城山煤矿选煤厂设计分析

城山煤矿选煤厂设计分析

赵文光

黑龙江龙煤矿业工程设计研究院有限公司黑龙江鸡西158100

摘要：基于城山煤矿选煤厂入选原煤的煤质分析，结合产品结构及市场对产品质量要求，介绍了城山煤矿选煤厂采用的工艺及工艺设计特点。该厂工艺系统成熟可靠，控制系统科学、介质回收方式全面，布置紧凑，自动化程度高，节能减排效果显著，实现洗水一级闭路循环，投产后各项技术指标均达到设计要求。

关键词：选煤厂设计；洗选工艺；煤质分析；设计特点；工艺流程

城山煤矿选煤厂位于鸡西市城子河区城山煤矿工业广场内，隶属于黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司城山煤矿。城山煤矿选煤厂是一座设计能力为3Mt/a大型炼焦煤选煤厂，选煤厂原料煤主要来自城山煤矿和正阳煤矿。城山煤矿的可采煤层共15层，煤质主要为1/3焦煤。该矿原煤为低中灰分煤、特低～低磷煤、特低硫煤。正阳煤矿的可采煤层共7层，煤质主要为1/3焦煤。其中45号层，43号层，29号层和27号层为低灰分煤层，其余各层均为中、高灰分煤，所有煤层的含硫、含磷量都很低。两矿原煤的煤质都为1/3焦煤，属于稀缺煤种，是冶金、炼焦的重要原料。城山煤矿选煤厂的产品定位为：精煤（Ad<9.5%，Mt<12%）供焦化厂使用；中煤做为动力煤，供电厂使用；煤泥供砖厂烧砖或当地居民生活使用；矸石用于塌陷区回填或铺砌道路等。

1原煤煤质特征分析及可选性

1.1粒度特征分析

分析城山煤矿提供原煤筛分试验表和入选原煤浮沉组成可知

（1）+50mm级原煤中矸石含量大，且灰分高。

（2）原煤中+50mm粒级含量较小，主导粒级为50-0mm粒级。

（3）原煤中随着粒度级的减小，原煤的灰分减小。这说明矸石的硬度大，而煤的硬度小。

（4）原煤中原生煤泥的含量较小且灰分低。

（5）当分选密度为1.39kg/L时，分选密度δ±0.1含量（扣除沉矸）为27.90%，精煤灰分为9.26%，可选性为较难选。

2、工艺设计

由原煤的煤质资料分析可知：入选原煤大块矸石含量高，可选性为较难选。根据煤炭洗选工程设计规范并结合我国目前选煤厂设计成功的经验，确定原煤分选采用块煤斜轮预排矸+末煤无压三产品重介质旋流器分选+粗煤泥TBS干扰床分选机分选+细煤泥浮选机分选+尾煤浓缩压滤回收的联合工艺。

3、工艺设计特点

根据城山煤矿选煤厂的煤质特征、产品用途、项目投资情况，按照高效、安全、简便的设计原则。该选煤厂具有如下设计提点：

3.1洗选工艺系统简单可靠

（1）由入选原煤筛分试验表可知，+50mm粒级中矸石含量为14.205%，根据煤炭洗选工程设计规范的要求，需要采取动力排矸的方式。所以大块原煤采用斜轮重介质分选机预排矸，减少矸石量，改善主选入料密度组成，从而改善主选条件，降低主选介质的使用量。斜轮排矸具有分选精度高、分选粒度范围宽、悬浮液循环量少、自动化程度高等特点，完全满足原煤含矸量大的分选要求。

（2）末煤直接由无压三产品旋流器分选，设计采用一台1500/1100A型无压给料三产品重介质旋流器，以单一低密度重悬浮液一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石，无需重复洗选，使重介系统大大简化，次生煤泥含量减少。与选用多台小直径旋流器相比可减少设备台数、减少占地面积和厂房体积、简化工艺布置、便于自动化控制。可避免小直径旋流器组并联使用中产生的压力、流量和粒度分配不匀以及各台旋流器磨损程度不同而带来的整体分选效果降低的问题。重介质旋流器分选工艺简单，密度调节范围宽、分选效率高、控制精度高、对入选原煤煤质适应性强、生产过程易于实现自动化。

（3）采用分选密度可调控，分选精度高的TBS干扰床分选机分选1~0.25mm粒级粗煤泥，可有效提高重介质分选下限，同时降低浮选系统处理量和选煤厂生产成本。TBS干扰床分选就具有分选粒度范围宽、分选效果好、操作简单、可实现自动化等特点。

（4）细煤泥采用两台XJM-S24浮选机进行分选，可实现原煤全部入选的目标，进而提高精煤产率。国内选煤厂设计中大部分选用机械搅拌式浮选机，该设备具有处理能力大，可减少设备使用台数，可适应不同的煤种，可处理较宽的粒级，分选煤泥水浓度范围较大，特别适合处理难浮煤泥，且对煤泥入浮粒度及可浮性适应性强等特点，可获得较好的浮选精煤产品。

3.2控制系统科学

（1）原煤和精煤胶带输送机分别设置了在线测灰仪和电子皮带秤，可通过调节工艺参数，监测产品灰分和质量。

（2）合格介质泵出口管路设置了密度计、流量计、压力表，可随时监测介质参数，并配合在线测灰仪完成对产品灰分的控制、调整。

（3）各种桶、池也设置了液位计，实现低液位自动停泵保护；各种料仓设置了料位计，实时检测料位。

（4）选煤厂实现系统或单机自动化控制——浓缩机提耙、压滤机入料及排料循环管路等均采用独立的PLC控制。

3.3全面的介质回收

由于城山煤矿选煤厂采用的是选前不脱泥的入选方式，系统中非磁性物含量较多，为了降低介秏，设计时采取了一些有效的措施。采用击打弧形筛和水平直线振动筛联合脱水、脱介；水平直线振动筛的筛孔为0.75mm，水平直线振动筛稀介段加高压喷水，均可有效减少产品带介量；在车间一层设置集水坑，用来收集厂房内内跑、冒、滴、漏等，收集的污水在污水泵的作用下返回中煤脱介筛，回收一部分煤炭及介质；城山煤矿选煤厂选用的是国产先进磁选机，回收率达到99.8%以上。通过以上措施，城山煤矿选煤厂介秏控制在1.5kg/t以下。

3.4节能减排效果显著

城山煤矿选煤厂采用先进的洗选工艺和节能设备，最大限度地减少电耗。入选原煤电耗7.46kwh/t，低于煤炭工业节能减排规定中小于8kwh/t的要求。选煤厂的洗水经处理后可以循环使用，补加清水消耗量在0.1m³/t以内。

选煤厂的煤泥水经浓缩机浓缩后，溢流直接进入循环水池，作为生产用水。浓缩机底流进入压滤车间，由压滤机回收其中的煤泥，滤液进入循环水桶，也作为生产用水使用。洗水循环使用且不外排，实现一级洗水闭路循环。

4、结语

城山煤矿选煤厂的设计充分考虑了入选原煤的煤质特性和产品结构，有针对性的选用洗选工艺和设备，使系统结构简单，工艺流畅，布置紧凑。设计中选用的工艺和设备均是现有的成熟工艺、设备，系统设计齐全。该厂投入运营后，各系统运行正常，各项技术指标均达到设计要求。

参考文献：

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