浅槽工艺动力煤选煤厂矸石带煤率探讨

浅槽工艺动力煤选煤厂矸石带煤率探讨
孙银辉
【摘要】针对浅槽工艺动力煤选煤厂将矸石带煤率作为考核指标的情况,提出以商品煤灰分指标校对矸石带煤率;说明了分选效果评价与矸石带煤率的关系,分析了浅槽工艺动力煤选煤厂生产中影响矸石带煤率的各种因素;认为矸石带煤率可作为分选精度指标,也可作为生产综合指标.
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2018(000)003
【总页数】4页(P34-37)
【关键词】动力煤选煤厂;浅槽工艺;矸石带煤率;分选精度;分选效果
【作者】孙银辉
【作者单位】神华包头能源有限责任公司万利一矿,内蒙古鄂尔多斯 017000【正文语种】中文
【中图分类】TD948
通常，浅槽工艺动力煤选煤厂在对原煤分级后，将大于6 mm物料通过浅槽分选机分选出精煤和矸石，精煤直接销售，矸石作为副产品；将小于6 mm(通常称为末煤)筛下物掺入煤泥等作为混煤销售。

简而言之，动力煤选煤厂将原煤经过排矸加工即可满足电厂用户需求。

动力煤选煤厂的技术经济考察指标有水耗、介耗、电耗、药剂消耗、数量效率、带煤量等，洗选工艺中矸石带煤率作为表征设备分选精
度的一项重要指标，而矸石带煤率又作为工艺考核指标。

选煤厂质量标准化考核标准中规定的矸石带煤率：重介选小于5%，跳汰选小于8%。

矸石带煤率低，表明分选精度高，矸石带煤率反映分选设备的性能和操作人员的水平，因此用矸石带煤率来评定跳汰机、重介旋流器、复合分选机等设备的分选效果。

浅槽工艺属于重介选，技术指标尚未直接提及。

1 矸石带煤率试验过程
动力煤选煤厂针对商品煤重点关注两个指标：热量和硫分。

但为了考察生产情况，在生产过程中班组要采矸石样，进行浮沉试验，通过计算矸石带煤率来考核班组生产水平。

矸石带煤率=m/M×100%，式中：m为样品中的浮物质量，kg；M为矸石总样质量，kg。

在实际操作中，矸石样在浮沉前是否破碎？浮沉密度使用哪个密度级合适？还都值得商榷。

1.1 矸石样浮沉试验前是否需要破碎的问题
浅槽工艺分选上限为200 mm，采取的矸石样粒度相对较大，如不进行破碎，直接用于浮沉试验，操作起来困难；但是破碎后进行浮沉试验，其结果显然与未破碎时存在差异。

根据概率原理，洗选过程中对夹矸煤在工艺中不进行解离，如果夹矸煤中有2/3是煤，肯定考虑将它选入煤中，因此可以进行破碎后再浮沉。

但夹矸煤未设解离工艺，洗选难度很大，如果这些夹矸煤被选入煤中，会对产品热值造成影响。

1.2 试验浮沉密度确定
在划分精煤与矸石界限时，一般将浮沉试验中小于1.4 g/cm3的部分划为精煤，而大于1.8 g/cm3的部分为矸石，因此，以1.8 g/cm3密度级对矸石样进行浮沉试验，浮物作为矸石带煤，沉物作为矸石。

韩家村选煤厂通过一段时间观察，发现
矸石带煤率在3%～13%，范围较大，无法确定考核指标。

经过实际跟踪调查，认为主要原因有：一是采样的影响，采样时如果完全采的是矸石，则矸石带煤率数值低些，如果采的是夹矸煤，则矸石带煤率会高些；二是洗出的细矸石与粗矸石混合试验的影响：细矸石粒度小，基本没有夹矸，而粗矸石含煤概率高，因此应对粗、细矸石单独进行化验。

结合浅槽工艺，1号系统入洗200～13 mm粒级原煤，洗
选密度1.4 g/cm3，2号系统入洗13～6 mm粒级原煤，洗选密度1.6 g/cm3，
对两套系统洗出的矸石分别进行采样，分别用1.4 g/cm3与1.6 g/cm3作浮沉试验，结果远高于3%～13%，显然试验浮沉密度确定的不合适。

根据生产实践，
结合选煤厂质量标准化考核标准中规定，确定矸石带煤试验浮沉密度为1.8 kg/L。

2 灰分指标校对矸石带煤率
根据利用灰分量平衡法计算产品产率原理，即入料产率应等于各产品产率之和；产品灰分量之和应等于入料灰分量。

采用数学模型的方法，用灰分指标评定矸石带煤率是否合理。

假设原煤量100 t，矸石率10%，原煤灰分18%。

采取矸石样进行1.8 g/cm3密度级浮沉试验，测得浮物灰分33%，浮物含量6%；产品试验测得精煤灰分9%，矸石灰分70%。

根据质量守恒定律，求理论洗出的精煤含量x%，矸石含量y%：
x+y=100
9x+70y=100×18
y=15%
通过化验原煤、精煤、矸石三者灰分，当原煤矸石率(纯矸石)为10%，而理论计算洗选矸石是15%，则矸石带煤率为5%。

采矸石样测得浮物含量6%，将理论计算所得矸石带煤率与浮沉试验得出的数值进行比较，从而判断矸石带煤率是否合理，进一步确定矸石带煤率指标。

3 分选效果评价与矸石带煤率的关系
国家标准《煤用重选设备工艺性能评定方法》(GB/T15715-2014)中规定的分选效果评定与矸石带煤率相关的是总错配物含量，是从产品的角度来评价分选效果，与原煤的密度组成密切相关，并不是一种客观的评定分选效果的方法[5]。

3.1 错配物总量
错配物总量以产品的错配物曲线为基础。

矸石带煤率反映分选精度，是损失量，也反映分选效果，分选效果与矸石带煤率成反比。

动力煤选煤厂分选效果评定步骤如下：
(1)建立基础数据。

对原煤、产品(精煤、矸石)作浮沉试验，采用密度级-1.4
g/cm3、1.4～1.5 g/cm3、1.5～1.6 g/cm3、1.6～1.7 g/cm3、1.7～1.8 g/cm3、1.8～1.85 g/cm3、+1.85 g/cm3共7个密度级，化验各密度级原煤、产品(精煤、矸石)的产率、灰分，将产率、灰分数据整理。

(2)计算产品的实际产率，采用格式法形成表格为“分选产品产率计算表”：
式中：(G0j-G2j)为第j个密度级入料产率减去尾矿产率，%；(G1j-G2j)为第j个
密度级精煤产率减去尾矿产率，%。

γ1=g01/g11 ×100%
(3)
γ2=100-γ1
(4)
式中：γ1为精矿产品产率，%；γ2为尾矿产品产率，%。

根据式(3)、(4)计算入料产率和灰分，整理各密度级的平均密度、分配率、计算入
料产率和灰分、精矿产率和灰分、尾矿产率和灰分。

(3)计算分配率和均方差，绘制分配曲线。

建立的表格为“分配率计算及均方差表”。

为核查原始数据的可靠性，均方差不应超过临界值。

设入料和实际入料各密度级产率的均方差为σ：
式中：为计算入料中第j个密度级产率，%；G0j为实际入料中第j个密度级产率，%。

(4)绘制错配物曲线，计算错配物总量。

错配物曲线中的损失曲线与污染曲线的交点即为等误密度点，该点错配物总量最小，应作为生产中的分选密度。

污染量Cj与损失量Ag相等时，错配物总量最小，从
而计算出矸石带煤率。

通过评定分选效果，确定重介分选密度，在此密度下洗选更科学，采取矸石样进行小于1.8 g/cm3的浮沉试验，从而计算矸石带煤率更合理，对于指导生产也更有
意义。

3.2 分选污染指标
在选煤生产过程中，常用污染指标评定分选效果，通过快速浮沉试验的方法，将产品分成3个密度级进行计算，从而指导生产[2]。

例如：韩家村选煤厂2014年分
选污染指标见表1。

表1 韩家村选煤厂2014年分选污染指标密度级/kg·L-1原煤产率/%精煤产率/%
矸石产率/%-1.568.2576.680.801.5～1.88.4018.551.30+1.823.354.7798.70合
计100.00100.00100.00
理论依据：按照数质量平衡原原则，任一密度在分选前后的灰分量不变且原煤产率应当等于各产品产率之和。

计算结果与最小二乘法或实际计量出指标比较，判断分选污染情况。

4 将矸石带煤率作为考核指标存在的问题
如果将矸石带煤率作为考核指标，在生产实践中会带来以下影响。

(1)为避免矸石带煤率超标，影响考核，岗位工会在采样时专门挑选纯矸石，而舍
弃夹矸煤，歪曲采样规范，导致采样不具有代表性，从而使矸石带煤率没有代表性，不能实际反映洗选效果。

即使对矸石样进行抽查，矸石带煤率只反映采样时的生产情况，影响因素很多，甚至会提出质疑。

针对片面的理解，必须从管理上下功夫，要求采样必须具有代表性，要采取原班综合样进行浮沉试验并计算矸石带煤率。

(2)未考虑煤质特征，将矸石带煤率作为考核指标的问题。

为达到这个指标，集控
人员可能会提高洗选密度。

如果长期高密度洗选，会造成设备磨损严重，介耗超标，更主要会出现精煤灰分高、热值低，导致产品不合格，商品煤滞销。

应有针对性地以精煤热值指标为前提，再合理控制分选密度。

(3)在1号系统入洗200～13 mm粒度级原煤，2号系统入洗13～6 mm粒度级
原煤的两套浅槽重介系统运行工艺中，在考察分选精度，应对两套系统的洗矸石分别采样，分别进行浮沉试验。

因为两套系统的洗矸石样混合后浮沉试验无法体现各自的浅槽分选精度。

要针对不同的洗选上限，将矸石带煤率作为分选精度指标，分别进行浮沉试验会更合理。

5 影响矸石带煤率的因素
5.1 密度因素
要想降低矸石带煤率，提高精煤回收率，动力煤选煤厂浅槽重介工艺最直接的方式就是提高洗选密度。

随着分选密度的加大，夹矸煤会上浮进入精煤，因此必须以洗选出合格精煤产品为前提。

例如，某厂密度调整设定条件为：当单洗A工作面原
煤时，精煤发热量不得低于18.18 MJ/kg；当单洗B工作面时，精煤发热量不得
低于19.02 MJ/kg；当混合入洗时，要及时掌握矿井两工作面的割煤配比情况，
保证精煤发热量不得低于18.60 MJ/kg。

5.2 浅槽分选机的启动操作
在浅槽分选机开机带煤前应合理控制洗选密度，避免过低密度的洗选造成“煤跑到矸石中”。

开机前要提前鼓风，并注意鼓风管路是否堵塞等特殊情况，从而为提高洗选密度创造条件，并适时加入提前准备好的重介质，尽量在短时间内使洗选密度达到要求。

严格执行开机操作规程，并确保合格介质桶补水管路阀门关闭不漏水，同时要防止合格介质桶中的介质沉淀。

为确保工艺指标，当旧系统密度低于1.30
g/cm3、新系统密度低于1.50 g/cm3时不允许带煤运行，真正杜绝低密度洗煤，从多方面严格控制矸石带煤率。

另外，要加强现场管理，浅槽分选机开机后要立即对生产系统进行全面检查和调整，确保生产正常。

如果开机后调整密度过程缓慢，没有及时采取有效措施，而是在低密度下带煤生产，易造成跑煤事故，造成矸石带煤率超标。

5.3 浅槽分选机停机操作问题
洗选系统停机时，正确的操作方法是：确认原煤排空，联系合格介质泵司机停泵放料，脱介喷水阀门关闭后关停脱介筛，最后停浅槽分选机。

如果煤泥含量大，浅槽底板上升流孔被磨大，造成堵塞或流通不畅，介质不能及时回流，部分物料和介质都被刮至矸石中，浅槽分选机部分物料与介质流无法回收，只能随矸石排出，这种情况也会使矸石带煤率骤升。

为将最后精煤排空，只能将合格介质泵延时，为了将矸石、介质排出，也要将浅槽分选机延时停机，累计排空通常在20 min以上。

保德选煤厂在浅槽机体侧面中下部加装排料管道和溜槽，停机后将物料引至精煤脱介筛回收，单次单台浅槽停机后可多回收2 t精煤，显然降低矸石带煤率效果明显[7]。

5.4 入煤量的均匀稳定
选煤厂是持续、不间断的生产过程，如果煤量忽高忽低，会使介质流在浅槽中不稳定，精煤不能及时排出，位于精煤与矸石之间的中煤会随矸石排走，势必提高矸石
带煤率。

保持入煤量的稳定，不但能降低矸石带煤率，还能降低介耗、电耗，延长设备使用寿命。

5.5 煤质的影响
韩家村选煤厂的入洗原煤，当煤质差、热值低时，可选性为极难选煤，洗选后的矸石带煤率会高些；反之，入洗煤热值高时，由于夹矸煤少，矸石带煤率相对低些(见表2)。

这说明煤质越差，不但生产效益差，生产技术指标也不易控制。

表2 韩家村选煤厂的入洗煤热值与矸石带煤率的关系月份5678矸石带煤率
/%6.505.396.204.68原煤热值Qnet,ar/MJ·kg-112.4112.0813.3213.43
5.6 夹矸煤破碎后洗选的设想
对夹矸煤多次采样、破碎后进行浮沉试验的结果表明，如果其中的煤含量较高，可从工艺上考虑破碎此部分夹矸煤，进入浅槽分选机洗选，从而可降低矸石带煤率，提高产品回收率。

6 结论
(1)矸石带煤率不宜作为生产中的独立考核指标，可作为生产综合指标；
(2)矸石带煤率是分选精度的重要指标，反映了设备分选效果及分选精度；
(3)为降低矸石带煤率，需从开机过程、停机前浅槽排空操作、煤质及分选密度控
制等方面下功夫，同时积极推广低矸石带煤率的“小改小革”或“五小成果”。

参考文献
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