CARPCO CS2000型螺旋分選機(jī)在漳村煤礦選煤廠的應(yīng)用

王常勝，吳曉娜，張榮瑞，陶金偉，張世偉，崔志華

(1.潞安環(huán)保能源開發(fā)有限公司 漳村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046032；2.中煤華晉山西華寧焦煤有限責(zé)任公司 選煤廠，山西 呂梁 042100；3.河南大有能源股份有限公司 石壕煤礦洗煤廠，河南 三門峽 472123；4.棗莊礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司物流中心，山東 棗莊 277000；5.北京核力合眾能源科技有限公司，北京 100022)

1 漳村煤礦選煤廠螺旋分選工藝流程

漳村煤礦選煤廠隸屬于山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司漳村煤礦，是一座年設(shè)計(jì)入選原煤300萬t的優(yōu)質(zhì)高效現(xiàn)代化礦井型選煤廠。1998年被煤炭部授予“一級(jí)洗水閉路循環(huán)洗煤廠”，2005年在原有跳汰—浮選工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改模塊化擴(kuò)建，現(xiàn)采用的生產(chǎn)工藝為預(yù)脫泥兩產(chǎn)品重介旋流器—粗煤泥三產(chǎn)品螺旋—細(xì)煤泥浮選—尾煤壓濾。入洗原煤為貧瘦煤，精煤產(chǎn)品主要用于高爐噴吹用煤。

1.5～0.15 mm物料螺旋分選工藝流程為：原煤脫泥篩篩下1.5～0 mm級(jí)經(jīng)分級(jí)旋流器組分級(jí)，1.5～0.15 mm級(jí)由物料分配箱自流入螺旋分選機(jī)，出精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品；精煤經(jīng)弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水后由精煤輸送機(jī)運(yùn)至精煤倉(cāng)；中煤和矸石經(jīng)高頻篩脫水后，轉(zhuǎn)載至廠外矸石堆或矸石再洗廠。

1.5～0.15 mm物料采用螺旋分選機(jī)分選降灰，此粒級(jí)得到了充分分選。只有小于0.15 mm級(jí)物料進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)，可有效縮小煤泥水系統(tǒng)的規(guī)模，降低浮選系統(tǒng)入料粒度上限，杜絕浮選跑粗。經(jīng)過分選后的螺旋精煤產(chǎn)品采用單獨(dú)的煤泥離心機(jī)脫水，產(chǎn)品外水分可降低到10%左右，比真空過濾機(jī)的產(chǎn)品水分低得多，這樣，不但可以摻入產(chǎn)品外銷，同時(shí)也減少了50%以上煤泥進(jìn)入濃縮和壓濾作業(yè)。洗選成本低，螺旋分選機(jī)本身為無動(dòng)力設(shè)備，這使得重介系統(tǒng)的分選密度降到合理水平，加工成本和穩(wěn)定性有大幅度改善。

2 螺旋分選機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

螺旋分選機(jī)是一種由重力和離心力聯(lián)合作用的流膜選礦設(shè)備，在煤炭洗選加工中主要用作粗煤泥的分選，分選密度一般不低于1.6 g/cm3。

漳村煤礦選煤廠采用的是南非Outokumpu技術(shù)公司生產(chǎn)的螺旋分選機(jī)，型號(hào)為CARPCO CS2000，有東西兩組，每組3頭8柱，主要由礦漿分配器、給料管、螺旋溜槽、產(chǎn)品截取器、排料器和機(jī)架組成，其主體是一個(gè)螺旋槽。螺旋槽包括穩(wěn)定、變徑分選段和排料槽，螺旋葉片之間用螺栓連接，并用螺栓固定在支架上，每臺(tái)螺旋溜槽安裝有雙頭螺旋槽。入選原料經(jīng)礦漿分配器給入螺旋分選機(jī)的各槽內(nèi)進(jìn)行分選，并用截取器截取尾煤、中煤、精煤，然后由排料管排出。

2.1 螺旋分選機(jī)工作原理

螺旋分選機(jī)的分選原理：煤泥水給入礦漿分配器中，通過入料管均勻給入各個(gè)分選槽，由于不同密度的顆粒所受重力、離心力、流體動(dòng)壓力及摩擦力不同，因而在運(yùn)動(dòng)中松散和分層。由于液流速度在深度方向有差異，懸浮在上層的礦泥及分層后的輕礦物具有很大的縱向運(yùn)動(dòng)速度，因而派生出相當(dāng)高的離心加速度。而位于下層的重礦物沿縱向運(yùn)動(dòng)的速度則較低，離心加速度則較小。由于分選槽在縱向和橫向都有傾角，故重力的分力在推動(dòng)顆粒沿縱向移動(dòng)的同時(shí)，也促使其向槽的內(nèi)緣移動(dòng)，不同密度的顆粒其運(yùn)動(dòng)速度不同。由于多種力綜合作用的結(jié)果，使得上層礦泥或低密度物料所受的橫向合力指向槽的外緣，而下層高密度物料所受橫向合力指向槽的內(nèi)緣，中間層密度物料所受橫向合力為零。也就是說，不同密度礦物在分選槽的橫向上展開了分帶，輕物料在外緣，重物料在內(nèi)緣，中間密度物料在中部，最后經(jīng)各自的排料口排出分選槽。

2.2 螺旋分選機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

CARPCO CS2000型螺旋分選機(jī)主要用于分選密度在1.5～2.0 g/cm3、灰分較高的煤泥，入料粒度范圍在0.1～2.0 mm，入料濃度要求在30%～50%，每柱分選機(jī)的干煤處理能力在2～3.5 t/h、礦漿通過量在6～8 m3/h。

CARPCO CS2000型螺旋分選機(jī)處理能力大，緊湊、模數(shù)化的設(shè)計(jì)減少了設(shè)備空間并節(jié)約了成本；設(shè)備材料性能優(yōu)越，無運(yùn)動(dòng)部件，無輔助設(shè)備，操作維修方便，安裝靈活。CARPCO CS2000型螺旋分選機(jī)比普通螺旋分選機(jī)的直徑大，較大的直徑可以使顆粒更加有效地進(jìn)行分選。通過連接彎道將每組螺旋分選機(jī)與入料分配器連接，達(dá)到均衡給料的目的。在每柱螺旋的表面都有流動(dòng)導(dǎo)流板可及時(shí)調(diào)節(jié)螺旋分選機(jī)的工作狀況。螺旋分選機(jī)的表面為高耐磨、光滑的聚胺脂材料。

3 螺旋分選系統(tǒng)存在的問題及解決方案

3.1 螺旋分選系統(tǒng)存在的問題

漳村煤礦選煤廠于1996年11月建成投產(chǎn)，兩臺(tái)螺旋分選機(jī)安裝于主廠房四層北側(cè)，負(fù)責(zé)分選分級(jí)旋流器底流物料。隨著入洗原煤質(zhì)量的不斷變化，螺旋分選系統(tǒng)存在的問題如下：

(1)螺旋槽磨損嚴(yán)重，多處出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，離心分選效果差；

(2)螺旋分選系統(tǒng)工藝監(jiān)管不到位，操作參數(shù)調(diào)整不合理，達(dá)不到最佳分選效果。

3.2 螺旋分選系統(tǒng)解決方案

3.2.1 螺旋溜槽的改造

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，螺旋分選機(jī)螺旋溜槽嚴(yán)重磨損，如果整體更換，訂購(gòu)相同型號(hào)的螺旋分選機(jī)在經(jīng)濟(jì)、安全、生產(chǎn)時(shí)間上可行性不大，如在現(xiàn)有螺旋分選機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行耐磨改造最為適宜。根據(jù)實(shí)際損壞情況，對(duì)玻璃鋼螺旋體和螺旋工作面損壞部位進(jìn)行修復(fù)，增強(qiáng)槽體的耐磨性能。螺旋分選機(jī)原材料為強(qiáng)化塑料(玻璃纖維)及聚胺酯，現(xiàn)使用耐磨材料為聚脲、層間粘合劑、乙烯基樹脂、玻璃纖維、KM涂料及密封膠。

根據(jù)實(shí)際損壞情況，對(duì)玻璃鋼螺旋體和螺旋工作面損壞部位進(jìn)行了修復(fù)。將玻璃鋼螺旋體清洗干凈、表面打毛后，使用樹脂混合玻璃纖維對(duì)損壞部位進(jìn)行修復(fù)；將螺旋工作面破損面清洗干凈，干燥后打毛處理，清除表面碎屑，然后進(jìn)行層間粘合劑的施工；在層間粘合劑達(dá)到硬度后進(jìn)行聚脲噴涂施工；邊角部位使用耐磨顆粒膠進(jìn)行填縫和修復(fù)；待各修復(fù)部件充分固化后，依次裝回各部件并重新組裝。

(1)對(duì)玻璃鋼螺旋體的修復(fù)。將玻璃鋼表面損壞部分進(jìn)行打毛處理，使用樹脂混合玻璃纖維進(jìn)行修復(fù)。

(2)對(duì)螺旋工作面損壞部位的修復(fù)。修復(fù)前后的螺旋工作面分別見圖1～圖4。

圖1 打毛處理后清除表面碎屑的螺旋工作面

圖2 使用涂料膠(白色)修復(fù)后的螺旋工作面

圖3 使用A：B粘合劑(紅色)修復(fù)后的螺旋工作面

圖4 使用SPUA-R300(灰色)聚脲修復(fù)后的螺旋工作面

對(duì)螺旋分選機(jī)進(jìn)行耐磨改造，方法簡(jiǎn)單，既改善了漏液現(xiàn)象，又有效提升了離心分選效果，降低了大修維簡(jiǎn)費(fèi)用，并確保設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行，有效提高了設(shè)備的性能，保證了螺旋系統(tǒng)的高效分選和螺旋分選產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

3.2.2 螺旋分選系統(tǒng)工藝監(jiān)管方案

(1)入料特性對(duì)螺旋分選系統(tǒng)的影響。螺旋分選機(jī)來料一般為分級(jí)旋流器底流，其特性主要包括礦漿流量及濃度。當(dāng)?shù)V漿通過量較少，且濃度較低時(shí)，有利于礦漿中的顆粒向平衡位置移動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)物料按密度分選；此外，為保證顆粒在螺旋槽內(nèi)正常流動(dòng)，入料流量適當(dāng)取小值，可以促進(jìn)中高密度顆粒向螺旋槽面外邊緣運(yùn)動(dòng)，減少跑料現(xiàn)象；另一方面，由于礦漿濃度過高，使得礦漿中的顆粒按密度分選過程中的運(yùn)動(dòng)受到阻礙，造成分選精度急劇下降。因此，及時(shí)掌握入料特性，平時(shí)加強(qiáng)對(duì)螺旋分選機(jī)的維護(hù)、調(diào)節(jié)，有利于螺旋分選機(jī)達(dá)到最佳分選效果。

在螺旋分選機(jī)運(yùn)行時(shí)，要時(shí)刻觀察、了解其入料情況，主要是入料中粗煤泥的粒度和濃度。當(dāng)入料中粒度出現(xiàn)異常時(shí)，主要有以下幾種可能：① 脫泥篩篩板所選尺寸不合適，或由于篩板破損，導(dǎo)致入料中大顆粒物增加；② 分級(jí)旋流器中的壓力過大或過小，致使分選效果差，從而導(dǎo)致入料粒度變化大；③ 分級(jí)旋流器的底流口直徑選擇不合適，導(dǎo)致螺旋分選機(jī)的入料粒度或大或小。

當(dāng)入料濃度異常時(shí)，可能有以下幾種情況：① 脫泥篩沖水大小不合適。沖水太大則入料濃度低，沖水太小則入料濃度高；② 煤泥桶的桶位設(shè)置不合適；③ 分級(jí)旋流器的壓力不合適，致使入料濃度異常。

(2)產(chǎn)品截取器的調(diào)整對(duì)螺旋分選系統(tǒng)的影響。根據(jù)選煤工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的要求，產(chǎn)品截取是將經(jīng)過密度分層和分帶的顆粒群分成精煤、中煤和尾煤三種產(chǎn)品，是準(zhǔn)確控制各產(chǎn)品產(chǎn)率和灰分的關(guān)鍵部件。在入選煤泥發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品截取器的角度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和粗煤泥的分選效率。

在正常生產(chǎn)過程中，要根據(jù)每周樣品質(zhì)量抽查的末精煤灰分情況，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)產(chǎn)品截取器。若灰分較高，兩臺(tái)螺旋分選機(jī)精煤截取器的角度由90°調(diào)小到60°，若灰分仍高于11%，角度由60°調(diào)小到45°，直至末精煤總灰分降到10%以下；調(diào)整過程中要檢查末中煤、末矸石情況，并調(diào)節(jié)沖水?？傊瑑膳_(tái)螺旋分選機(jī)的精煤灰分隨截取器的角度變小都呈下降趨勢(shì)。當(dāng)截取器的角度最小時(shí)，末精灰分可降到10%以下，而且進(jìn)倉(cāng)精煤灰分也有小幅度下降。

(3)螺旋分選系統(tǒng)工藝管理制度。為規(guī)范螺旋分選機(jī)的運(yùn)行管理，明確相關(guān)人員責(zé)任，實(shí)現(xiàn)末煤合理分選，確保產(chǎn)品質(zhì)量，選煤廠制定了如下螺旋分選機(jī)工藝管理制度：① 每班要檢查螺旋分選機(jī)入料管、螺旋槽。檢查入料管是否有堵塞現(xiàn)象、螺旋槽內(nèi)是否有大顆粒煤堆積，如有要做到隨時(shí)疏通、沖洗。如個(gè)別入料管不易疏通，要匯報(bào)當(dāng)班班長(zhǎng)、值班主任，利用無原煤等生產(chǎn)停頓時(shí)間處理，也可匯報(bào)調(diào)度停水處理；② 每班要疏通、沖洗螺旋分選機(jī)入料管、螺旋槽，每5 d要檢查、沖洗、清理分配器、內(nèi)旋槽，全質(zhì)辦檢查驗(yàn)收；③ 嚴(yán)禁擅自變動(dòng)螺旋截取器的角度；值班主任每班都要檢查各組螺旋分選機(jī)的三產(chǎn)品分選情況。每周一，根據(jù)環(huán)節(jié)質(zhì)量檢查的末精煤灰分情況，由技術(shù)廠長(zhǎng)組織廠技術(shù)人員、浮選值班主任、班長(zhǎng)核定調(diào)整螺旋截取器角度。④ 因螺旋分選機(jī)工藝故障，導(dǎo)致末精煤灰分超標(biāo)等產(chǎn)品質(zhì)量事故，由相關(guān)廠領(lǐng)導(dǎo)牽頭，調(diào)度室、全質(zhì)辦組織相關(guān)單位責(zé)任人進(jìn)行事故追查，最終視嚴(yán)重程度和影響情況，對(duì)責(zé)任單位和責(zé)任人嚴(yán)格考核。

4 結(jié) 語

螺旋分選系統(tǒng)在選煤廠占有舉足輕重的地位，在實(shí)際生產(chǎn)中，加強(qiáng)螺旋分選系統(tǒng)工藝監(jiān)管力度，實(shí)施螺旋分選機(jī)技術(shù)改造，可有效提高設(shè)備性能，保證系統(tǒng)高效分選，對(duì)選煤行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。