0 引言

鹤壁六矿选煤厂隶属于河南能源鹤壁煤业(集团)有限责任公司，始建于1968年，属于矿井型选煤厂，入洗煤种为贫瘦煤，处理能力为1.2Mt/a。目前选煤厂洗选采用“跳汰＋粗煤泥螺旋分选机＋煤泥浮选＋尾煤压滤”的联合生产工艺。原煤进入准备车间，经过预先筛分、拣矸、破碎后成为入洗原煤，进入主厂房进行跳汰分选，跳汰机排出矸石，中煤进入振动筛分级，筛下末中煤经离心机脱水后，与筛上块中煤混合进入混煤仓，跳汰机溢流精煤经直线振动筛脱水，筛上产品进入精煤仓，煤泥水经浓缩分级后，粗煤泥进入螺旋分选机进行分选，细煤泥进入浮选机进行分选。

近年来原煤煤质发生较大变化，原煤可选性变差，细粒级含量增加，致使跳汰机小时处理量降低，生产运行成本增高，且分选精度无法满足需要，产品质量波动大，精煤损失严重。同时，存在粗煤泥分选效果差、粗精煤回收率偏低以及浮选机尾矿跑煤、浮选精煤抽出率偏低等问题，严重制约了选煤厂的发展。为提高经济效益，根据选煤厂实际生产情况，结合目前选煤工艺的发展形势，综合分析选择最适合该厂的生产工艺，采用先进的工艺与技术对部分现有选煤厂进行改造升级，提高其自动化水平及企业经济效益，对保障煤炭企业的可持续发展具有重要意义。

1 六矿选煤厂生产现状

鹤煤六矿洗煤厂属于典型的矿井型选煤厂，其最初设计能力为75万t/a，矿井采煤方法为水采水运，洗煤厂是作为当时矿井的一个脱水车间，主要生产洗动力煤。1982年进行改扩建，开始生产冶炼精煤，洗选工艺为跳汰选煤，煤泥过滤回收；1996年随矿井改扩建，新建了原煤准备车间，洗煤厂同时随扩建更新了跳汰机，处理能力达到120万t/a；2006年对煤泥水系统进行技术改造，新增了37.8万t/a粉煤浮选系统。

目前，选煤厂洗选工艺采用“跳汰＋粗煤泥螺旋分选机＋煤泥浮选＋尾煤压滤”的联合生产工艺。洗煤厂主要由原煤准备车间、洗煤车间、储装运车间3个车间组成。原煤准备车间直接与矿井主井提升环节相连，该车间承担了矿井毛煤筛分、手工拣矸除杂、破碎、运输的功能。洗煤车间工艺环节分为跳汰机分选、螺旋分选、浮选、煤泥水处理。储装运车间负责洗煤厂采制化、电煤的掺配、地销、外运销售装车、计量、煤场管理等工作。

选煤厂入洗煤属于贫瘦煤种，具有低灰、低硫、高发热值等特性。精煤销售作为炼焦配煤。中煤、煤泥等副产品与未入洗原煤混合作为电煤。

2 生产系统存在的主要问题

(1) 原煤缓冲能力小，导致主洗系统瞬时处理能力不够，精煤回收率低。目前主洗系统有2套跳汰机，一用一备，每台跳汰机分别对应一座原煤缓冲仓，单仓容量200t，缓冲时间不满矿井1h提升量。因此，跳汰洗选系统实际生产时处理能力基本与矿井提升能力匹配。矿井来煤量300t/h左右，峰值在350t/h。主洗系统跳汰机为SKT93-14型，处理能力182～252t/h。跳汰机入料量过大，导致分选效果差，精煤损失，回收率低。跳汰洗选工艺适应易选和中等可选性煤质，随着矿井开采不断延伸，原煤可选性变差，致使选煤厂跳汰机小时处理量降低，生产运行成本增高，且分选精度无法满足需要，产品质量波动大，精煤损失严重。

(2) 粗煤泥分选效果差，粗精煤回收率偏低。粗煤泥分选系统为8组螺旋分选机，投入使用以来，粗精煤回收率一直在55%左右，且螺精灰分不稳定，螺矸灰分低于30%，粗煤泥分选效果较差。

(3) 浮选机尾矿跑煤，浮选精煤抽出率偏低。洗煤厂在用浮选机为2台机械式搅拌浮选机，型号为XJM⁃S16M³。原设计时煤泥量在25%左右，现煤质发生较大变化，煤泥含量增加到35%左右，造成浮选效果较差，尾矿存在大量跑煤现象，煤泥产品灰分在35%左右。

(4) 随着近年来原煤煤质的变化，细粒级含量的增加，造成精煤产率偏低，煤泥产品产量较大、灰分偏低、发热量高。由于浮选系统运行效果不好，尾矿跑煤，造成浓缩机入料浓度大，煤泥产量偏高。洗煤为二班生产，但是煤泥压滤系统需要三班连续作业，确保浓缩机底流及时处理，保证耙件四周不产生积煤、形成煤团，增大耙件运行负荷，加大了成本的支出。

随着近年来入洗煤量的增加，浓缩沉降效果越来越差。为加快煤泥水沉降，溢流水浓度达到规定要求，采用凝聚＋絮凝相结合的药剂添加方式，药剂使用量偏大，过量的絮凝剂在水系统中不断循环，影响浮选效果。同时浓缩机溢流水混有大量的悬浮物，流入高压1号水池，造成积煤，需要每月进行清理，加大了人工成本。

3 主要环节生产指标实验数据分析

为了全面分析目前选煤厂生产存在问题的原因，进行了主要生产技术指标的试验检查。浮选入料及产品指标见表1，螺旋分选机入料及产品指标见表2。

表1  浮选入料及产品指标

表2  螺旋分选机入料及产品指标

试验结果表明，浮选尾煤灰分偏低，最低值为35%，造成大量精煤损失在浮选尾矿中；螺旋分级机分选效率较低，精煤灰分较高，尾矿灰分偏低。

4 选煤厂升级改造的整体解决方案

4.1 主洗系统

跳汰工艺分选精度低，煤质适应性差，精煤损失严重，经济效益损失巨大。鉴于目前选煤厂生产实际情况，根据六矿选煤厂的煤质资料报告分析，采用重介分选系统可解决跳汰分选精度低、煤质适应性差及自动化程度低等问题，保证产品质量稳定，提高精煤产品产率，提升经济效益。经综合分析确定采用原煤脱泥无压三产品重介旋流器分选＋粗煤泥TBS分选＋细煤泥浮选(现有)和尾煤浓缩压滤(现有)的联合工艺流程。在现有工业场地煤泥沉淀池处新建重介主厂房(图1)。原煤通过转载进入主厂房，洗后精煤产品运至现有精煤仓储存。中煤、煤泥等副产品运至封闭煤场储存。

图1  平面布置

4.2 粗煤泥分选机及扫选系统

针对现有浮选效果较差、尾矿大量跑煤的现象，增加1台WT-200-Ⅱ型射流式微泡浮选机，其规格为φ4000mm×5200mm，对现有浮选尾矿进行二次扫选，达到提高浮选精煤抽出率的目的。具体工艺：将浮选尾矿桶(392料桶)物料经泵转排，进入新增的喷射式浮选柱内，形成与现有浮选机串联的模式，实现对尾矿进行二次扫选，扫选的精矿进入现有精矿池(371)，最后的尾矿进入改造后的浓缩工序。

4.3 煤泥水浓缩系统

煤泥水浓缩系统采用目前成熟稳定、适应性广的高效耙式煤泥浓缩机。浓缩系统布置于新建主厂房南侧，选用2台φ30m浓缩机，浓缩系统配备2套全自动加药装置。

4.4 解决方案投资费用

整体解决方案主要新增设施为1座重介厂房、2座浓缩池及配电间、原煤缓冲系统改造、胶带机转载地面生产系统以及配电、控制等辅助设施。投资总估算见表3。

表3  投资总估算（万元）

4.5 整体解决方案投资效益

六矿入洗原煤来自六矿矿井，属于贫瘦煤，精煤提供焦化厂使用。副产品中煤主要用于混煤的掺配，煤泥既作为单独销售又进行掺配销售，提供电厂、煤化工使用。原煤洗选后，产品分别为精煤、中煤、煤泥及矸石。按照六矿设计选煤工艺流程和入洗原煤煤质特性，结合2018年商品煤生产情况，对原煤入洗情况进行了产品结构预测，预测结果见表4。

表4  改造升级后重介工艺洗选平衡表

根据近几年矿井及选煤厂实际洗选产量情况，选煤厂洗选原煤按120万t/a计。2019年1-6月选煤厂实际生产精煤统计产率为50.55%。从表4中可以看出，重介工艺精煤产率为62.29%，比改造升级前提高了11.74%。结合2019年1-6月综合煤炭市场价格情况，分别计算出改造升级前后销售收入见表5。改造升级后年销售收入增加11117.9万元(税前)。

表5  改造升级前后年销售收入计算

5 结语

随着矿井开采煤质变差及生产能力的变化，采用先进的工艺与技术对部分现有选煤厂进行改造升级，不仅提高了自动化水平，而且可提高企业经济效益，对保障煤炭企业的可持续发展具有重要意义。

◎作者简介：张宗军(1965-)，男，河南荥阳人，工程师，2011年毕业于郑州轻工业学院，从事项目建设及经营管理工作，现任鹤煤集团经济运行部部长。

◎引用格式：张宗军．鹤煤六矿选煤厂升级改造整体解决方案研究[Ｊ]．能源与环保，2020，42(1)：141-144，149．