汾西矿业选煤厂精煤配煤方案研究

王卫星

（汾西矿业（集团）有限责任公司煤质处，山西介休 032000）

汾西矿业煤炭资源丰富，品种齐全，品质优良，以其强粘结性、强结焦性、高热强度和高流动度的焦化特性享誉海内外。在炼焦中起着骨架作用，有着不可替代性，是全国乃至世界的优质品牌炼焦煤。配煤主要是根据不同原料煤的硫分、灰分、挥发分、黏结指数、胶质层最大厚度、热强度等指标的分析结果，研究配比，生产出上述指标及镜质组反射率均符合用户要求的精煤产品［1，2]。

1 基本情况及必要性

1.1 配煤系统基本情况

汾西矿业选煤厂配煤中心整个配煤工艺流程分为：精煤产品的存储、精煤产品的配煤、配煤后产品的装车三大部分。

（1）精煤产品的存储流程。配煤中心精煤产品有三个来源：火车来煤、汽车来煤、本厂自洗精煤产品。入厂（或自洗）精煤产品根据灰分、硫分指标装入不同的配煤仓中存储。

（2）精煤产品的配煤流程。配煤仓共设6个，每个煤仓存储能力6000 t。每个配煤仓下设4台动态称重式甲带给煤机，其给料范围从180～1500 t／h变频无级可调。按照用户对精煤产品的灰分、硫分等质量指标要求，由控制系统根据配煤比例调整各仓下给煤机的给料量，配好的精煤给入带式输送机运至装车系统。

（3）配煤后产品的装车流程。配好的精煤产品通过带式输送机运至火车快速定量装车站、汽车装车仓和现有铁路装车仓中。

配煤系统能将汾西矿业集团各选煤厂的精煤产品按照市场和用户要求合理配煤，避免精煤重复洗选造成经济损失，使煤炭资源得到合理有效利用，并且充分利用汾西矿业选煤厂优越的铁路资源、仓储资源和洗选资源的优势，实现集团公司整体利益最大化。

1.2 配煤的必要性

（1）《商品煤质量管理暂行办法》和 《山西省煤炭生产煤质管理暂行办法》中对生产煤和商品煤的质量指标要求是，在中国境内远距离运输（运距超过 600 km）的炼焦煤需满足发热量（Qnet，ar）不小于 18 MJ／kg、 灰分（Ad）不大于 30%、硫分（St，d）不大于2%。汾西部分煤矿硫分一直在2%以上，并且用户单位均属远距离区域，面临着严重的销售压力。

（2）在脱硫方面，目前国内外常规的选煤技术均仅可脱除无机硫，对于有机硫含量高的煤，在洗选上暂无有效的、经济的解决方法。

（3）硫分对产品售价的影响非常大，通过合理配煤，降低硫分，可以有效提高经济效益。

综上分析，为了满足环保要求、解决销售问题、提高经济效益，需要研究配煤技术和配比，生产出质量合格、稳定的产品。

2 原料煤性质分析

2.1 煤质指标分析

按照国家煤炭分类标准，贺西精煤为焦煤、双柳精煤为肥煤、高阳精煤为瘦煤，不同煤种的煤生产出的焦炭性质差别较大，双柳和贺西精煤从煤种和硫分角度分析均较高阳精煤适合炼焦。3种煤的煤质分析结果见表1。从表中可以看出，高阳精煤硫分最高，胶质层最大厚度Y值、黏结指数G值和挥发分Vdaf值均较低，不适合于炼焦，但其灰分较低，可以与贺西、双柳的优质精煤进行配煤。

表1 原料煤煤质指标表

2.2 岩相分析

煤岩分析镜质组反射率分布能更好地反映煤的变质程度和结焦性能，煤的变质程度越高，镜质组反射率越高，其分析在配煤炼焦生产中具有较高的使用价值［3]。表2为贺西、双柳和高阳精煤的镜质组反射率及其分布情况。三种煤均为单一煤种，标准差小于0.1。

表2 原料煤镜质体最大反射率分析表

2.3 煤灰成分组成

煤灰是煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应后的残留物。煤中的矿物质包括：碳酸钙、黄铁矿和页岩以及氯化物、无机硫酸盐等微量成分。从表3可以看出，高阳、双柳和贺西精煤灰成分中CaO的含量为4.87%、1.51%和1.07%，高阳精煤灰成分中CaO含量最高，为其他煤的3～4倍。在炼焦时，由于CaO的侵蚀作用，会加速焦炭与CO2的碳溶反应，造成焦炭热反应性高，反应后强度降低［4，5]。

2.4 小焦炉试验结果分析

对高阳、贺西和双柳的精煤分别进行了小焦炉试验，试验设备为40 kg侧装式小焦炉，采用硅碳棒加热，计算机控温。试验过程模拟生产大焦炉结焦过程，以焦炭转鼓机械强度、反应性CRI以及反应后强度CSR作为评定指标，对原料煤的结焦性能作评价［6]。原料煤的小焦炉试验结果见表4。

表3 原料煤灰成分分析

表4 原料煤小焦炉试验结果

根据表4中小焦炉试验结果，分析如下：

（1）贺西和双柳精煤的耐磨强度达到了一级冶金焦的要求，高阳精煤的耐磨强度未达到三级冶金焦的要求。

（2）贺西和双柳精煤的反应性CRI和反应后强度CSR达到了一级冶金焦的要求，高阳精煤的反应性CRI和反应后强度CSR未达到二级冶金焦的要求。

3 产品指标要求

（1）炼焦精煤：灰分不大于10%，硫分不大于1.3%，挥发分21%～25%，粘结指数大于80，胶质层最大厚度16～20 mm。

（2）焦炭强度指标（40 kg小焦炉试验）：抗碎强度82.5%～85.5%，耐磨强度6.8%～8.5%，反应性16.5%～22.0%，反应后强度63.0%～68.5%。

（3）镜质体反射率：1.34%～1.46%。

4 配煤方案

依据贺西、双柳和高阳精煤煤质指标及客户对产品的指标要求，制定出配煤方案：按照贺西精煤∶双柳精煤 ∶高阳精煤=3∶3∶4的比例配煤。配煤产品的煤质分析和小焦炉试验结果见表5、 表 6。

表5 配煤产品煤质指标

表6 配煤产品小焦炉试验结果

根据表5和表6所示的煤质及小焦炉试验结果，分析如下：

（1）从煤质指标检测结果分析，配煤产品灰分9.83%、硫分1.28%、挥发分23.0%、粘结指数82、胶质层最大厚度17.5 mm，均达到了产品要求。

（2）从小焦炉试验结果分析，配煤产品抗碎强度85.2%、耐磨强度8.2%、反应性20.8%、反应后强度63.8%，均达到了产品要求。

5 效 益

5.1 直接效益

按照市场售价，贺西精煤1550元／t、双柳精煤1500元／t、高阳精煤 710元／t和配煤产品1320元／t，按3∶3∶4比例进行配煤，吨煤售价可提高120元／t，经济效益显著。

5.2 间接效益

通过利用贺西、双柳和高阳精煤在煤质上的差异，发挥各自的优点，取长补短，解决了高阳高硫瘦精煤的远距离销售问题。

通过配煤，丰富了汾西矿业的产品种类，硫分1.3%的配煤产品广受客户欢迎，为集团公司的长远发展贡献了力量。

贺西、双柳精煤属稀缺炼焦煤资源，通过配煤更大程度地利用了稀缺资源，并将不太适宜炼焦的高阳精煤转变为炼焦煤，提高了炼焦煤产量。

配煤产品满足了 《商品煤质量管理暂行办法》和 《山西省煤炭生产煤质管理暂行办法》中对生产煤和商品煤的质量指标要求。

6 结 语

炼焦煤在冶炼过程中起着还原作用和骨架作用，目前及未来较长时间内，没有任何一种资源可以完全替代炼焦煤。社会的基础建设离不开钢铁，需求量不会因炼焦煤资源的短缺而减少。因此，将不太适宜炼焦的煤与内在煤质指标过剩的煤进行合理配煤，以达到增加炼焦煤资源的目的，有着显著的经济效益和社会效益。笔者阐述了炼焦精煤的配售方案，以此为思路，将来也可推广至原煤的配洗。