这一选煤工程为何被称为环保工程和效益工程？
编者按：本文由王武鹏发表在《煤炭加工与综合利用》期刊上，原标题为“ZM400矿物高效分选机在阳煤集团的应用”。本平台选用时内容有删减，配图根据内容斟酌选取。在此，对文章作者表示感谢。
阳煤集团五矿选煤厂商品煤生产能力为680万t/a，主要产品有筛末煤、洗中块、洗小块、３号喷吹煤，副产品有压滤煤泥、干燥煤泥、中煤、矸石。
选煤生产工艺为：小于90mm原煤跳汰分选；0.5～0mm物料先入３台角锥池，经分级旋流器分级后，底流进入４台煤泥筛，溢流进入一次浓缩机。一次浓缩机底流经分级旋流器分级后，底流进入5台高频筛。一次浓缩机溢流作循环水。高频筛筛下水及分级旋流器溢流进入二次浓缩机，二次浓缩机底流进入压滤机。
1、问题分析
1.1 原煤质量逐年恶化
五矿采区集中在南翼和中央区，随着采区结构发生重大变化，整体煤质进一步恶化。南翼采区占比62％，末煤平均灰分基本维持在36％，热值在18.81MJ/Kg。当现有洗选系统进入的末原煤量大时，压滤循环时间由45min增加到90min以上，且存在滤饼夹生、水分较高、循环水浓度恶化等问题。可见，现有煤泥水系统不能满足生产需求。
1.2 部分原煤水分较高，造成筛分效率较低
五矿井下开采原煤的正常水分在5％～7％，当井下为了防尘而进行洒水作业时，原煤水分即发生波动，部分时段原煤水分超过10％，此时原煤分级筛效率降低，大量南翼末煤进入洗选系统，导致煤泥水系统负荷急剧增加，循环水恶化严重。
1.3 低热值末煤不能铁路装车运输销售
根据环保要求和市场需求，热值在18.81MJ/Kg的末煤基本不能铁路装车销售，实际销售时，为保证电煤发热量，掺入了精煤产品，降低了经济效益。矿井优质末原煤逐年减少，可用于掺配的洗精煤越来越少，选择一种合理的生产工艺提高末煤质量已迫在眉睫。
2、末煤洗选工艺的选择
2.1 利用现有洗选系统挖潜的可能性
对现有洗选能力进行测定。选煤厂主洗系统：采用单一的不分级（90～0mm）跳汰主洗＋跳汰再洗工艺，使用4台SKT－27型号跳汰机，“三用一备”生产模式，单机设计处理量270～500t/h，受煤质影响，目前实际处理能力为300t/h，年入洗能力为475.2万t。通过延长运行时间，跳汰系统实际洗选原煤540万t/a，已经超负荷运行，在不影响矿井生产的情况下，选煤厂处理能力的挖潜已经到了极限。煤泥水系统：五矿选煤厂煤泥水系统一次浓缩采用ϕ30m浓缩机3台，二次浓缩采用ϕ24m浓缩机2台，进入洗选系统的南翼末煤量增加后就会造成洗水恶化；因此，在不增加浓缩系统处理能力的情况下，进入系统的煤泥量不能再增加，对末原煤的处理能力也不能再增加。
以上说明，现有跳汰洗选系统已满负荷运行，煤泥水系统处理能力不能满足生产要求，现有洗选能力提升潜力有限，利用现有系统挖潜不能满足实际生产需要。
2.2 南翼采区末原煤筛分试验
南翼采区末原煤筛分试验资料见表１。
由表１可以看出，末原煤灰分为36.17％，属于中灰分煤，硫分1.5％，属于高硫煤。原煤组成中各粒级分布不均匀，各粒级灰分基本上随着粒度的减小而降低，说明煤较软；原生煤泥含量较高，产率为14.99％。
南翼采区煤泥筛分试验资料见表２。
由表２可以看出，煤泥灰分随着粒级的降低而升高，小于0.075mm粒级含量较高，占小于0.5mm粒级的68％，说明煤泥泥化严重。
2.3 湿选和干选两种方案的选择
由于南翼采区已成为五矿主要采区，采区末原煤泥化严重，不适宜选用湿法洗选。五矿选煤厂洗选系统原设计没有单独的末煤洗选系统，为保证块煤量，进入洗选系统的原煤只能出精煤产品，而选煤厂经过历年多次改造后设备安装紧凑，在不影响现有生产的情况下已无改造成末煤排矸洗选系统的可能。
结合以上分析，五矿选煤厂末煤提质分选工艺难以选用湿法洗选系统，只能采用干选工艺。
2.4 ZM矿物高效分选机
ZM矿物高效分选机采用模块化设计，结构简单，分选效果好，自动化程度高，技术应用成熟，已被中国环境保护产品评价中心认证为中国环境保护产品，并在国内许多选煤厂成功应用。
3、ZM400分选机的原理和特点
3.1 ZM400分选机原理
物料在床层上进行阶梯式旋转运动，在阶梯区间进行重复分离，各阶梯区间根据物料的组成不同，形成具有密度差异的流态化自生分离介质层；流态化分离介质层的厚度及流化程度不同，导致被分离物料在各阶梯区间介质层中的埋没深度存在差异，不同密度的物料在各阶梯区间实现分离。生产系统中采用落料点密封、喷雾降尘和引风除尘的联合降尘措施，粉尘无外溢，除尘器回收的煤粉混入精煤产品中。
该设备采用阶梯式分离原理，每个阶梯区间内物料流化分层，同时增加击振力，加强物料按密度分层效果，低密度物料先越过溢流堰被排出，剩余物料进入下一个阶梯区间再次进行分选，直至分选完毕，排出重矿物。
3.2 ZM分选机性能特点
用于末煤干选的ＺＭ分选机具有以下特点：
（1）分选精度高；
（2）全系统封闭负压运行，无污染物溢出，环保效果好；
（3）床面可修复、可更换；
（4）二次减震设计，大梁防震，无需土建基础；
（5）自动化程度高，可归集到调度集控系统控制；
（6）高粉尘浓度除尘系统，处理后净化空气可达标排放。
4、ZM400分选机在五矿末煤干选系统的实际应用
末煤干选系统小时处理末原煤400t，按每年生产330d，每天生产16h计，年处理末原煤210万t。
4.1 干选系统组成和工艺流程
末煤干选系统由原煤受煤系统、风选系统、除尘系统、粉煤回收系统组成。五矿使用的干选机入料粒度0～13mm，处理能力400t/h。
在五矿南煤台内新增一套末原煤受煤系统，末原煤通过受煤系统运输至干选系统，干选系统采用模块化设计、安装，外加钢结构外罩，安全、环保。干选车间内分选出精煤和尾煤产品，干选精煤通过胶带运输机落至北煤台，铁路装车外运；干选尾矿产品通过胶带运输机运输至南煤台，与跳汰系统中煤、劣质末原煤掺配后运输至矸石电厂；同时，选煤厂设有矸石单独外排通道，当矸石电厂需求量降低时，可以单独外排矸石。
系统采用落料点密封、喷雾降尘和引风除尘联合降尘、除尘工艺，粉尘无外溢，对环境无污染；除尘器回收的煤粉可以单独排放，降低对环境的影响。
4.2 干选系统特点
（1）模块化设计，安装便捷；
（2）原煤适应性强，适合高密度排矸；
（3）不增加动力煤产品水分，没有湿法选煤灰水相抵现象；
（4）工序简单，设备台数少，管理简单，劳动效率高；
（5）商品煤产品水分低，适合生产水分要求严格的煤炭产品。
4.3 干选系统效果分析
干选系统工业性试验报告见表3。
从表3可分析得出，使用干选系统对五矿末原煤提质后，得到发热量大于21.54 MJ/Kg的优质末煤和发热量小于21.54MJ/Kg的劣质末煤，产率分别为62.93％和37.07％。发热量大于21.54 MJ/Kg的优质末煤铁路装车外销，发热量小于21.54 MJ/Kg的劣质末煤与中煤、部分劣质末原煤、部分优质末原煤掺配混合，形成发热量14.63～15.47 MJ/Kg的掺配电煤，供矸石电厂使用。
4.4 选煤厂实现矿井原煤全入洗
（1）干选系统与跳汰系统结合，实现了矿井原煤全粒级分选；提高了精煤产品质量，稳定了末煤质量，同时提高了块煤、精煤洗选效率。
（2）跳汰、干选系统组合工艺优势，一是不改变原有水洗系统，各系统独立运行；二是实现全粒级分选；三是不增加末煤水分；四是降低生产成本；五是产品结构灵活，提高了块煤产率。
4.5 干选系统的环保性
（1）粉尘治理。标准化除尘系统设计，满足粉尘排放国家标准；厂房、胶带走廊、转载点等采用密封除尘；单级和多级除尘系统；操作空间净化，二次除尘；严格粉尘收集和治理，防止二次污染；粉尘产品单独储运和销售。
（2）噪声防治。系统封闭，风机单独隔离；封闭设施内涂隔音降噪材料；ZM分选机和风机基础采用减震设计。
（3）防爆规范。严格按照《煤矿安全生产规程》和相关规范进行电气防爆设计；煤尘集聚设施如封闭厂房和走廊、仓、除尘器集尘斗、库等都设有防爆设施。
4.6 产品平衡表
五矿选煤厂采用干选系统后的产品平衡表见表４。由表４可以看出，产品结构均衡，既有满足铁路运输的优质末煤，又有精煤，无需再地销末煤，环保效益好，商品煤平均价格得到了提升。
4.7 社会效益
五矿选煤厂增建末煤干选系统后，提高了阳煤集团五矿的资源回收率，减少了因排矸量增加而对周边产生的环境污染，顺应了上级有关环保治理的政策要求，是符合当前形势的一项环保工程和效益工程。
5、结语
ZM矿物高效分选机是一种技术成熟的煤矸分选设备。末煤干选系统具有投资和运行成本低、智能化程度和分选效率高、占地面积小、组装投产快、模块化设计、搬迁移动便捷、高效环保等特点。该系统有效提高了末煤发热量，提升了商品煤的市场竞争力。阳煤集团在五矿选煤厂初次引进ZM矿物高效分选机并获成功，填补了阳煤集团干法选煤的空白，并取得显著效益。该项目对阳煤集团其他选煤厂的技术改造，具有很好的借鉴价值和推广意义。
