里彦煤矿建设选煤厂的必要性探讨.docx

里彦煤矿建设选煤厂的必要性探讨 张双燕1 ，周庆佳2 ，王凯2( 1.煤炭工业济南设计研究院有限公司，山东 济南250031;烟台金华选煤工程有限公司，山东 烟台265503)2.摘 要: 根据里彦煤矿的开采情况，论述了建设选煤厂的必要性: 该矿下组煤已成为主采煤层，因其硫分高、矸石含量大，原煤质量波动较大，经济效益较差; 经过洗选后，可提高煤 炭质量，拓宽煤炭产品销售渠道，可获得较好经济效益; 如有完善的洗选设施作保证，矿井可 以加大开采强度，提高煤炭回采率，延长矿井服务年限。关键词: 里彦煤矿; 煤质分析; 产品方案;经济效益文章编号: 1005-8397( 2015) 01-0027-04中图分类号:文献标识码:TD941A山东里能里彦矿业有限公司为司法部煤管局直属煤矿，矿井设计生产能力为 60 万 t / a，核定 生产能力 84 万 t / a，服务年限 51 a，1993 年 8 月 经国家计委批准，于 1995 年 10 月 6 日正式开工 建设，并于 1998 年 10 月 1 日投入试生产，2001 年 9 月顺利通过投产验收。截止 2010 年 12 月 31 日，累计生产原煤 830 余万吨，2010 年生产原煤69. 6 万 t。级后，大于 50 mm 块煤进入手选胶带输送机，经人工拣除矸石后，块精煤落地销售。手选矸石进入矸石仓，经窄轨运输车运送 到临时矸石堆场。 筛下小于 50 mm 的原煤未经任何加工分拣，直接 销售。目前，里彦煤矿同时开采上组 3 煤层和下组 煤 16上 煤层、17 煤层、18 煤层，井下实现分采、 分运。根据 2013 年里彦煤矿煤炭产品销售综合 信息: 18 煤 层 硫 分 接 近 3. 0% ，发 热 量 10. 87 12. 54 MJ / kg，属高硫、低热值煤，年产量 30 万1煤层情况及生产现状t;16上 煤 层、17 煤层混合后硫分 也 接 近 3. 0% ，里彦煤矿主 要 含 煤 地层为下二迭统山西组、上石炭 统 太 原 组，平 均 总 厚 148. 68 m，共 含 煤20 层。山西组含煤 1 层，太 原 组 含 煤 19 层。其中山西组 3 煤层、太原组 16上 、17 煤层为主要可采煤层， 也 是 主 要 开 采 对 象， 太 原 组 6、15上 、18 三煤层为可采或局部可采煤层。含煤地层煤层平均总厚 15. 72 m，含煤系数为 11% 。可采、局部可采煤层总厚度平均为 9. 79 m，可采煤层的含煤系 数 为 6. 6% 。其中主要可采煤层 ( 3、15上 、16上 、17) 平 均 总 厚 7. 71 m，占 可 采、局 部 可 采煤层总厚的 79% 。煤矿原有工艺为: 矿井原煤经胶带输送机转载进入原煤准备车间，经筛孔 50 mm 的分级筛分发热量 22. 15 22. 99 MJ / kg，属 高 硫、中 高 热值煤，年产量 59 万 t。总体煤质状况较差，销售现状为井下采什么煤，销售卖什么煤，无法根据市场需求调整产品质量和产品结构，生产适销对 路产品，因此，销售难度很大。2原煤煤质分析以 2012 年 4 月 八 一 公司选煤厂所做的 山东里能里彦煤 矿 生 产 大 样 ( 十 八 层 煤) 生 产 煤 样筛分浮沉试验报告 为依据，其煤样分析结果见 表 1 3。2013 年 里 彦 煤 矿 16上 、17 煤 层 灰 分 在26% 左右，18 煤层灰分在 55% 左右。收稿日期:作者简介:2014-08-21DOI: 10. 16200 / j. cnki. 11-2627 / td201501011张双燕( 1981) ，女，内蒙古巴彦淖尔人，2004 年毕业于中国矿业大学( 徐 州) 化工学院矿物加工工程专业，工 学 学 士，煤炭工业济南设计研究院有限公司选煤工程师。张双燕，周庆佳，王 凯 里彦煤矿建设选煤厂的必要性探讨 J 煤炭加工与综合利用，2015( 1) : 27 30引用格式:煤炭加工与综合利用2015 年第 1 期28表 1 生产煤样报告表、总样分析结果表( 全水 Mt :8. 70% ，煤质牌号: 气煤)水分Mad / %灰分Ad / %挥发分Vdaf / %全硫St. d / %发热量Qgr. d / MJkg 1胶质层 / mm煤样G. I. / %XY毛煤净煤( 1. 4 g / cm3 )2. 621. 9856. 1910. 9845. 3645. 162. 891. 6911. 6830. 28321694由于 缺 少 16上 、17 煤 层 生 产 大 样，只 对 18煤层进行 原 煤 煤 质 分 析。16上 、17 煤 层 与 18 煤层相近，只是 18 煤层含夹矸多。从表 1 可 以 看 出， 毛 煤 水 分 较 低， 灰 分 较高，全硫高，应该 全 部 入 洗，以提高产品品质;粘结性好，适合做炼焦配煤。从表 2 可以看出:( 1 ) 原 生 煤 泥 量 为 4. 56% ， 灰 分 50. 77% ，低于原煤灰分，说明矸石不易碎。( 2) 原煤灰分随着粒度减少呈现减少的趋势，说明矸石主要存在于块煤中。从表 3 可以看出:( 1) 50 0 mm 主导密度级是大于 2. 0 g / cm3 ，所占 比 例 为 50. 34% ，灰 分 为 81. 58% 。次 密 度级为 1. 3 1. 4 g / cm3 ，所 占 比 例 为 16. 23% ，灰分为 11. 93% 。( 2) 1. 5 1. 7 g / cm3 密 度 级 含 量 少，说 明 中煤含量低。( 3) 浮物 累 计 小 于 1. 5 g / cm3 密 度 级 含 量 为31. 87% ，灰分为 13. 22% ，说明本层原煤不适合洗选低灰精煤。表 2原煤筛分试验结果灰分Ad / %硫分St，d / %粒度/ mm占本级 / %占全级 / %50 2525 1313 66 33 0. 50. 5 0合计20. 78916. 53423. 33916. 53218. 2074. 599100. 00018. 58514. 78120. 86414. 77916. 2764. 11189. 39757. 51353. 19951. 91350. 98946. 91150. 77452. 1743. 043. 313. 312. 152. 312. 252. 89表 3原煤浮沉试验结果密度 /gcm 3浮沉组成浮物累计沉物累计分选密度 0. 1 含量Ad / %Ad / %Ad / % / % / % / % / %Y 0. 1 / %1. 31. 3 1. 41. 4 1. 51. 5 1. 61. 6 1. 71. 7 1. 81. 8 2. 0+ 2. 0总计6. 5316. 239. 115. 924. 733. 163. 9950. 34100. 006. 0211. 9320. 6729. 2637. 8344. 5155. 0981. 5852. 406. 5322. 7631. 8737. 7942. 5245. 6849. 66100. 006. 0210. 2313. 2215. 7318. 1820. 0022. 8252. 40100. 0093. 4777. 2468. 1362. 2157. 4854. 3250. 3452. 4055. 6464. 8270. 7374. 6777. 7079. 6381. 581. 301. 401. 501. 601. 701. 801. 9022. 7625. 3415. 0310. 647. 885. 153. 99结焦性能比山西组煤层好。矿井建设过程中曾采集部分样点进行了按比例配采 化 验，结 果 表 明:16上 、17 煤层与 3 煤层按 1 1 比例配煤时，灰分 均小于 14% ，硫分变化在 1. 13% 2. 85% 之间， 按 1 2、1 3、1 4 比 例 配 煤 时， 灰 分 均 小 于13% ，硫分小于 1. 50% ，效果良好。因此，矿井开采若能考虑上、下组煤按合理配采、科学配比使用，不仅可以降低煤的有害组分，而且还可以 增强粘结 性，使 之 符合炼焦用煤的要求。另 外， 若能采用 “缚硫焦” 新工艺，太原组煤层精煤的里彦煤矿主要产品用途3根据本矿煤质特征，对煤的工业用途分析如下:( 1)炼焦用 煤。山西组煤层为气煤，灰 分、硫分、磷分等有害成分低，结焦性能好，成焦率较高( 参考兖州煤田资料) ，通过洗选可以生产多 种级别的冶炼用炼焦精煤，如果将 3 煤层和 16上 煤层按 2 1 比例配合使用，炼焦效果更好。太原组煤 层 为 气 煤，有害组分仅硫含量高，2015 年第 1 期张双燕，等: 里彦煤矿建设选煤厂的必要性探讨29高硫、低熔融 性、强 粘 结 性 气 煤，均 符 合 K T炉气化用煤的要求。各煤层的 焦 油 产 率 ( Tar，d ) 虽 然 大 于 7% ，但 由于粘 结 性 强 ( Y 值 大 于 9 mm) ，热 稳 定 性 差， 故不宜于使用低温干馏法进行炼油，可燃基挥发 分均大于 35% ，山西组煤碳氢比 15. 13，太原组 煤碳氢比 14. 24 14. 36，均小于规定指标，符合 氢化法炼油的要求。平均硫含量也可以使之符合炼制冶金焦的要求。( 2)动力燃料用煤。山西组煤层发热量大于27 MJ / kg，灰 融 熔 性 均 大 于 1 250 ，灰、硫、挥发分产率均符合主要锅炉用煤的要求，是优质动力燃 料 用 煤。太原组煤层由于硫分 大 于 2% ， 灰融熔性低 于1 250 ，原煤单独用于交通运输 及一般工业锅炉用煤还不能符合要求，但作为其 他某些工业燃料用煤还是可行的。若与山西组煤 层以 1 2、1 3、1 4 比例配合使用，均为良好的 动力燃料用煤，从而起到扬长避短的作用，充分 发挥资源的社会经济效益。( 3) 气化、液化用煤。井田内各煤层由于粘 结性能较好，热稳定性能差，化学活性差( 900 4产品方案及经济效益分析根据上述分析，本矿 16上 、17 煤层的商品煤既可做动力煤，又可做炼焦配煤; 18 层煤由于灰 分较高，只能做动力煤。笔者根据各煤层不同用 途时的产品方案进行经济效益分析，结果见表 4、 表 5 及表 6。950 时 a 值 小 于 60% 据济宁煤田资料 ) ，不宜作为固定床和沸腾床煤气发生炉用煤。粉煤悬浮床气化炉对煤质要求不严，特别是太原组的表 416 上 、17 煤层洗选动力煤产品方案计算结果产量 /万 ta 1发热量Qnet，ar / MJkg 1单价 /元t 1加工费 /元t 1利润 /万元a 1产品名称产率 /%灰分 /%水分 /%合计原煤100. 000100. 00026. 0426. 048. 708. 7059. 0059. 0021. 68510229 912从 表 4 看 出: 16上 、17 煤层年产原煤约 59万 t。如不洗 选 销 售 原 煤，年 毛 利 润 2. 99 亿 元。16上 、17 煤 层 洗 选 后，主 导 产 品 为 精 煤 48. 7 万t，灰分 为 18. 91% ，发 热 量 为 24. 14 MJ / kg; 年毛利润 3. 083 亿元。16上 、17 煤层洗选比不洗选年增 926 万元。从表 5 看 出: 16上 、17 煤 层 年 产 量 59 万 t。如不洗选 销 售 原 煤，年 毛 利 润 2. 99 亿 元。16上 、17 煤层洗选后，主导产品为精煤 37. 67 万 t，灰分为 8. 99% ，发热量为 30. 25 MJ / kg; 年毛 利 润3. 13 亿元。16上 、17 煤 层 洗 选 比不洗选年增约:3. 13 2. 99 = 0. 14( 亿元) 。综合 16上 、17 煤层两种产品方案，洗选炼焦配煤比动力煤年收益增加 1 400 926 = 474 ( 万元) 。从表 6 看出: 18 煤 层 按 年 产 量 30 万 t 毛 煤 计算，其精 煤 产 率 38. 442% 。如不洗选销售原 煤，年毛利润 6 900 万元。18 煤层洗选后，主导 产品为精煤 11. 5326 万 t，灰分为 20. 82% ，发热 量为 23. 47 MJ / kg; 年 毛 利 润 7 477 万 元。18 煤 层洗选比不洗选年增 577 万元。综上所 述，16上 、17 煤 层，18 煤 层 洗 选 后，精 煤跳汰精煤 75. 34519. 508. 0044. 40TBS 精矿 1. 82012. 0315. 001. 10浮选精煤 5. 35113. 0013. 003. 20小计 82. 51718. 918. 4848. 7024. 146351830 838煤 泥TBS 尾矿 3. 41766. 6116. 002. 00煤泥 3. 56852. 9220. 002. 10小计 6. 98459. 6218. 044. 109. 10150矸 石手捡矸石 0. 57879. 870. 03跳汰矸石 9. 92158. 505. 90小计 10. 49959. 685. 9360煤炭加工与综合利用2015 年第 1 期30年毛利润总和为:+ 0. 69 = 3. 68( 亿元)2. 99+ 0. 748 = 3. 878( 亿元)16上 、17 煤层，18 煤层全部洗选比不洗选年增 1 980 万元。3. 1316上 、17 煤层，18 煤层不洗选，年毛利润总和为:表 5 16 上 、17 煤层洗选炼焦配煤产品方案计算结果水分Mt / %发热量 Qnet，ar /MJkg 1价格 /元t 1加工费 /元t 1产率 /%灰分 /%小时产量 / t日产量 / t年产量 / 万 t售价 /亿元产品浮选精矿6. 1210. 56. 83109. 333. 61原煤100. 0026. 04111. 741 787. 8859. 0051022. 99表 618 煤层洗选后产品方案计算结果发热量Qnet，ar / MJkg 1产品名称产率 /%灰分 /%水分 /%年产量 /万 ta 1单价 /元t 1总售价 /万元a 1加工费 /元t 1利润 /万元a 1原煤100. 0055. 118. 7030. 011. 912326 96026 900服务年限。因此建设选煤厂是非常必要的。( 2) 建设选煤厂，产品质量极大 改 善 并 能 保 证稳定，经济效益提高。16上 、17 煤层，18 煤层 经过洗选后，主导产品精煤的发热量均可以大于22. 99 MJ / kg，产品质量得到有效 提 高; 同 时 全 部洗选比不洗选年增毛利润 1 710 万元。经济效益提高。鉴于本矿煤属于高硫煤( St = 2. 89% ) ，通过 洗选，硫分虽有较大幅度降低，但精煤依然属于中等硫分，这是影响本矿产品效益大幅提高的最 大因素。5结 论( 1) 建设选煤厂很有必要。随着里 彦 煤 矿 开采强度的加大，下组煤成为本矿的主采煤层。因下组煤硫 分 高、矸 石 含 量 大，原煤质量波动较 大，严重影 响 本矿煤炭产品销售，经 济 效 益 较 差。原煤经过洗选加工后，可降低产品硫分、提 高发热量，调整产品结构、拓宽煤炭产品销售渠 道，使企业获得更好的经济效益，同时有完善的洗选设施作为保证，矿井可以加大开采强度，