選煤廠干擾床分選機(jī)的改進(jìn)

安 洋

（山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責(zé)任公司， 山西 沁水 048214）

引言

經(jīng)過多年的發(fā)展與創(chuàng)新，選煤工藝已經(jīng)逐漸趨于完善，并形成了以密度為基礎(chǔ)進(jìn)行分選的理論，但在實際選煤過程中，由于煤質(zhì)以及分選技術(shù)的問題，分選效果往往不盡人意，經(jīng)常會出現(xiàn)粗精煤背灰的現(xiàn)象，從而降低了精煤的產(chǎn)率和質(zhì)量，導(dǎo)致了精煤資源的浪費(fèi)，因此有必要增加分選機(jī)的分選精度，穩(wěn)定精煤的灰分，提高精煤的產(chǎn)量。某選煤廠主要生產(chǎn)焦煤，年生產(chǎn)能力為6 Mt，該廠處于在建設(shè)期間，工程分為兩期進(jìn)行，前期生產(chǎn)量為400萬t，后期生產(chǎn)量為200萬t。其生產(chǎn)工藝流程為：首先對工作面采下的原煤進(jìn)行脫泥處理，該過程是由有壓重介質(zhì)旋流器來完成的，分選的粒徑為1～50mm；然后用粗煤泥分選機(jī)對其進(jìn)行二次分選，分選的粒徑為0.25～1mm，但在這個過程中，一期工程和二期工程所用的分選機(jī)是不同的，前期用RC分選機(jī)，后期用TBS分選機(jī)；而小于0.25mm的粒徑則由浮選機(jī)進(jìn)行分選，但要注意的是，浮選尾礦與浮選精煤所用的脫水裝置不同，前者用的是壓濾機(jī)，后者用的是加壓過濾機(jī)。在該選煤廠進(jìn)行二期粗煤泥分選階段，采用的是干擾床分選機(jī)，其設(shè)備型號為XGR-3000型，該分選機(jī)在實際應(yīng)用中存在著不少的問題，不僅底流排料不正常，而且精煤的灰分變化較大，因此導(dǎo)致了精煤質(zhì)量的降低，造成了精煤資源的極大浪費(fèi)[1]。

1 XGR-3000型干擾床分選機(jī)

1.1 工作原理

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究者們利用干擾沉降原理設(shè)計研制了一種物料分選設(shè)備——干擾床分選機(jī)，該設(shè)備是利用底流上升以及物料下降來形成具有一定密度的干擾床層，從而對0.15～2mm粒徑之間的物料進(jìn)行分選。

該干擾床分選機(jī)在實際工作過程中，首先從槽體的上端將原煤加入，原煤需垂直于入料井，依靠自身重力進(jìn)入到筒體中，筒體底部位置處注入了上升水流，該水流的壓力和流量均勻分布，當(dāng)原煤下降到筒體后，與該水流在筒體的中部位置相遇混合，并發(fā)生干擾沉降作用，形成干擾床層；當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，低于干擾床層密度的顆粒就會向筒體上方浮動，直到流出筒體進(jìn)入收集槽中，這部分煤炭就是精煤，而對于密度高于干擾床層的顆粒則進(jìn)入到筒體底部，由排料閥門排出，從而形成尾礦。

1.2 控制系統(tǒng)

在選煤過程中，干擾床分選機(jī)之所以能通過密度的不同來實現(xiàn)對原煤的穩(wěn)定分選，主要是依靠控制系統(tǒng)來完成的。該控制系統(tǒng)的主要組成部分包括密度探測器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制器。密度探測器主要用來測量干擾床層的密度，在測定完成后，將該數(shù)值與設(shè)定的密度進(jìn)行比較后會產(chǎn)生一個差值，再利用編程控制器對該差值進(jìn)行運(yùn)算，進(jìn)而輸出一個電流控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對排放閥的控制，通過開啟或者關(guān)閉排放閥來使干擾床層的密度接近于設(shè)定值，從而達(dá)到自動調(diào)節(jié)的目的[2]。

1.3 技術(shù)特征

該分選機(jī)的技術(shù)特征如表1所示。

表1 XGR-3000干擾床分選機(jī)技術(shù)參數(shù)情況

2 存在問題及分析

該選煤廠在建設(shè)后期進(jìn)行粗煤泥分選時，首先要將煤泥水進(jìn)行分級濃縮，所用的分選設(shè)備是水力分級旋流器，之后在旋流器底部沉降的0.25～1mm粒徑的物料會再次進(jìn)行分選，其分選的設(shè)備為XGR-3000型干擾床分選機(jī)，物料在該分選機(jī)進(jìn)行分選后，分選出的煤泥水再經(jīng)過水力旋流器進(jìn)行濃縮，之后再經(jīng)過脫水作業(yè)產(chǎn)生精煤。但是在實際應(yīng)用過程中，該分選機(jī)還存在有不少的問題，具體有以下幾點。

1）該分選機(jī)筒體的底流在排料閥打開的過程中，常常會出現(xiàn)排料不正常的現(xiàn)象，使分選機(jī)不能進(jìn)行主動排料，此時必須經(jīng)過處理或者手動操作才能繼續(xù)進(jìn)行排料，使其恢復(fù)正常的運(yùn)行，而在這個過程中就會造成精煤資源的浪費(fèi)。經(jīng)過實際的探查可知，當(dāng)密度探測器附近的物料積聚的過多時，由于堆積物料過多，密度探測器在進(jìn)行密度測量時會產(chǎn)生很大的偏差，從而導(dǎo)致與設(shè)定值的差值變大，反饋給控制系統(tǒng)之后，干擾床層的密度就會由于遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)定值的密度而導(dǎo)致排料閥長時間處于開啟狀態(tài)，這樣在筒體內(nèi)物料就很難沉降，形成穩(wěn)定的床層，繼而導(dǎo)致精煤不能被完全地分選出來，而隨物料被排出成為尾礦。

2）精煤灰分不穩(wěn)定，發(fā)生上下波動。在使用該干擾床分選機(jī)進(jìn)行選煤過程中，各項技術(shù)參數(shù)都是一定的，但是在進(jìn)行分選時，精煤的灰分在9%～16%的范圍內(nèi)變化，而正是由于這種變化的存在，精煤的質(zhì)量得不到良好的保證，給生產(chǎn)造成了極大的阻礙。經(jīng)過對該問題進(jìn)行分析可知，原煤由入料口進(jìn)入筒體中，在進(jìn)入筒體的這段時間內(nèi)，物料由于自身重量的作用沿入料井垂直下落，但是從橫向方向上來看，該物料的分布比較雜亂，不均勻，所以在沉降過程中，一旦干擾床層達(dá)到了穩(wěn)定，就會發(fā)生此床層并不是均勻的，其厚度分布不一，密度變化也比較大，因此在進(jìn)行物料實際分選的過程中，分選的密度會變大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)定好的密度值，從而產(chǎn)生較大的偏差，對精煤的分選造成影響，使精煤不能保證穩(wěn)定的灰分[3-5]。

綜合上述兩個原因可以發(fā)現(xiàn)，造成該分選機(jī)出現(xiàn)問題的根本原因在于，物料在入料井中下降時，不能保證物料在橫向方向上具有一定的穩(wěn)定性，以及物料在筒體中沉降后，容易在密度探測器附近出現(xiàn)積聚現(xiàn)象，這兩個原因在共同作用后，極大地影響了干擾床層的穩(wěn)定性，降低了精煤的產(chǎn)率。

3 改進(jìn)措施

由于干擾床分選機(jī)的分選過程所基于的原理是密度的差異性，因此要想確保選煤過程高效地進(jìn)行，就必須保證該干擾床分選機(jī)密度的穩(wěn)定性，只有確保密度穩(wěn)定，才能更好地實現(xiàn)對物料的分選，提高精煤的灰分，加強(qiáng)精煤的產(chǎn)率。因此為了解決干擾床層密度不穩(wěn)定的問題，應(yīng)該從消除物料下降過程中的非均勻分布以及減少物料積聚出發(fā)，從而達(dá)到分選效果增強(qiáng)的目的。為此特提出了以下改進(jìn)措施：

1）在入料井正下方設(shè)置一個旋流裝置，該旋流裝置如圖1所示，從圖中可以看出，該旋流裝置由兩部分組成，包括錐形底座以及旋流片，在整個裝置中，一共安裝有6片旋流片，呈均勻分布狀態(tài)，作用是在物料由入料口給到入料井并下降的過程中，會經(jīng)過該旋流裝置，從而使物料在該裝置的作用下形成穩(wěn)定的旋流，從而使物料在進(jìn)入筒體之前是均勻分散的。

圖1 旋流裝置示意圖

2）為了很好地實現(xiàn)該旋流裝置的作用，還需要對入料井進(jìn)行改進(jìn)，具體表現(xiàn)在減少入料井的直徑，使物料在通過旋流裝置時，不會由于入料井直徑過大，而從井壁附近直接下降到筒體，從而確保所有的物料都可以通過旋流裝置，呈均勻分散狀態(tài)。

4 實施效果

通過上述改進(jìn)措施，對該選煤廠XGR-3000型干擾床分選機(jī)進(jìn)行改造后，對進(jìn)入到該分選機(jī)的原煤灰分以及分選后所得到的精煤和尾礦的灰分和精煤的產(chǎn)率進(jìn)行了測量和統(tǒng)計，其實驗數(shù)據(jù)見表2和表3。從表2和表3的數(shù)據(jù)中可以看出，經(jīng)過改造后，精煤的灰分波動程度減少，最大與最小值之間僅僅差2%，同時精煤的產(chǎn)率也相應(yīng)地增強(qiáng)，而對于尾礦來說，灰分的穩(wěn)定性也得到了提高，基本上穩(wěn)定在63%～68%范圍內(nèi)[6]。

表2 改進(jìn)前各項實驗數(shù)據(jù)情況 %

表3 改造后各項實驗數(shù)據(jù)情況 %

5 結(jié)論

在XGR-3000型干擾床分選機(jī)中設(shè)置旋流裝置，減少入料井直徑后發(fā)現(xiàn)，避免了物料的不均勻分布對干擾床層的影響，解決了精煤灰分波動程度大的問題，提高了分選裝置分選的效果，并且恢復(fù)了排料的正常進(jìn)行，消除了密度探測器附近的物料積聚的現(xiàn)象，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)了排料的自動調(diào)節(jié)與控制，一旦發(fā)生排料異常時，不需要進(jìn)行手動操作就可以對積聚的物料進(jìn)行清理，不僅減輕了作業(yè)人員的負(fù)擔(dān)，還提高了精煤的產(chǎn)率。因此該改進(jìn)措施既解決了此選煤廠分選機(jī)分選效果不理想的問題，還可為其他選煤廠提高精煤的產(chǎn)率提供新的解決途徑和參考。