高粉煤含量的原煤脱粉入选工艺研究.docx

? ? 高粉煤含量的原煤脱粉入选工艺研究 ? ? 杨宗义 (山西焦煤集团有限责任公司 技术中心， 山西 太原 030024) 随着采煤机械化程度的提高，入洗原煤中末煤的含量越来越多，-6 mm粉煤甚至达到50%以上[1-2]. 对于动力煤分选，末煤全粒级入洗不仅增加了生产成本，而且给煤泥水处理系统带来很大压力。因此，研究原煤脱粉的煤泥减量化工艺，可以从源头上减少末煤进入分选系统，降低煤泥水系统中的细泥含量，对改善细泥含量大导致的煤泥水难处理现状有重要的意义。 目前原煤脱粉工艺极为简单，一般是将筛下小于6.0/3.0 mm的脱粉原煤全部回掺至精煤产品中[3-5]，该工艺仅适用于原煤中粉煤含量不高的选煤厂，对粉煤含量大的选煤厂并不适用[6]. 以官地选煤厂为实例，建立高粉煤含量的原煤脱粉入洗模型，结合该厂煤质条件和分选工艺，通过模型计算得出合理的原煤脱粉入洗方案，对高粉煤含量的原煤脱粉入洗有重要的借鉴意义。 1 官地选煤厂概述 官地选煤厂是入洗能力为3.0 Mt/a的矿井型选煤厂，产品主要为优质动力煤，同时还生产喷吹煤。原煤中50～1 mm采用无压三产品重介旋流器分选，1～0.25 mm采用TBS分选，-0.25 mm采用浮选柱分选。入洗原煤的粉煤含量极大，-6 mm含量在50.00%以上。同时，由于厂区空间有限，一段、二段浓缩机的直径仅为22 m和15 m，而且尾煤压滤只有3台快开式隔膜压滤机，煤泥水系统的处理能力严重不足。因此，有必要研究适合该厂高粉煤含量的原煤脱粉入洗工艺，以减少系统中的煤泥含量。 2 原煤脱粉工艺的研究 2.1 脱粉原煤全部回掺精煤产品的可行性研究 官地选煤厂要求精煤产品发热量大于6 000 kcal/kg，水分小于13.00%，灰分小于14.00%. 随着弛张筛和交叉筛相继研制成功，原煤选前进行6 mm或3 mm脱粉工艺得以实现，因此主要研究6 mm和3 mm脱粉工艺。官地选煤厂原煤筛分试验结果见表1，原煤各粒级浮沉组成见表2. 表1 原煤筛分试验表 表2 原煤各粒度级浮沉组成表 由表1，2可知，若采用6 mm脱粉工艺，则产率为58.00%、灰分为24.89%的粉煤全部回掺精煤产品，50～6 mm原煤在分选为1.51 g/cm3时，精煤产品灰分最低为22.39%，灰分过高无法满足发热量要求。同理，若采用3 mm脱粉工艺，50～3 mm原煤分选密度在1.55 g/cm3时，精煤产品灰分最低为22.01%，同样无法满足发热量要求。综上可知，该选煤厂粉煤含量高，脱粉原煤全部回掺精煤产品的脱粉工艺不可行。 2.2 部分脱粉原煤回掺精煤产品的可行性研究 2.2.1高粉煤含量的原煤脱粉入洗模型 部分脱粉原煤回掺精煤工艺的关键就是寻找最佳脱粉粒度、粉煤回掺比例和分选工艺参数，因此可以看做是不同粒级原煤在不同分选方式、不同分选工艺参数下的合理配洗。 因此，建立了高粉煤含量的原煤脱粉入洗模型，以不同粒级煤配洗的总精煤产率最大为目标函数，以最终精煤的指标要求为约束条件，建立目标模型如下： MaxF(x)=λ1γ1(1-β)+λ2γ2(1-β)+ …λnγn(1-β)+γ1β+γ2β+…γnβ (1) 式中： λn—第n个粒级煤的分选产率； γn—原煤中第n个粒级煤的含量； β—粉煤掺入比例。 其中，约束条件具体表现为灰分指标，转换为数学模型如下： (2) 式中： An—第n个粒级原煤分选后精煤的灰分，%； A′n—原煤中第n个粒级煤的灰分，%. 2.2.2最终精煤灰分 由于部分脱粉原煤回掺精煤产品，势必会导致精煤水分降低，为保证精煤发热量不变，可适当提高精煤产品的灰分。 官地选煤厂精煤产品水分每降低1%，发热量提高86 kcal/kg，灰分每提高1%，发热量降低97 kcal/kg. 可见，水分每降低1%，最终精煤灰分可相应提高0.88%. 由生产经验可知，最终精煤产率在60%左右，则各粒度级粉煤掺入后对最终精煤灰分影响的计算公式如下： (3) 式中： ΔA—最终精煤灰分增量； κ—各粒级粉煤洗选前后水分之差。 为简单计算，假设洗选前后6～3 mm水分不变，3～1 mm差值为3%，1～0.25 mm差值为7%，-0.25 mm差值为15%，根据式(3)计算了不同粉煤掺入比例的最终精煤灰分指标，见表3. 由表3可知，随着原煤掺入比例的提高，最终精煤灰分不断提高，当粉煤掺入比例为20%、25%和30%时，最终精煤灰分分别提高到15.24%、15.56%和15.87%. 表3 不同粉煤掺入比下最终精煤灰分指标表 2.2.3脱粉工艺可行性分析 根据模型的需要，由表2中各粒级浮沉资料建立了浮物曲线、密度曲线的数学模型，经过拟合得到的分选密度-精煤产率、精煤产率-灰分曲线方程分别见表4，5. 表4 分选密度-精煤产率拟合方程表