般的粗煤泥分选采用设备主要有煤泥重介质、螺旋分选机、干扰床分选机以及水介质旋流器等设备。其中，螺旋分选机主要适用于密度较高分选，而炼焦煤的密度较低；水介质旋流器的分选精度较低，不适用该矿难选粗煤泥；干扰床分选机对物料的密度要求较为严格，针对该矿区粗煤泥分选其效率较低。因此，综合考虑该矿区粗煤泥的分选方法为采用粗煤泥重介质旋流器进行分选。
3.3 浮选与煤泥水处理工艺的确定经对原煤煤质特性分析后可知，该矿原煤分选后所产生煤泥的粒度较大，且原煤中灰分较大，容易导致矸石泥化。仅有一次的浮选远达不到精煤的要求，因此在浮选入料前需对其进行脱泥处理。
具体浮选工艺如下：将浮选入料经过脱泥处理后进行一次浮选操作，将一次浮选所得精煤进入二次浮选操作，将二次浮选操作后所得精煤脱水处理后得到最终所需的精煤。而且，两次浮选操作中均采用浓缩工艺。在充分调研市场的基础上，浮选工艺所选用的设备为FJC系列煤用喷射式浮选机，加压过滤机为GPJ型加压过滤机；脱水设备为LWZ1400×2000型沉降过滤离心脱水机。
4 结语选煤厂分选工艺流程的确定与原煤的特性、中间产物的处理方式以及原煤粒度大小相关。因此，在选煤工艺中，需对原煤的特性进行充分研究，并结合该矿区的实际情况设计与之相匹配的选煤工艺，选用相应的分选设备、浓缩过滤设备以及脱水机等，为提供高质量的精煤奠定基础。
