东庞矿精煤产品硫分控制探索.docx
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东庞矿精煤产品硫分控制探索
东庞矿选煤厂高低硫煤配洗探索与分析
董广印赵永飞
(冀中能源股份有限公司东庞矿,河北邢台054201)
摘要论述了东庞矿选煤厂开发高硫精煤产品探索分析途径以及开发后出现的高低硫精煤产品硫分波动的问题,阐述了解决此问题的现场生产组织方案和技改措施及应用效果。
关键词9#煤、2#煤配洗生产组织技改工程
前言
东庞矿选煤厂为矿井型炼焦煤选煤厂,于1985年5月与投产,设计年处理原煤能力1.80Mt/a,工艺系统采用了TS77180型通用设计,采用跳汰、煤泥水直接浮选和压滤机回收尾煤工艺流程。
根据市场需求,2001年进行改扩建增加了外来煤系统和入洗能力为120万吨的有压脱泥重介生产线,同时对原系统进行改造,对水煤浆生产系统进一步完善,形成了重介、跳汰、浮选、水煤浆同时生产的联合工艺,全厂入洗能力提高到3.30Mt/a。
2006年7月跳汰改重介技术升级改造一期工程开工,2007年2月跳汰改重介A系统投产。
2007年12月跳汰改重介技术升级改造二期工程完成,跳汰改重介B系统投入运行。
选煤厂对所有原来的设备进行了彻底改造,形成了三套相互独立的重介生产系统。
洗煤生产能力提高到4.50Mt/a。
2009年先后对有压重介系统脱泥的原生煤泥回收环节、浮精脱水环节和尾煤煤泥水处理环节进行了升级改造。
最后,东庞选煤厂形成了50~0mm两套原煤不脱泥无压三产品重介工艺系统及一套脱泥有压三产品重介工艺系统,煤泥水系统采用浮选和尾煤两段浓缩两段回收的联合工艺流程。
根据国家整合地方小煤窑的总体部署,东庞矿加快对周边资源整合进度。
到2009年底东庞矿已形成了由矿井本部、二煤扩延区、北井、西庞井组成的“一矿四井”生产新格局,矿井总产能到了4.0Mt/a以上。
东庞矿选煤厂也由单一矿井型选煤厂过度到群矿型选煤厂,入洗资源包括以上四井的原煤并配洗部分邢东外调煤。
入洗原煤主要构成是北井、西庞井的9#煤和矿井本部、二煤扩延区及部分邢东外调的2#煤。
其中,9#煤具有胶质层厚度、粘结指数高,硫分高等特点,平均硫分达2.72%属高硫煤;2#煤具有含硫量较低,胶质层厚度、粘结指数适中等特点。
针对9#、2#煤的煤质特性,东庞矿选煤厂积极探索优化现有洗选加工工艺和大胆尝试对9#、2#煤进行合理配洗,开发出了适合市场需求的低灰分、硫分适中、高粘结性特点的良好炼焦配煤产品。
其灰分控制在8.5%以内,硫分根据用户需求可在1.8~2.5%之间的任意调节。
1、9#、2#原煤配洗研究分析
1.1表1为9#煤与2#煤净煤质量指标报告表:
表1东庞矿高硫煤与低硫煤净煤质量指标表
煤种
灰分(%)
焦渣特征
固定碳
硫分(%)
三氧化二铝(%)
灰熔点℃
粘结指数
胶质层厚度(mm)
9#煤
3.48
7
59.26
2.42
25.26
1170
94
33
2#煤
5.67
6
63.50
0.36
33.74
1450
82
17
由上表可以看出:
(1)9#煤三氧化二铝比2#煤低8.48%,灰熔点比2#煤低,9#煤在作动力煤时要考虑排渣问题;
(2)9#煤胶质层厚度大(33),粘结指数高(94),奥亚膨胀度a值(35),b值(200)高,进一步说明有利于炼焦用煤,但硫分高(浮煤2.42%),且有机硫高(浮煤2.31%),不能通过洗选加工方法脱除;(3)9#煤的粘结性指标随硫分的增加而增加;(4)2#煤虽硫分低(0.36),但胶质层偏低(16)。
比较上述,在洗选加工工艺中高硫煤与低硫煤合理配洗,可以形成合理的产品结构,二者有必要进行合理的配洗。
1.2、筛分资料分析
以下为相关9#、2#原煤筛分数据。
表2-1入洗原煤综合筛分组成表
粒级mm
2号煤
9号煤
2号煤:
9号煤=1:
4
γ全,%
Ad%
S,t%
γ全,%
Ad%
S,t%
γ全,%
Ad%
S,t%
+50
7.39
26.48
0.32
18.02
52.43
3.49
15.89
50.01
3.19
50-25
9.42
20.52
0.32
9.51
38.49
2.61
9.50
34.92
2.16
25-13
15.88
23.00
0.30
13.40
33.49
2.82
13.89
31.09
2.24
13-6
16.09
23.01
0.22
11.98
30.49
2.91
12.80
28.61
2.23
6-3
10.97
20.66
0.34
12.24
28.79
2.81
11.99
27.30
2.36
3-0.5
31.81
21.02
0.38
23.52
22.39
3.10
25.18
22.04
2.41
0.5-0
8.44
21.34
0.34
11.33
17.32
2.92
10.76
17.95
2.51
50-0合计
92.61
21.64
0.32
81.98
27.51
2.71
84.11
26.22
2.18
原煤总计
100.00
22.00
0.32
100.00
32.00
2.85
100.00
30.00
2.34
表2-2配比汇总表
9号煤:
2号煤
St,%
G
Y,mm
Vd,%
1:
1
2.36
94.00
24.50
36.87
1:
2
1.69
92.00
22.33
36.82
1:
3
1.36
91.00
21.25
36.79
1:
4
1.16
90.40
20.60
36.78
2:
1
3.03
96.00
26.67
36.91
3:
1
3.36
97.00
27.75
36.94
4:
1
3.56
97.60
28.40
36.95
结合表2-1、2-2数据,进行综合原煤筛分资料分析
2号煤和9号煤以什么样的比例进行混合入洗可以满足精煤产品质量的要求,设计对不同比例情况配合下其主要性质(St、G、Y、Vd)列表见表2-2。
由表2-2可看出在9号煤与2号煤混合比例在1:
1~1:
4情况下,其G值在94.00~90.40之间,Y值在24.50~20.60mm,Vd在36.87%~36.78%,St在2.36%~1.16%之间。
依据煤炭分类指标,均属于1/3焦煤。
当9号煤与2号煤混合比例在2:
1~4:
1情况下,其G值在96.00~97.60之间,Y值在26.67~28.40mm,Vd在36.91%~36.95%,St在3.03~3.56之间。
依据煤炭分类指标,均属于肥煤。
依据以上分析,在9号煤与2号煤混合比例在2:
1~4:
1时,精煤牌号为肥煤,但硫分高于3.03%。
依据其它9号煤资料的硫分资料,其原煤硫分在3.66%,精煤硫分在3.12%。
据此资料计算硫分在2.2~2.57。
据东庞选煤厂现有生产情况表明,9号煤与2号煤比例在3:
1~4:
1时其精煤硫分小于2.5%。
1.3、浮沉资料分析
表2-3综合级+50mm浮沉表
密度级kg/L
2号煤:
9号煤=1:
4
浮物累计
沉物累计
邻近密度物含量
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
δ
±0.1含量,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ,%
Ad,%
γ,%
Ad,%
kg/L
-1.30
12.48
1.98
3.32
12.48
3.32
100.00
50.07
1.30
77.89
1.30-1.40
21.54
3.41
7.91
34.02
6.22
87.52
56.74
1.40
57.39
1.40-1.45
2.31
0.37
15.74
36.33
6.83
65.98
72.67
1.50
8.95
1.45-1.50
1.22
0.19
23.78
37.55
7.38
63.67
74.74
1.60
7.45
1.50-1.60
0.38
0.06
38.27
37.93
7.69
62.45
75.74
1.70
9.21
1.60-1.80
5.75
0.91
38.83
43.68
11.79
62.07
75.97
+1.80
56.32
8.93
79.76
100.00
50.07
56.32
79.76
合计
100.00
15.85
50.07
煤泥
0.25
0.04
28.70
总计
100.00
15.89
50.01
表2-42号煤、9号煤50-0.5mm浮沉综合表
密度级
2号煤50-0.5mm
9号煤50-0.5mm
综合后50-0.5mm
校正后50-1mm
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
-1.30
27.81
23.46
4.15
30.06
18.17
2.91
29.48
19.22
3.21
33.32
22.67
3.21
1.30-1.40
32.96
27.80
8.39
20.60
12.44
7.89
23.79
15.52
8.07
26.89
18.29
8.07
1.40-1.45
6.28
5.30
14.41
2.69
1.63
17.29
3.62
2.36
16.00
4.09
2.79
16.00
1.45-1.50
3.99
3.37
19.19
1.47
0.89
21.16
2.12
1.38
20.20
2.40
1.63
20.20
1.50-1.60
3.58
3.02
27.01
2.04
1.23
28.58
2.44
1.59
27.98
2.76
1.88
27.98
1.60-1.80
3.84
3.24
38.21
3.86
2.33
43.98
3.86
2.51
42.50
4.36
2.97
42.50
+1.80
21.55
18.18
83.96
39.28
23.73
78.52
34.69
22.62
79.40
26.18
17.81
79.40
合计
100.00
84.36
26.12
100.00
60.42
36.40
100.00
65.21
33.74
100.00
68.02
27.79
煤泥
7.79
7.79
28.40
6.01
3.86
24.43
6.80
4.65
25.76
6.80
4.97
19.63
总计
100.00
84.36
26.31
100.00
64.28
35.68
100.00
68.30
33.36
100.00
72.99
27.23
表2-5综合级50-1mm浮沉表
密度级kg/L
产率
浮物累计
沉物累计
邻近密度物含量
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
δ
±0.1含量,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ,%
Ad,%
γ,%
Ad,%
kg/L
-1.30
33.32
22.67
3.21
33.32
3.21
100.00
27.79
1.30
81.57
1.30-1.40
26.89
18.29
8.07
60.22
5.38
66.68
40.07
1.40
45.22
1.40-1.45
4.09
2.79
16.00
64.31
6.06
39.78
61.70
1.50
12.53
1.45-1.50
2.40
1.63
20.20
66.71
6.56
35.69
66.94
1.60
6.69
1.50-1.60
2.76
1.88
27.98
69.47
7.42
33.29
70.31
1.70
12.22
1.60-1.80
4.36
2.97
42.50
73.83
9.49
30.54
74.13
+1.80
26.18
17.81
79.40
100.00
27.79
26.18
79.40
合计
100.00
68.02
27.79
煤泥
6.80
4.97
19.63
总计
100.00
72.99
27.23
表2-62号煤、9号煤1~0.25mm浮沉表
密度级
邢东6-0.5mm
北井6-0.5mm
综合后6-0.5mm
校正后1-0.25mm
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
-1.30
35.77
10.34
3.58
44.94
12.49
3.00
43.05
12.06
3.10
46.37
5.86
3.10
1.30-1.40
30.12
8.70
8.92
19.96
5.55
8.91
22.05
6.18
8.91
23.75
3.00
8.91
1.40-1.45
7.36
2.13
14.22
2.79
0.77
17.38
3.73
1.05
16.09
4.02
0.51
16.09
1.45-1.50
3.61
1.04
18.89
1.79
0.50
21.32
2.16
0.61
20.49
2.33
0.29
20.49
1.50-1.60
3.61
1.04
26.88
2.56
0.71
28.55
2.77
0.78
28.11
2.99
0.38
28.11
1.60-1.80
3.46
1.00
41.54
4.34
1.21
46.04
4.16
1.16
45.27
4.48
0.57
45.27
+1.80
16.08
4.65
82.01
23.63
6.57
76.83
22.07
6.18
77.61
16.06
2.03
77.61
合计
100.00
28.90
21.29
100.00
27.79
24.87
100.00
28.01
24.13
100.00
12.63
20.01
煤泥
16.97
5.91
28.51
9.64
2.97
25.43
11.26
3.56
26.45
0.00
0.00
0.00
总计
100.00
34.81
22.51
100.00
30.76
24.92
100.00
31.57
24.39
100.00
12.63
20.01
表2-7综合级1-0.25mm浮沉表
密度级kg/L
产率
浮物累计
沉物累计
邻近密度物含量
数量
灰分
数量
灰分
数量
灰分
δ
±0.1含量,%
γ本,%
γ全,%
Ad,%
γ,%
Ad,%
γ,%
Ad,%
kg/L
-1.30
46.37
5.86
3.10
46.37
3.10
100.00
20.01
1.30
83.54
1.30-1.40
23.75
3.00
8.91
70.12
5.07
53.63
34.63
1.40
35.86
1.40-1.45
4.02
0.51
16.09
74.14
5.67
29.88
55.08
1.50
11.13
1.45-1.50
2.33
0.29
20.49
76.47
6.12
25.86
61.14
1.60
6.23
1.50-1.60
2.99
0.38
28.11
79.46
6.94
23.53
65.16
1.70
17.32
1.60-1.80
4.48
0.57
45.27
83.94
8.99
20.54
70.56
+1.80
16.06
2.03
77.61
100.00
20.01
16.06
77.61
合计
100.00
12.63
20.01
煤泥
0.00
0.00
0.00
总计
100.00
12.63
20.01
从以上表2-3至表2-7原煤浮沉数据分析:
北井9号原煤密度组成具有高密度物含量高、灰分高,中间密度物含量低的特点,有利于出低灰精煤;块原煤中矸石含量高,灰分高。
2号原煤具有高密度物含量低、灰分高,低密度物含量高,灰分低,中间密度物含量高的特点,不利于出低灰精煤;2号煤与9号煤按比例混合后,洗选后精煤灰分、硫分、粘结性指数都能达到要求。
若9号煤与2号煤按比例混合入洗后其精煤产品为高硫低灰、粘结性好的肥煤,为国内外稀缺的炼焦配煤。
由于国内外市场对炼焦用煤的需求量很大,因此,原煤经洗选加工后作为炼焦煤销售,市场前景广阔。
2、9#、2#煤配洗生产组织研究分析
对东庞矿选煤厂现有三条重介生产线工艺流程进行分析,无压三产品重介系统中配有两个2700吨和一个6500吨的精煤仓,脱泥有压重介生产系统配有两个3600吨的精煤储煤仓。
结合实际的生产组织情况,2#煤的入洗量是远大于9#煤的,为此把脱泥有压重介生产系统划分出来单独入洗高硫煤系统是非常可行的,但是脱泥有压重介系统(高硫)与无压三产品重介系统(低硫)煤泥水环节仍然(粗精煤回收系统、浮选系统)共用,为此对系统入洗能力及硫分指标变化情况进行预测,并制定了洗高硫煤生产原则:
2.1、研究条件:
⑴有压重介洗高硫煤(约2300吨/天、洗10小时/天)处理能力一般为230吨/小时,原煤-0.5mm含量按20%计算、浮选抽出率按65%计算,即:
高硫煤每小时浮精煤产量为29.9吨、硫分约为2.20%;
⑵无压重介A、B系统洗低硫精煤,单独开A或B系统时处理能力一般为300吨/小时,按上述同样的条件计算,低硫煤每小时浮精煤产量为39吨。
+0.5mm占80%、小时煤量为240吨、精煤产率按70%计算,即精煤小时产量为168吨;
⑶加压过滤机480#、472#处理的浮选精煤进入到低硫精煤中,547#加压过滤机处理的浮选精煤进入到高硫精煤中;
⑷CSS粗精煤为高硫精煤,产品进入到低硫精煤中,经计算一般每小时为11吨、硫分同样按2.20%。
2.2、指标测算:
⑴开A或B和有压重介(洗高硫)时,
不开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168+39+29.9=236.9吨
硫分:
[(168+39)*0.35+29.9*2.20]/236.9=0.58%
开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168+(39+29.9)/2.6*1.6=210.4吨
硫分:
[168*0.35+(39*0.35+29.9*2.20)/2.6*1.6]/210.4=0.51%
⑵开A、B和有压重介(洗高硫)时
不开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168*2+39+29.9=404.9吨
硫分:
[(168*2+39)*0.35+29.9*2.20]/404.9=0.48%
开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168*2+(39+29.9)/2.6*1.6=378.4吨
硫分:
[168*2*0.35+(39*0.35+29.9*2.20)/2.6*1.6]/378.4=0.46%
⑶开A或B和有压重介(洗高硫)及CSS时
不开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168+39+29.9+11=247.9吨
硫分:
[(168+39)*0.35+29.9*2.20+11*2.2]/247.9=0.65%
开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168+(39+29.9)/2.6*1.6+11=221.4吨
硫分:
[168*0.35+(39*0.35+29.9*2.20)/2.6*1.6+11*2.2]/221.4=0.59%
⑷开A、B和有压重介(洗高硫)及CSS时
不开547#加压过滤机时低硫煤指标情况:
产量:
168*2+39+29.9+11=415.9吨
硫分:
[(168*2+39)*0.35+29.9*2.20+2.2*11]/415.9=0.53%
开547#加压过滤机时A、B系统低硫煤指标情况:
产量:
168*2+(39+29.9)/2.6*1.6+11=389.4吨
硫分:
[168*2*0.35+(39*0.35+29.9*2.20)/2.6*1.6+11*2.2]/389.4=0.51%
2.3、结论:
由以上的八种预测方案可以看出:
(1)在有压重介洗高硫精煤时,低灰精煤硫分都在0.50%临界状态。
(2)要想保证低灰精煤硫分小于0.50%,只开A或B系统时必须开547#加压过滤机,但则停开CSS,停开CSS又影响精煤回收率。
(3)东庞矿洗煤厂有
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