矿井半煤岩洗选技术的研究与应用

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[摘 要]很多煤炭企业对生产过程中产生的半煤岩没有采用分选、洗选的工艺进行进一步加工，造成部分煤炭资源的浪费，本文分析了对矿井半煤岩进行绿色回收洗选加工的意义、技术可行性和实施效果。

[关键词]半煤岩 洗选技术 工艺简介

中图分类号：TE34 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0206-01

我国煤炭资源相对丰富，一些煤矿企业在生产过程中为提高绩效，保证原煤质量和洗煤产能，对于断面大的半煤岩往往采用分采方式，仅采煤炭，或者对采掘的半煤岩和煤矸石不做进一步加工，简单处理，造成很大的资源浪费。

一、煤炭企业半煤岩现状

企业在实施综掘机械化的一次掘进过程中产生的半煤岩，通常采用降价销售方式，没有采用分选、洗选的工艺进行进一步加工，造成部分煤炭资源的浪费。

例如某煤矿6层、11层等掘进巷道中含有20%左右的煤炭，如果采用分层开采方式将严重制约矿井掘进速度和生产接续，如果按常规掘进，将其连同矸石用于井下回采工作面充填，就会造成巨大的煤炭资源浪费，为降低煤炭资源浪费，有必要实施半煤岩和煤矸石绿色回收洗选，这样不仅可以最大限度地回收半煤岩和煤矸石中的煤炭资源，还可以节省大量耕地，变废为宝，增加就业岗位，产生巨大的社会效益和经济效益。

二、技术分析

选煤是煤炭工业产品加工的一道主要工序，是一个由多个作业程序组成的连续机械加工过程，也是煤炭工业生产的最后一个环节，其主要任务就是将开采出来的原煤通过机械加工的方法，除去其中的大部分有害杂质，得出质量符合要求的商品煤。

通过对半煤岩采样分析，半煤岩、煤矸石含煤率约35%，半煤岩的灰分42.8%，硫分1.85%，发热量3600卡/克，上述数据为半煤岩洗选实施提供了原料保证。

据统计我国目前各种选煤方法所占的比例为： 跳汰59%， 重介23%， 浮选14% ， 其它4%，其中跳汰选煤是目前采用主要的选煤方法。

跳汰选煤是指经过筛分、破碎处理的煤炭原料在垂直脉动的介质中按颗粒密度差别进行的选煤过程。跳汰选煤的介质是水或空气，个别的也用悬浮液。选煤中以水力跳汰的最多。跳汰机是利用跳汰分选原理将入选原料按密度大小分选为精煤、中煤和矸煤等产品设备。

三、工艺简介

半煤岩相对原煤含矸、岩泥较多，跳汰工艺相对复杂，只要能准确掌握半煤岩含矸量、含灰量、含煤量等参数，就能合理设定给料量，优化床层；调节好风量与风压、水量与水压，优化跳汰频率、周期和排料环节，就能保证跳汰机效率和效果，这是半煤岩洗煤关键工艺、技术和操作的难点。

通过对半煤岩洗选技术进行研究，结合相应的洗选工艺、流程和技术实施方案，可以实现最大限度地回收煤炭资源，提高附加值，提高经济效益。

以某套洗选设备为例：

1、主要技术经济指标：

（1）、系统设计生产能力

年处理能力 18万吨

小时处理能力 60吨

日处理能力 240吨

（2）、技术指标

洗出精煤、中煤技术指标符合相关技术标准。

（3）、经济指标

综合回收率不低于25%。

2、系统组成

半煤岩洗选系统主要由转载、给料、洗选、排料、压滤等设备组成。

（一）转载设备

矸石输送系统、振动筛、运输系统皮带机、仓下给料闸板阀、仓下变频给料机、仓下转载皮带、跳汰机给料皮带组成，

（二）给料设备

给料设备由2台仓下闸门、2台变频振动给煤机、1条转载皮带和1台跳汰机、给料皮带组成。

（三）洗选设备

主要由1台SKT型跳汰机、2台脱水提升机、1台直线筛、2台高频筛、1台锥形浓缩机、2台压滤机等组成。

（四）排料设备

排料设备由精煤主（副）皮带、排矸皮带（含分配器）组成，共计三台皮带。

（五）转车设备

精煤、煤泥、矸石、中煤等转载运输设备。

3、控制系统说明

整个控制系统可进行过程控制、风阀控制和排料系统控制。采用模糊控制技术对各跳汰工艺参数进行控制。床层测量信号采样由PLC编程软件来完成，它可以准确地采集浮标着床信号，及浮标的运行状态。

（1）设备启停控制系统：按洗选工艺流程，对跳汰机各主要设备实施顺煤流方向停止、逆煤流方向启动。工作方式有3种，一种为系统就地方式，设备启停由控制柜上按钮直接操作，计算机系统只起设备运行状态监测和故障报警作用；二是本机就地方式，设备启停由计算机屏幕操作，可单台设备启停，也可顺序启停；三是本机连锁方式，由外部开关信号实现设备的启停。

（2）信号联络系统：包括设备启停声光信号联络、加煤、减煤和停煤声光信号联络、鼓风机启停声光信号联络和手动联络，为设备运行提供可靠保证。

（3）故障报警处理系统：在设备运行过程中，监测各设备运行状况，一旦设备出现故障，便及时发出声光报警，并可根据故障设备在整个生产环境中所起作用和对周围其他设备影响程度的不同，分别做出报警、停电、联动设备停电等至整个系统设备全部停电不同反应。

4、技术特点

（1）、跳汰机变频给料量技术

主要设备SKT型筛下空气室跳汰机，可分选块煤、末煤和不分级煤。

（2）、床层智能风控技术

物料在风水的作用下，在筛板上跳跃前进的同时进行分层。一般情况下水量是一致的，采用了智能化风控技术，控制风量大小，继而调节料层分布。

（3）、跳汰周期与频率控制技术

根据不同入料，调节跳汰工作循环中风阀的进气期、膨胀期、排气期和休止期。影响跳汰选煤的因素很多，而且跳汰机的结构又比较复杂，一般由两段组成，每一段又由2或3个跳汰室组成，每一室、每一段都完成不同的工作，组合在一起形成一个复杂而统一的跳汰过程。

根据入料洗选难易程度，控制跳台频率（60次/min、55次/min、50次/min 等），保证跳汰效果。

5、工艺亮点

跳汰机采用由PLC和触摸屏组成的智能控制系统，调节和显示跳汰机的各种工作参数，实现自动排料。

四、效果评估

通过半煤岩洗选系统运行情况分析，综合回收率可以达到30%，且运行安全稳定，符合安全生产要求。避免半煤岩直接充填造成资源浪费，洗选后的矸石可以直接回填到井下充填回采工作面，避免了矸石堆积和环境污染，具有显著的社会效益和环境效益。

作者简介

李纪魁（1975―），男，山东新泰人，大学文化，山东能源新汶矿业集团翟镇煤矿吉泰公司，工程师。