摘要 根据平顶山矿区煤质特点,结合市场对煤质要求,充分考虑矿区内现有设施,对平煤集团煤炭洗选加工进行统筹规划。
关键词 煤炭加工 选煤厂 规划
平煤集团开发建设40年来,煤炭品种由单一的销售原煤发展到筛选加工、选炼焦精煤等多种产品。炼焦精煤已出口打入国际市场。但是,目前矿区煤炭的加工方式是否合理,产品结构是否最佳,煤炭产品是否充分发挥了平顶山矿区低硫、低磷、高发热量煤质的优势,是否适应目前市场的需求,尚需进行科学的研究加以论证。平煤集团在经营和煤炭产品销售方面已经取得了十分丰富的经验和大量的宝贵资料。用户对煤炭产品的评价和煤炭产品数质量要求,为合理安排洗选加工和优化产品结构,生产适销对路产品,提高企业的经济效益和社会效益,提供了可靠的依据。
1 矿区资源及加工现状
平煤集团矿区分为东西两部分,东部为平顶山煤田,有11对矿井;西部为韩梁煤田,有大庄、高庄2对矿井。设计生产能力17.55Mt/a,近年来,实际生产原煤17.75Mt/a。规划到2010年产量为24Mt/a。
平顶山煤田含煤7组88层,自下而上分为甲乙丙丁戊己庚组煤,以开采己组煤、丁戊组煤为主,少量开采庚组煤。己组煤产量约占42.35%,丁戊组煤产量占55.49%。主要可采煤层多属稳定和较稳定煤层,煤质优良。
该矿区煤的变质程度以区域程度为主,由南到北、由东到西煤的变质程度增高。如己组煤由西南至东北分为1/3焦煤带、肥煤带、焦煤带、瘦煤带。己组煤灰分为20%左右,丁戊组煤灰分一般为24%~34%之间。己组煤发热量一水平为27.21MJ/kg,二水平为31.40MJ/kg,属高热值煤。丁戊组煤发热量约为25.12MJ/kg,属中等热值煤。己组煤、丁戊组煤硫分小于0.5%,属低硫煤。庚组煤为高硫煤,硫分达4.27%。各组煤磷均小于0.01%。各矿煤质情况如表1所示。
由1988年平煤集团做总体规划时采集的九个煤层煤样可选性分析结果(表2)表明,己组煤为易选煤,丁戊组煤为难选或极难选煤。
目前集团仅有入选己组煤的炼焦煤选煤厂3座,即田庄选煤厂设计能力3.70Mt/a、八矿选煤厂设计能力1.8Mt/a,七星选煤厂设计能力1.20Mt/a。1996年己组煤实际入选5.10Mt,入选比例约70%。平一矿建成一座能力为3.40Mt/a动力煤选煤厂,入选该矿丁戊组原煤。由于多种原因,1996年才入选9万t。矿区其它原煤均经过地面系统的筛选车间加工后,以混煤直接销售。由此可见,原煤入选比例低,煤质波动大,影响到全矿区煤炭产品的顺畅销售。另外由于全矿区选煤厂建设速度慢,与整个矿区生产不相适应,更不能满足市场对煤质越来越高的要求。如若再不发展动力煤洗选加工,提高煤质,市场销售将愈加困难。
2 煤的用途、用户及产品结构
2.1 煤的用途、用户
根据平煤集团历年的煤炭产品销售资料及我院与原局选煤处于1989年4月编写的矿区煤炭产品结构优化报告,该矿区煤的主要用途有以下三类:
(1)冶炼用炼焦精煤。其原料主要是己组煤。该类煤的最大用户为武汉钢铁公司焦化厂等。
(2)发电用煤。大型火力发电厂一般为煤粉炉,供应末煤最为合适,该类煤的最大用户为姚孟电厂等。
(3)建材用煤。建材用煤主要用于水泥、玻璃、陶瓷等行业。水泥、陶瓷业需要末煤,玻璃业需要大块(50~100mm),但各企业需要的煤炭批量较小。
2.2 产品结构
(1)己组煤。矿区己组煤牌号:八矿为焦煤,二、四、十、十二矿为肥煤,其余为1/3焦煤,己组煤原煤灰分20%左右,应考虑全部入洗。对焦、肥煤,选后精煤灰分保持现水平,对部分1/3焦煤可洗选低灰精煤(8%~10%)。
(2)戊组煤。戊组煤原煤灰分一般都在30%~35%,甚至高达40%,若洗选冶炼焦精煤,属难选或极难选煤。若洗选灰分25%左右的动力煤,则属易选或极易选煤。对戊组煤,应以提高热质,降低灰分为主。根据平煤提供的各矿井筛分试验资料,块煤含量普遍较低,原煤分级下限一般要筛到Φ13mm或更低,否则因入选量太少,而不能有效提高产品质量。几种可能的工艺流程,如动筛排矸、风选排矸、重介、跳汰排矸、选择性破碎排矸等,以跳汰排矸最为简便和行之有效。据测算,矿区戊组煤进行Φ13mm分级,块煤跳汰排矸后,筛下及选后产品综合灰分一般可达到28%左右;当进行Φ6mm分级时,筛下及选后产品综合灰分一般可达到25%左右。此时,理论分选密度高达1.8以上,原煤可选性为易选或极易选。
表1 原煤煤质分析结果表 (试验日期:1988年)
| 矿井 | 各组煤 | 原煤工业分析与元素分析 | X(mm) | Y(mm) | G | 牌号 | 备注 | |||||
| Ad (%) |
Mt (%) |
St (%) |
Vdaf (%) |
Qgr,v,ad (MJ/kg) |
T2 (℃) | |||||||
| 一矿 | 丁戊 | 26.15 | 7.8 | 0.26 | 33.99 | 25.24 | >1400 | 31.0 | 27.0 | 100 | 1/3JM | 商品煤 |
| 二矿 | 己庚 | 20.42 | 6.6 | 2.54 | 30.05 | 27.49 | >1400 | 40.0 | 104 | FM | 商品煤 | |
| 四矿 | 丁戊 | 27.79 | 6.5 | 0.50 | 35.46 | 23.89 | >1400 | 36.0 | 20.5 | 94 | 1/3JM | 商品煤 |
| 己 | 18.30 | 6.2 | 0.44 | 32.48 | 27.77 | >1400 | 31.5 | 19.5 | 98 | FM | 商品煤 | |
| 五矿 | 丁戊己 | 24.87 | 6.7 | 0.35 | 35.04 | 25.25 | >1400 | 33.5 | 20.5 | 92 | 1/3JM | 商品煤 |
| 六矿 | 丁戊 | 25.52 | 5.9 | 0.29 | 35.44 | 25.07 | >1400 | 37.0 | 20.0 | 88 | 1/3JM | 商品煤 |
| 七矿 | 己 | 19.48 | 9.6 | 0.35 | 33.85 | 26.97 | >1400 | 35.5 | 18.5 | 86 | 1/3JM | 商品煤 |
| 八矿 | 丁戊 | 25.85 | 7.9 | 0.65 | 31.34 | 25.27 | >1400 | 26.0 | 29.5 | 95 | FM | 商品煤 |
| 己 | 18.03 | 8.2 | 0.40 | 33.54 | 27.67 | >1400 | 37.5 | 20.5 | 96 | 1/3JM | 商品煤 | |
| 十矿 | 丁戊 | 30.82 | 6.5 | 0.40 | 35.24 | 23.35 | >1400 | 27.5 | 21.5 | 94 | 1/3JM FM | 商品煤 |
| 己 | 27.54 | 6.9 | 0.43 | 34.15 | 24.47 | >1400 | 24.0 | 30.0 | 10 | FM | 商品煤 | |
| 十一矿 | 丁戊己 | 32.43 | 4.0 | 0.51 | 37.41 | 22.06 | >1400 | 42.5 | 18.0 | 90 | 1/3JM | 洗中块 |
| 丁戊己 | 30.29 | 8.4 | 0.39 | 37.02 | 22.49 | >1400 | 39.0 | 22.0 | 90 | 1/3JM | 混 煤 | |
| 十二矿 | 己 | 17.39 | 7.3 | 0.75 | 31.37 | 28.49 | >1400 | 27.5 | 28.5 | 96 | FM | 商品煤 |
| 高庄矿 | 己 | 19.36 | 8.4 | 1.14 | 35.69 | 27.18 | >1400 | 40.0 | 15.0 | 93 | 1/3JM | 商品煤 |
| 大庄矿 | 己 | 32.03 | 5.7 | 0.46 | 30.82 | 22.87 | >1400 | 30.5 | 18.0 | 85 | 1/3JM | 混 煤 |
| 戊 | 16.58 | 8.1 | 0.75 | 33.45 | 28.06 | >1400 | 48.0 | 16.5 | 88 | 1/3JM | 原 煤 | |
|
表2 各煤层理论产率及可选性汇总表 |
| 煤层名称 | 分选密度 (g/cm3) |
产率 (%) |
灰分 (%) |
δ±0.1 (%) |
可选性 |
| 十一矿丙3 | 1.5 | 65.55 | 17.80 | 59.64 | 极难选 |
| 五矿丁5—6 | 1.5 | 60.11 | 13.59 | 42.24 | 极难选 |
| 六矿丁6 | 1.5 | 53.48 | 15.19 | 36.88 | 难 选 |
| 六矿戊8 | 1.5 | 51.98 | 17.38 | 45.52 | 极难选 |
| 一矿戊8,9—10 | 1.5 | 51.18 | 16.19 | 38.22 | 难 选 |
| 十矿戊9—0 | 1.5 | 54.19 | 14.03 | 44.77 | 极难选 |
| 八矿己15 | 1.5 | 86.69 | 7.75 | 10.11 | 易 选 |
| 十一矿己16—17 | 1.5 | 78.31 | 7.72 | 13.63 | 易 选 |
| 二矿庚20 | 1.5 | 60.39 | 7.61 | 14.36 | 易 选 |
(3)丁、庚组煤。丁组煤属低硫、低磷、中高灰分难选或极难选1/3焦煤,煤质松软易泥化,不宜水洗,可考虑对丁组煤进行选择性破碎排矸,以提高煤质。庚组煤属高硫中灰分易选煤,且硫分集中于精煤中,洗选后不能降低精煤硫分。丁、庚组原煤可考虑采用适当比例进行动力配煤。 3 矿区洗选加工综合规划 3.1 炼焦煤洗选安排 在目前炼焦煤选煤厂开工不足及动力煤因煤质变差影响销售的情况下,为发挥田庄、八矿两座老厂的潜力,矿区己组煤应集中供应田庄、八矿选煤厂。七星选煤厂宜改选动力煤。至2010年,矿区将有4座大型炼焦煤选煤厂,总设计能力约10Mt/a,其中田庄选煤厂3.7Mt/a,八矿选煤厂扩至2.1Mt/a,新建的十三矿选煤厂和首一矿选煤厂分别为1.8和2.4Mt/a。 3.2 动力煤洗选加工规划 平焦集团现有十三对生产矿井中,除二矿、十一矿外,其余各矿均建有分采分运系统。己组煤与丁、戊组煤分别储存、外运,目前各矿丁、戊(含庚组)组动力煤产量约11.35Mt。 长期以来,丁、戊组煤因煤质及市场因素,基本没有洗选而直接供应市场。随着全国煤炭市场供求关系由卖方市场转变为买方市场,用户对煤质的要求愈加严格。故此,丁戊组原煤的洗选加工事关全矿区动力煤顺畅销售。根据矿区煤质特征,现有的洗选加工布局以及原煤及产品运输等因素对矿区动力煤洗选作如下综合规划。 3.2.1 完善一矿选煤厂:为尽快使现有动力煤选煤厂发挥作用,可考虑首先完善一矿选煤厂生产系统。一矿选煤厂设计能力3.40Mt,设计采用原煤13mm分级,块煤重介斜轮排矸工艺。系统简单,经过适当补建及完善,一矿选煤厂有望在较短时间内达到设计能力。 3.2.2 改造七星选煤厂:七星选煤厂为设计能力0.90Mt的炼焦煤选煤厂,设计采用跳汰——浮选联合流程,并补建有0.60Mt的外来煤受煤系统。该厂处在矿区铁路干线上,原煤及产品出入顺畅。经过适当整改及扩建,七星选煤厂可达到筛分能力1.80Mt,入选能力1.10Mt。 3.2.3 续建六矿选煤厂:六矿是原煤炭部确定的全国28座“高产高效”矿井之一,井田储量丰富,井下开采条件好,1998年二水平技术改造完成后,矿井产量稳定在2.60~3.00Mt。六矿处在矿区铁路支线末端。根据全矿区运输现状,六矿选煤厂宜建成矿井型,规划能力3.00Mt,其中丁、戊组各1.50Mt。对戊组煤拟采用6mm分级,块煤跳汰排矸工艺,设计筛分能力1.50Mt,入选能力0.90Mt。对丁组煤,拟采用13mm分级,块煤跳汰排矸工艺,设计筛分能力1.50Mt,入选能力0.60Mt。 3.2.4 建立动力配煤洗选加工中心:动力配煤作为实用洁净煤技术,近年来在我国有较快发展。动力配煤技术是以煤化学、煤质检测、煤燃烧等学科为基础,以市场及用户需要为目标,通过改变煤炭的化学组成、物理特性,结合选煤、型煤、加入添加剂等工艺,达到煤质互补。动力配煤的最大效果是提供质量稳定的燃煤,提供可满足不同燃煤设备要求的产品。达到提高燃烧效率、节约煤炭。 矿区丁、戊、庚组煤,由于灰分、硫分等因素不能或不便入选生产冶炼用精煤。三组煤的灰分、硫分有较大差别,在煤质上具有天然互补特性。 戊组煤灰分在26%~34%之间,硫分在0.5%左右,属高灰低硫煤。丁组煤灰分低于戊组在24%左右,硫分在0.5%左右,同样属高灰低硫煤,丁组煤煤质松软、易泥化、不宜入选。庚组煤原煤灰分在20%左右,硫分超过3%,属中灰高硫煤,庚组煤硫分大部富集于密度<1.40的精煤中。丁、戊、庚三组煤具备煤质互补的特点,从长期的观点出发,在矿区煤炭外运编组站——平顶山东站附近建一座4.00Mt的加工配煤中心是完全必要的。动力配煤洗选加工中心,设计采用原煤分组堆存,分组轮换加工或按比例配煤加工,选后产品分组储存,集中配煤装车外运。原煤受煤采用准轨翻车机集中受煤,露天储煤场储存各组原煤。加工工艺采用多产品深度筛分及块煤跳太排矸相结合,根据市场及用户,可灵活选择工艺组合。加工后产品采用大型圆筒仓储存,采用煤质在线自动检测,计算机优化控制新技术成果,将配煤中心建设成全国一流水平的洁净煤示范工程。 至2010年,矿区规划有3座大型动力煤选煤厂和1座动力配煤中心。总设计能力达到12.20Mt。其中一矿选煤厂3.40Mt;六矿选煤厂3.00Mt;七星选煤厂1.80Mt;配煤中心4.00Mt。 洗选及配煤能力规划见表3。 表3 洗选及配煤能力规划表 (Mt) |
| 选煤厂 名称 |
生产能力 | 投产 时间 (a) |
原煤入洗能力 | ||||||
| 设计 | 核定 | 1998 | 1999 | 2000 | 2005 | 2010 | |||
| 生产总计 | 20.8 | 22.2 | 8.4 | 11.6 | 15.5 | 19.8 | 22.2 | ||
| 炼焦煤 | 9.5 | 10.0 | 5.5 | 6.4 | 7.3 | 7.6 | 10.0 | ||
| 田庄 | 3.5 | 3.7 | 1974 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | |
| 八矿 | 1.8 | 2.1 | 1987 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 2.1 | 2.1 | |
| 十三矿 | 1.8 | 1.8 | 1999 | 0.9 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | ||
| 首一矿 | 2.4 | 2.4 | 2010 | 2.4 | |||||
| 动力煤 | 7.3 | 8.2 | 2.9 | 5.2 | 8.2 | 8.2 | 8.2 | ||
| 一矿 | 3.4 | 3.4 | 1990 | 2.0 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | |
| 六矿 | 3.0 | 3.0 | 2000 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | |||
| 七星 | 0.9 | 1.8 | 1995 | 0.9 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | |
| 动力配煤 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | |||||
| 配煤中心 | 4.0 | 4.0 | 2005 | 4.0 | 4.0 | ||||
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作者单位:平顶山选煤设计院 河南省 467002 |
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