型干選機分選效果評價

胡丙升

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司， 河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

蔚州礦業(yè)公司崔家寨煤礦是河北蔚縣礦區(qū)率先建設的第一對大型礦井，原煤牌號為長焰煤，矸石含量較大，灰分在20%左右，外在水分在11%左右；由于原煤中的矸石易泥化，經(jīng)多方考察與比選，最終選用FX-12型干選機對原煤進行分選，以達到降灰提質的目的。崔家寨選煤廠是崔家寨煤礦的配套選煤廠，設計能力為1.80 Mt/a，主選工藝是以FX-12型干選機為核心設備的干法選煤工藝，主導產(chǎn)品為精煤，作為動力煤銷售、使用。

在選煤工藝設計過程中，充分利用原工業(yè)場地，將干選系統(tǒng)(按雙系統(tǒng)設計)作為一個單獨的分選系統(tǒng)，與原篩分、儲運系統(tǒng)相對獨立，并與原篩分車間緊密結合。篩后原煤進入干選系統(tǒng)分選，精煤經(jīng)原裝車系統(tǒng)裝車后銷售，從而保證干選系統(tǒng)的完整性和靈活性。

1 FX-12型干選機

1.1 結構與工作原理

FX-12型干選機(圖1)主要由分選床、振動源、風室、機架、調坡裝置組成，分選床是完成精煤、中煤、矸石三者分離的工作平臺，振動源是為分選床持續(xù)振動提供動力的部件，風室是為分選床提供穩(wěn)定風量和風壓的密閉結構，調坡裝置是用來調節(jié)物料排出速度的裝置[1-2]；機架用于支撐分選床和振動源的底座，以保證分選床振動的平穩(wěn)性和連續(xù)性。

干選機通過振動力和風力的共同作用使床層松散，并使礦粒實現(xiàn)按密度分層；在不同的區(qū)段內，既有自生介質(粉煤)與空氣形成的混合介質分選作用(在精煤段)，又有顆粒相互作用的浮力效應(在中煤與矸石段)，二者的聯(lián)合作用形成了一種不同于其他分選設備的綜合分選機理[4-8]。

1—分選床；2—振動源；3—風室；4—機架；5—調坡裝置

在干選機工作時，入選原煤通過振動給料機進入有一定縱向和橫向傾角的分選床，同時振動源帶動分選床振動。分選床的床面下側布置有若干個可以控制風量的風室，空氣通過離心鼓風機進入風室，并穿過床面風孔向上運動，同時作用于待選原煤。在振動力和風力的共同作用下，原煤逐漸松散并按密度分層，即密度小的物料位于上層，密度大的物料位于下層。由于分選床的橫向坡度較大，上層煤在重力作用下進入下一條平行溝槽再選，經(jīng)平行溝槽多次分選后，精煤首先從精煤排料端排出；矸石、黃鐵礦等高密度物料沉入槽底，然后逐漸移動到矸石排料端并排出，整個分選過程完成。

1.2 技術特點

從設備結構和現(xiàn)場應用情況分析，F(xiàn)X-12型干選機具有如下技術特點：

(1)排料角度可調。排料角度分為橫向角度和縱向角度，橫向角度的調節(jié)范圍為3°～10°，縱向角度的調節(jié)范圍為4°～11°。橫向角度決定精煤和中煤的排出速度，橫向角度越大，精煤和中煤的排出速度越快；反之，二者的排出速度越慢?？v向角度決定矸石的排出速度，縱向角度越大，矸石的排出速度越慢；反之，其排出速度越快。

(2)振動頻率可調。該型干選機采用變頻器控制振動頻率，而振動頻率的大小決定設備處理能力。當入選原煤矸石含量大時，減小振動頻率，可使物料得到充分分選，從而保證分選效果；當入選原煤矸石含量小時，增大振動頻率，可在保證分選效果的同時提高處理能力，從而有效解決設備分選效果與處理能力之間的矛盾。

(3)物料拋擲角度可調。由于其采用四連桿鉸接運動方式，而連桿的傾斜角度通過連桿下方的滑塊調節(jié)，進而可以有效調整分選床的傾斜角度。在待選原煤進入分選床后，可根據(jù)分選效果及時調節(jié)分選床的傾斜角度，以確定最佳拋擲角度，從而達到最佳分選效果。

(4)篩板設計合理。分選床床面選用耐磨拼接橡膠篩板，其為階梯形狀，并布置有上小下大的錐形風孔，有利于物料在床面向前運動，也便于維護和更換；另外，橡膠篩板自身會產(chǎn)生二次振動，可使粘濕物料不易粘附，其有一定的自清潔能力。

(5)適應能力強，分選精度高。采用可調的托架、轉動架、彈性連桿等機構，不但使分選床的橫向、縱向傾角可調，而且使入料端和出料端的振動方向角可調，在保證設備處理能力的同時，提高了其對各種煤質原煤的適應能力和分選精度。

(6)床面隔條高度大，基礎所受沖擊小。分選床面隔條的最大高度在300 mm左右，能夠保證床面物料厚度較大，而物料厚度較大時有利于分選。設計中選用的兩自由度振動模型和激振力抵消裝置，在保證分選床振動滿足要求的同時，確保主機對基礎的沖擊大大下降。

1.3 技術參數(shù)

FX-12型干選機的處理能力為120 t/h，入料粒度上限可達120 mm，能夠最大限度地保證塊煤率；其對待選原煤水分要求不嚴格，在原煤外在水分為11%時也能有效分選。此外，該設備的振動頻率、排料角度、拋擲角度可根據(jù)分選需要進行調節(jié)，對不同煤質的原煤適應性強。

FX-12型干選機的主要技術參數(shù)為：

參數(shù)

數(shù)值

處理能力/(t·h-1)

120

入料粒級/mm

0～120

入料外水/%

11

振動頻率/(次·min-1)

310～420

橫向角度/(°)

3～10

縱向角度/(°)

4～11

拋擲角度/(°)

0～2

2 原煤特征與分選效果

2.1 原煤特征

根據(jù)國家標準對崔家寨選煤廠的入選原煤進行采樣，有效煤樣共有三組，其化驗結果(表1)說明：煤樣粒度范圍均在0～120 mm之間，滿足干法分選對入料的粒度要求；水分、灰分均不高，水分平均值在11%左右，灰分平均值為20%，矸石含量在10%左右；煤樣的可選性為中等可選。

表1 原煤特征

2.2 分選效果

在FX-12型干選機運行正常后，分別對其入料和產(chǎn)品采樣，并根據(jù)相關標準對樣品進行化驗，結果見表2。

表2 FX-12型干選機入料與產(chǎn)品化驗結果

由表2可知：在排出純矸時，矸石灰分為82.45%，產(chǎn)率為6.01%；精煤產(chǎn)率為93.99%，灰分為17.41%，比原煤灰分低3.91個百分點。在排出低灰精煤時，矸石灰分為52.10%，產(chǎn)率為19.28%；精煤產(chǎn)率為80.72%，灰分為11.44%，比原煤低7.84個百分點。從兩組數(shù)據(jù)來看，F(xiàn)X-12型干選機分選效果良好。

3 分選效果評價

按照GB/T 15715—2014《煤用重選設備工藝性能評定方法》[9]規(guī)定，對FX-12型干選機的分選效果進行評價。在給料速度正常的條件下，采用數(shù)量效率對其進行評價，其計算式如下:

式中:ηe為數(shù)量效率，%；γp為精煤實際產(chǎn)率，%；γt為精煤理論產(chǎn)率，%。

崔家寨選煤廠的原煤可選性曲線如圖2所示。由圖2可知：當要求精煤灰分為11.44%時，精煤理論產(chǎn)率為87.58%，理論分選密度為1.86 g/cm3，δ±0.1含量為2.58%，根據(jù)相關數(shù)據(jù)計算出的數(shù)量效率為92.17%，說明分選效果良好。

圖2 原煤可選性曲線

根據(jù)GB/T 16417—2011《煤炭可選性評定方法》要求，需要扣除<1.50 g/cm3密度級含量，此時δ±0.1含量為14.82%，其為中等可選煤。根據(jù)該型干選機在現(xiàn)場的應用情況，對于易選煤和中等可選煤，其I值范圍在0.08～0.17之間；通過對該選煤廠原煤和產(chǎn)品化驗、計算可知，該設備的I值為0.15，在不完善度的經(jīng)驗值范圍之內。

4 結語

干法選煤工藝系統(tǒng)結構簡單，分選過程無需水，適用于干旱、缺水、高寒地區(qū)煤炭及易泥化煤炭分選。隨著我國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略的西移，干法選煤技術有著廣闊的應用前景。FX-12型干選機對原煤適應性強，可調節(jié)參數(shù)多，在煤炭干法分選中應用廣泛。FX-12型干選機在崔家寨選煤廠投入運行后，分選效果良好，拓寬了煤炭產(chǎn)品銷售渠道，為企業(yè)提產(chǎn)創(chuàng)收提供了有力保障。

[1] 石燕峰,盧連永,薛守軍,等.干法選煤技術的發(fā)展應用[J].選煤技術,2006(5):39-42.

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[3] 任尚錦,孫 鶴,任彥東,等.中國主要干法選煤機的研究與應用[J].潔凈煤技術,2012,18(5):1-5.

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[7] 楊云松,蘆連永.干法選煤的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].煤炭加工與綜合利用,1993(6):49-51.

[8] 杜長江,孫南翔.干法選煤對西部地區(qū)的意義[J].價值工程,2010,29(34):44-45.

[9] 中國煤炭工業(yè)協(xié)會.煤用重選設備工藝性能評定方法：GB/T15715—2014[S]. 北京：中國標準出版社，2014.