高頻疊篩在選煤技術(shù)中的應(yīng)用研究

李濟洲，陳之林

(淮北職業(yè)技術(shù)學院 機電工程系，安徽 淮北 235000)

在綠色礦山建設(shè)工作推進下，煤炭潔凈與提質(zhì)加工成為必然趨勢。隨著煤炭開采機械化、自動化程度的不斷提高，入選原煤中的細粒煤泥含量不斷增加，原煤的可選性逐漸變差，而目前多數(shù)選煤廠都采用重介分選工藝對煤炭進行洗選加工，這樣就既加大了重介分選時的脫介難度，增加介耗，同時又加大了浮選系統(tǒng)處理量，從而增加了浮選油耗，也增加了浮選精煤占比及混精煤水分。這些因素既制約了選煤設(shè)備的臺時處理量，又加大了選煤成本，目前攻克這一難題已經(jīng)成了選煤行業(yè)和選煤設(shè)備制造企業(yè)的共同課題。在此介紹某公司在引進消化吸收國際先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)選煤廠細粒煤泥大量篩分試驗數(shù)據(jù)，研發(fā)生產(chǎn)的一種多疊高頻篩機(FY-HVS-1500)，并配套擁有專利技術(shù)的聚氨酯精細篩網(wǎng)，對磁選尾礦、原生煤泥以及濃縮機底流等進行截粗、脫泥和降灰等一體化分選，解決了困擾選煤行業(yè)因細粒煤泥增加而制約選煤生產(chǎn)的難題，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 多疊高頻篩機結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

1.1 多疊高頻篩機主要結(jié)構(gòu)

多疊高頻篩機主要由分料器、喂料器、上下篩框、高頻激振器、篩上產(chǎn)品收集料斗、篩下產(chǎn)品收集槽和框架及支撐平臺等部分組成，如圖1所示。

圖1 多疊高頻篩機的結(jié)構(gòu)原理圖[1]

1.2 多疊高頻篩機的技術(shù)參數(shù)

多疊高頻篩機篩箱呈多層布置，篩網(wǎng)受篩箱及激振器高頻強力振動作用，具有優(yōu)良的物理機械性能。每層篩箱單獨給料，布料均勻，篩上物與篩下物單獨出料，互不干涉。多疊高頻篩機層級可以由3層到5層可選，根據(jù)不同的處理能力及要求選用合適的層級，其中五層篩分機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 FY-HVS-1500多疊高頻篩機的主要技術(shù)參數(shù)

1.3 多疊高頻篩機篩網(wǎng)技術(shù)特征

多疊高頻篩分機采用的是聚氨酯材料制成的篩網(wǎng)，聚氨酯材料具有耐磨、高強、流動性好等特點，且聚氨酯澆筑體系成型篩網(wǎng)，開孔率較高，最大可達42%，可以根據(jù)工藝要求和物料粒度組成不同，選擇不同篩孔尺寸的精細篩網(wǎng)。其主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 FY-HVS-1500多疊高頻篩機篩網(wǎng)的主要技術(shù)指標

2 高頻疊篩在環(huán)保節(jié)能減排、環(huán)境治理方面的成功案例

多疊高頻篩分機自從投入市場以來為用戶在節(jié)能減排，加強環(huán)保等方面帶來了豐厚的利潤，得到用戶的高度肯定和好評，案例分析如下：

2.1 新巨龍選煤廠技術(shù)改造——降低重選下限，采用多疊高頻篩分機直接回收粗精煤泥

2.1.1 技術(shù)改造原因

隨著原煤開采條件及地質(zhì)條件的變化，原煤中的矸石量也隨著增加。受矸石泥化現(xiàn)象的影響，重介系統(tǒng)中的煤泥量明顯增加，粗精煤泥的產(chǎn)率增加灰分升高。由于粗精煤泥灰分太高，為保證最終精煤的質(zhì)量，生產(chǎn)中不得不減少粗精煤泥進入最終精煤的比例，從而造成精煤損失。

2.1.2 技術(shù)改造方案

通過對各種方案進行對比論證，最終確定“粗精煤泥高效精確分級”的技術(shù)方案以減少高灰細泥對粗精煤泥灰分的影響，采FY-HVS-1500型多疊高頻細篩代替弧形振動篩對粗精煤泥進行精確分級篩分。

新巨龍選煤廠根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的篩分試驗報告,通過采用不同孔徑篩網(wǎng)對比試驗，對于粗精煤泥來講，0.32mm篩網(wǎng)降灰效果最佳。因此將0.5mm篩縫的弧形篩更換為0.32mm聚氨酯篩網(wǎng)的五疊高頻篩。

2.1.3 技術(shù)改造后效果

技術(shù)改造以后，分別對多疊高頻篩的入料及篩上物進行篩分試驗，試驗結(jié)果分別如表3、表4所示。

表3 入料篩分試驗表

表4 多疊高頻篩機0.32mm篩網(wǎng)篩上物料篩分試驗表

從表3和表4的數(shù)據(jù)可以看出：多疊高頻篩入料中-0.32mm粒級的產(chǎn)率為34.12%，入料灰分為16.61%。經(jīng)過篩網(wǎng)為0.32mm多疊高頻篩篩分后，篩上產(chǎn)物-0.32mm粒級含量降至20.70%，較篩分前降低13.43%；篩上物灰分10.91%，較篩分前降低5.7%。上述試驗數(shù)據(jù)表明，篩網(wǎng)為0.32mm多疊高頻篩機在截粗、脫泥、降灰方面效果顯著[1]。粗精煤“背灰”現(xiàn)象大幅度減少，同時由于將0.5mm的篩縫改為0.32mm的篩網(wǎng)，系統(tǒng)精煤產(chǎn)率提高2.14%，產(chǎn)生經(jīng)濟效益高達1.9億元。

2.2 淮北選煤廠技術(shù)改造——采用多疊高頻篩機代替弧形篩處理精煤、中煤磁尾

2.2.1 技術(shù)改造的原因

淮北選煤廠原設(shè)計為跳汰-浮選聯(lián)合選煤工藝，后來由于煤質(zhì)變化，分選難度加大，技術(shù)改造采用原煤重介-煤泥浮選聯(lián)合生產(chǎn)工藝及“2+2”煤泥水處理流程[2]。對于重介粗精煤和粉中煤脫水回收，采用傳統(tǒng)振動弧形篩加立式離心機的組合脫水工藝，對于末煤泥(浮選尾煤、粉中煤篩下水)，利用沉降離心機脫水回收并入中煤(見圖2)。

圖2 改造前采用臥式沉降離心脫水機回收粗煤泥工藝

在實際生產(chǎn)實踐中，這兩種脫水工藝存在幾方面不足：一是弧形篩易竄料，導致篩分效率降低，同時影響離心機脫水效率；二是弧形篩板頻繁調(diào)頭、弧形篩板使用壽命短、工作量大、更換不方便，維護成本費用高；三是受制于弧形篩篩分下限，粉中煤出現(xiàn)二次回收現(xiàn)象，脫水回收工藝重復(fù)；四是沉降過濾機能耗較高，粗煤泥回收收益與電耗成本倒掛[1]。因此迫切需要一種新型設(shè)備在工藝上對上述問題進行優(yōu)化。

2.2.2 技術(shù)改造方案

淮北選煤廠根據(jù)精煤、中煤磁選尾礦的篩分試驗資料，同時綜合考慮煤泥離心機篩網(wǎng)等因素，選用0.32mm篩縫的五疊高頻篩處理精煤、中煤磁選尾礦。這不僅能滿足重選精煤質(zhì)量要求，有效減少浮選精煤占比，而且能提高中煤的產(chǎn)率，達到截粗、脫泥、降灰一體化分選，從而實現(xiàn)了采用多疊高頻篩簡化選煤工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益等多重目標。

改造后的工藝流程圖如圖3所示。

圖3 改造后采用多疊高頻篩代替弧形篩工藝

2.2.3 技術(shù)改造后效果

(1)多疊高頻篩對細粒煤的脫泥效果檢查

為了驗證多疊高頻篩對細粒煤的脫泥效果，對多疊高頻篩機篩分效果進行跟蹤試驗，引取粉中煤弧形篩篩下水進入0.32mm篩網(wǎng)多疊高頻篩機進行試驗，結(jié)果如表5所示。

表5 多疊高頻篩機試驗數(shù)據(jù)

表5篩分數(shù)據(jù)表明篩上物+0.32mm產(chǎn)率達到80%以上，篩下物+0.32mm產(chǎn)率不到1%。

由此可以看出，多疊高頻篩機能夠?qū)崿F(xiàn)按篩網(wǎng)快速精確分離物料，且有較好的截粗及降灰作用，多疊高頻篩機篩分效率高，篩分效果較好。

(2)對粗精煤、粉中煤脫泥降灰作用

多疊高頻篩處理粗精煤、粉中煤可以實現(xiàn)截粗、脫水，同時具有脫除高灰細泥的作用[3]。通過多疊高頻篩分機用不同篩孔(0.32、0.23、0.18mm)聚氨酯篩網(wǎng)回收粗精煤的篩分試驗(見表6)可以看出，入料經(jīng)過三種不同篩孔的聚氨酯篩網(wǎng)進行篩分以后，灰分從18%以上，篩上物灰分都降低到12%以下，由此可見多疊高頻篩分機對降低灰分具有良好的效果。

表6 多疊高頻篩機的篩分檢查試驗表

(3)提高精煤產(chǎn)率

粗精煤經(jīng)過多疊高頻篩機篩分以后，篩上物料再進入離心機進一步地脫水脫泥，能夠有效地控制粗精煤的灰分，大幅減少“背灰”現(xiàn)象，從而提高精煤產(chǎn)率。同時又優(yōu)化了工藝和減少浮選精煤占比，實現(xiàn)浮選分級入浮，提升有重介、浮選指標的控制?；幢边x煤廠僅停用兩臺粗煤泥回收的臥式沉降離心脫水機(BSB1420-6000-200)及兩臺入料泵即一項每年節(jié)約電費高達150萬元。

2.3 凱達選煤廠技術(shù)改造——利用多疊高頻篩分機處理煤泥濃縮機底流，回收粗煤泥，以達到環(huán)保要求

2.3.1 內(nèi)蒙古伊泰集團凱達選煤廠技術(shù)改造之前煤泥濃縮機底流經(jīng)過壓濾機壓濾干燥后再銷售。表7是工藝未調(diào)整前濃縮機底流直接壓濾的濾餅質(zhì)量數(shù)據(jù)，因小于0.075mm的高灰細泥含量高達66.78%，濾餅發(fā)熱量只有1600～1700Cal/g而難以銷售，制約選煤生產(chǎn)，不得不外排，既影響效益又增加固體廢物排放。隨著國家環(huán)保要求的進一步提高，鄂爾多斯市環(huán)保部門要求選煤廠外排煤泥的發(fā)熱量必須低于1000Cal/g，而煤泥發(fā)熱量低于3000Cal/g又難以銷售，這樣既影響選煤廠效益又加大了環(huán)保壓力。

表7 凱達選煤廠板壓煤泥(2018.6.14)

2.3.2 凱達選煤廠(動力煤選煤廠)為了實現(xiàn)節(jié)能減排，達到環(huán)保要求，選用五疊高頻篩直接從濃縮機底流中回收產(chǎn)品,取得預(yù)期效果。根據(jù)篩分試驗報告，多疊高頻篩采用0.1mm篩網(wǎng)，篩上物料由精煤壓濾機脫水形成產(chǎn)品，篩下水由尾煤壓濾機處理與矸石外排。

2.3.3 表8是工藝調(diào)整后選用五疊高頻篩的數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。1#濃縮機物料不添加絮凝劑，底流作為高頻篩入料，溢流添加絮凝劑進入3#濃縮機。高頻篩篩上物料壓濾干燥后銷售，3#底流壓濾直接外排。從表中數(shù)據(jù)可以看到，高頻篩篩上物料的灰分比入料降低10.66%，發(fā)熱量比入料提高477Cal/g，取得較好效果。

表8 凱達選煤廠工藝調(diào)整后濃縮機底流及高頻篩數(shù)據(jù)統(tǒng)計(2018.7.9)

經(jīng)過進一步對比試驗，把高頻篩網(wǎng)由配置10張0.1mm的方案調(diào)整為5張0.1mm與5張0.075mm組合使用，高頻篩篩下煤泥水的發(fā)熱量降到900Cal/g(見表9)，取得了良好的效果。

表9 高頻疊篩化驗結(jié)論性數(shù)據(jù)(2018.8.5)

3 高頻疊篩技術(shù)優(yōu)勢分析

通過以上的案例可以看出，高頻多疊篩具有開孔率高和高頻強力振動的特點，使其篩分效率大幅度提高，截粗、脫泥和降灰效果顯著。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)五層疊加，五路并聯(lián)給料，節(jié)省了占地面積。

(2)操作簡易、運行成本低。

(3)設(shè)備動負荷小。篩框采用橡膠彈簧懸掛支撐，噪音低、功耗小，激振器使用的兩臺電機[4]僅4.4kW(單臺2.2kW)，故對安裝基礎(chǔ)無特殊要求。

(4)噪音低。由于高頻疊篩振幅小(2mm)，因此噪音低。

(5)高頻直線振動使篩面上物料獲得較大動能，有利于物料在篩面上篩分分級，篩孔不堵塞，篩分效率高，篩分效果好。

(6)在設(shè)備防腐耐磨處理方面，采用美國TEMA公司聚脲噴涂工藝處理設(shè)備表面，強化了設(shè)備防腐耐磨性能，延長了設(shè)備使用年限。

(7)在設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計和組件安裝方面，采用先進的環(huán)槽拉鉚工藝，篩機所有參加振動部件的鏈接均采用環(huán)槽拉鉚螺栓和日本進口的偏心螺母進行緊固，組裝方便快捷，設(shè)備運行穩(wěn)定，真正達到了免維護。

(8)在精細篩網(wǎng)制造方面，高品質(zhì)聚氨酯精細篩網(wǎng)開孔率高，耐磨性強，使用壽命長達6～12個月，技術(shù)達到了國際先進水平。

4 結(jié)語

與其他分級設(shè)備(弧形篩、分級旋流器等)相比，多疊高頻振動細篩篩分精確，有利于細顆粒的透篩，能很好地控制篩分粒度，是選煤廠細粒煤分級的有效設(shè)備。多疊高頻篩在粗煤泥回收工藝中的截粗、脫泥和降灰等一體化分選方面的優(yōu)勢，為用戶解決了系統(tǒng)中因細粒煤泥增加而制約選煤生產(chǎn)的難題。同時也由于粗煤泥的回收和降灰，使得產(chǎn)率增加、質(zhì)量提高；設(shè)備電耗大大降低、壽命長、維護操作簡單等更為用戶帶來了豐厚的利潤。

煤炭潔凈與提質(zhì)加工及充分利用既符合國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和環(huán)保要求，又有利于煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。多疊高頻篩機作為細粒煤分級脫泥的新型替代產(chǎn)品在選煤行業(yè)的大力推廣和應(yīng)用，必將給合作企業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的使用前景。