這家煤礦幹法預排矸10個月收回投資
本文由孟瑞奇、于濤等發表在《煤炭加工與綜合利用》期刊上，原題目爲“萬峰礦原煤幹法預排矸工藝研究”。平台引用時内容有删減，配圖根據内容斟酌選取。
随着采煤設備的大型化和自動化程度的提高，對于一些可采煤層厚度較薄、夾矸量大的煤礦，出現割頂和割底，導緻煤炭生産的回收率降低，煤質變差。萬峰礦煤種爲主焦煤，原煤升井後經過篩分破碎到50mm以下，再汽運到10km外的重介質選煤廠進行洗選。由于原煤含矸量在50％以上，造成了巨大的運力浪費；增加了重介質選煤廠的洗煤成本；降低了選煤廠的處理能力，對重介質選煤廠設備磨損也相當嚴重，因此需要優化洗選工藝，考慮在煤礦進行排矸處理，把矸石在礦上處理，對原煤直接進行排矸，是目前切實可行的解決方法。
1、 ZM礦物高效分離技術的工作原理及特點
1.1重介系統難以直接生産高灰精煤
ＺＭ高效分離機是幹法選煤行業的前端産品，其分選原理爲：物料在分離床上進行階梯式旋轉運動，在階梯區間進行重複分離，各階梯區間根據物料的組成不同，形成具有密度差異的流态化自生分離介質層，流态化分離介質層的厚度及流化程度不同，導緻被分離物料在各階梯區間介質層中的埋沒深度存在差異，從而在各階梯區間不同密度物料實現分離。
采用ZM礦物高效分離機生産工藝簡單，原料的入料大粒度控制在100mm以下即可，其工藝流程如下圖所示，井下毛煤先經過篩分破碎系統将物料破碎到100mm以下，然後通過膠帶輸送機給入ZM礦物高效分離機進行分選，選後出兩産品，即精煤和矸石，精煤經過膠帶機轉載後上倉或者就地堆存，矸石可直接外排。生産系統中采用落料點密封、噴霧降塵和引風除塵聯合降塵，粉塵無外溢，除塵器回收的煤粉混入精礦産品中。
該技術的顯著特點如下：①在流化狀态下經過階梯式多級分選，提質效果好，特别是混煤幹法分離，分選精度高；②分選不用水，終端産品隻有精煤和矸石；③适合高密度物質的分離，工藝簡單，能耗低，加工成本低；④全封閉運行，環保高效、低噪聲、無粉塵飛揚；⑤采用集成模塊化設計，占地面積小，安裝建設迅速，自動化程度高；⑥産品轉載系統配有噴霧降塵裝置，改善生産作業環境。
2、幹法選煤提質的适應性
2.1 幹法選煤應用範圍
幹法選煤工藝以其獨特的分選原理和投資少、見效快、運行成本低、建設周期短，特别是不産生煤泥可獲得高回收率和減少環境污染的優勢被廣泛認可，得到大範圍推廣應用。其應用範圍不僅适合動力煤分選。也适用于焦煤預排矸、化工用煤分選及其它高密度礦物分選等。
2.2 幹法選煤技術在焦煤預排矸分選領域優勢
2.2.1 提高重介質選煤廠的處理能力
原煤中矸石含量增多，直接影響粒度組成和密度組成，使大顆粒增多，密度增大，旋流器處理能力下降。同時矸石含量大易造成重介旋流器堵塞，爲了解決堵塞問題也不得不降低其處理量。故原煤入洗前進行預排矸可大大提高重介質選煤廠的處理能力。
2.2.2 減少重介質選煤設備的磨損
重介質選煤系統要用許多管路連接，當煤漿流速較低時，堅硬的矸石顆粒主要是沿管路底部滑動，造成嚴重磨損，流速變化時，矸石顆粒與其它煤粒一起處于間歇的懸浮狀态，作不連續的跳躍運動，矸石顆粒越多，産生的磨損越嚴重。煤漿在流動過程中，流動方向或過水斷面有所改變時，會産生旋渦和沖擊，流動的礦漿具有一定的能量，其能量越大，沖擊力越大，磨損越嚴重。能量的大小與固體顆粒的密度有關，密度越大，能量越大。密度大的矸石越多，磨損越嚴重。原煤入洗前進行預排矸可減少對旋流器以及管路的磨損。
2.2.3 提高重介質選煤的選煤效果
入洗原煤矸石含量增多，會惡化旋流器的分選環境，影響分選效果。同時如果有部分矸石易泥化，首先會使煤泥水粘度增加，改變重介懸浮液性質，分選介質的密度得不到有效控制與調節，從而影響重介分選效果；第二，易泥化顆粒造成煤泥水粘度增大，高灰細泥粘附在精煤顆粒上，既影響脫介效果，也影響精煤産品灰分，從而降低分選效率；第三，易泥化的矸石顆粒越多地進入重介選煤系統，煤泥水處理越困難，嚴重影響煤泥的回收，還會造成洗水濃度拉高，形成惡性循環，分選效果越來越差。
2.2.4 降低選煤成本
大量的矸石進入重介質系統，排出時會帶走介質，增加介耗；加大脫水篩和脫介篩噴水量，增加水耗；從而增加重介質選煤成本，同時在進入重介前，進行預排矸，可減少重介質系統入洗量，而重介質選煤成本大幅度高于預排矸成本，故預排矸可降低選煤成本。
3、萬峰原煤幹法預排矸效果分析
萬峰原煤幹法預排矸中，其原煤篩分分析及原煤0～50mm浮沉試驗數據分别見表1和表2。
從表1和2中看出，原煤矸石含量58.54％，含量很高；如果洗精煤灰分控制在12.5％，屬于難選煤。
萬峰原煤幹法選煤排矸效果及排出矸石含煤率檢測如表3和表4所示。由表3可以看出，幹選可以排出41.8％的矸石，矸石灰分高達82.68％，說明排出的是特别純淨的矸石。灰分由58.04％降到了40.34％，灰分降低17.6％。由表４可以看出，矸石中小于1.8Kg/L密度級的産物比例爲2.38％，達到了重介洗選矸石帶煤率小于3％的國家标準。
4、幹法選煤應用效益分析
4.1工藝流程
将筒倉内原煤經倉下膠帶機運至緩沖漏鬥内，經緩沖漏鬥給煤機均勻給料到上煤膠帶機，再由上煤膠帶機送入ZM300高效分離機進行排矸提質，選後出精煤、矸石二種産品。
4.2 直接經濟效益
以年産量100萬t爲計算依據，根據實驗分析，幹選投入使用後，可以排掉40％矸石，即原煤水洗和運輸量就變爲60萬t，一次爲基數測算完全成本。業主購買設備，由神州托管運營，噸煤收取運行費用6元。（不含電費及鏟裝）。幹選投入運營前後成本差1056萬元,10個月即可收回投資。
4.3 間接經濟效益
（１）提高水洗分選精度。原煤矸石含量減少後，矸石泥化現象減輕，水洗廠重介懸浮液粘度降低，有利于提高重介質分選精度，進一步提高水洗精煤産率，同時降低介耗。
（２）幹選後矸石量減少，減少水洗設備磨損，降低水洗設備維修成本。
（３）幹選不用水，減少環境污染。原煤通過幹選後再水洗，減少了水洗廠的規模，節省水資源，減輕環境污染。
（４）利于環評。幹選廠全系統密閉負壓操作，符合國家環保标準，項目審批環評簡單，尤其在目前這種環保高壓态勢下，意義就顯得尤爲突出。
（５）利于環保。筒倉滿後，原煤滞銷落地，大量積壓，幹選後，不僅提高煤質，且拓寬銷售渠道，提高價格，避免環境污染及環保局的處罰，減少礦方損失。同時，選煤廠大量存放矸石，可能受到環保罰款，還可能要增加環保投入。
幹法預排掉40%矸石
