干法末煤跳汰機分選褐煤的實際效果

任彥卿，任彥東，楊秀紅，夏玉才，吳樹權(quán)，孫 鶴，任尚錦，李躍功

(1.唐山開遠科技有限公司，河北 唐山 063000；2.內(nèi)蒙古綠圣新能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

1 概 述

內(nèi)蒙古瑞光煤礦生產(chǎn)兩種褐煤:一種硫分為1.95%，高位發(fā)熱量為25.41 MJ/kg；另外一種原煤含矸率6%左右，硫分為1.47%，高位發(fā)熱量為26.13 MJ/kg。由于高硫煤無法滿足市場要求，為此，該礦引入干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)，要求無機硫降硫率40%～60%，發(fā)熱量提高836 kJ/kg。

2 干法末煤跳汰機分選機結(jié)構(gòu)及工作原理

TFX-9干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)如圖1所示。

干法跳汰機同濕式跳汰機的工作原理基本一樣，區(qū)別在于濕式跳汰機的分選介質(zhì)是水，而干法跳汰機的分選介質(zhì)是空氣。

1—入料系統(tǒng)(1.1料倉1.2圓板給料機1.3入料槽)；2—分選床(2.1床旁板2.2振動電機2.3穩(wěn)壓篩板2.4預(yù)處理風(fēng)室 2.5重選風(fēng)室2.6 中選風(fēng)室2.7 輕選風(fēng)室2.8分選床面2.9攤平裝置)；3—脈動供風(fēng)系統(tǒng)(3.1圓盤脈動供風(fēng)器3.2風(fēng)閥3.3風(fēng)筒3.4鼓風(fēng)機)；4—卸料系統(tǒng)(4.1矸1圓盤卸料器4.2矸2圓盤卸料器4.3中煤圓盤卸料器4.4接料器 4.5接料槽)；5—除塵系統(tǒng)(5.1吸塵罩5.2吸塵管道5.3旋風(fēng)除塵器5.4脈沖除塵器5.5引風(fēng)機)；6—機架(6.1吊掛6.2支架)；7—密度測控系統(tǒng)(7.1密度測定儀7.2控制系統(tǒng))圖1 TFX-9干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)

干法跳汰機分選床體從前到后分為三個分選段。在每個分選段中，煤流在分選床體振動和上升脈動氣流的共同作用下，逐漸松散分層，重產(chǎn)物逐漸沉入床層底部，輕產(chǎn)物逐漸浮到床層上部，從而完成一個分層過程。

原煤給入第一分選段，當(dāng)?shù)谝粋€分層過程完成后，重產(chǎn)物由排料機構(gòu)排出體外作為矸石，輕產(chǎn)物自動溢流至第二分選段；以此類推，出低灰矸石，中煤，自動溢流精煤產(chǎn)品，共有4種產(chǎn)品。

干法跳汰機分選大于1 mm物料：床面采用兩層篩板間填充陶瓷球，上篩是1.2 mm孔經(jīng)不銹鋼篩板，床上有攤平裝置，穩(wěn)定風(fēng)量風(fēng)壓；脈動氣流上升有利于細物料松散析離；入料寬度與床體寬度一樣，入料均勻；床底卸重產(chǎn)品，形成床層底部重物料，及時排料；輕物料經(jīng)三段分選后在床尾端排出，分選時間長，精度高。

風(fēng)力搖床是物料在分選床體振動和上升氣流的共同作用下，逐漸松散分層，沉入床層底的重產(chǎn)物，由縱向傾角床面搬運到床尾排出為矸石，輕產(chǎn)物逐漸浮到床層上部，由橫向傾角床面排出中煤和精煤。

風(fēng)力搖床只能分選大于5 mm粒級物料：床面是一層5 mm孔徑橡膠篩板，床上的物料易堆積，出現(xiàn)風(fēng)柱；恒定氣流上升不利，細物料松散析離；分層后的重物料在床底，搬運到床尾端排出，在床面時間太長；輕物料在床上很快排出，分選時間短。

3 干法末煤跳汰分選系統(tǒng)工藝布置及設(shè)備清單

3.1 干法末煤跳汰分選系統(tǒng)工藝布置

TFX-9干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)工藝布置如圖2所示。原煤進入25(20) mm分級篩進行分級，篩上物料進入破碎機破碎后返回25(20) mm分級篩，篩下物由入選膠帶機運到干法末煤跳汰機分選，選出矸石、低灰矸石、中煤和精煤4個產(chǎn)品，根據(jù)用戶要求指標分別合并出最終產(chǎn)品，再分別由各自的膠帶輸送機運至系統(tǒng)之外。

圖2 TFX-9干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)工藝布置

供風(fēng)系統(tǒng)采用脈動開路方式，適應(yīng)性較強，分選效果較好。除塵系統(tǒng)采用旋風(fēng)除塵器與布袋除塵聯(lián)合開路方式。煤塵經(jīng)電動卸灰閥和螺旋輸送機轉(zhuǎn)載至精煤膠帶機，和精煤混合后作為最終精煤。

3.2 干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)設(shè)備清單

TFX-9干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)設(shè)備清單見表1。

表1 TFX-9干法末煤跳汰機系統(tǒng)設(shè)備清單

由表1可以看出，TFX-9干法末煤跳汰機分選系統(tǒng)，共引入設(shè)備29臺套，總裝機容量361.5 kW。

4 干法末煤跳汰機分選效果

干法末煤跳汰機分選1～13 mm粒級煤，一般可能偏差E=0.192～0.225。由于褐煤易于泥化，浮沉有誤差，用無機硫降硫率和提熱量為考核指標。采用TFX-1干法末煤跳汰機做褐煤分選半工業(yè)試驗，分選效果:降硫率67.77%，提熱量2 336.62 kJ/kg；原煤量<1.8 kg/L密度級占92.81%，精煤量98.77%，精煤含矸率1.67%，提高量5.96%，含矸率降5.52%。在此基礎(chǔ)上采用TFX-9干法末煤跳汰機分選褐煤,降硫率為61.40%，無機硫降硫率78.07%，發(fā)熱量提高1 191.30 kJ/kg。

4.1 褐煤性質(zhì)

褐煤是煤化程度最低的年輕煤種，其特點為內(nèi)在水分高、易風(fēng)化、易自燃(硫分高更易自燃)、易泥化(不適于洗選加工)、發(fā)熱量低、易碎。

4.2 TFX-1干法末煤跳汰機選褐煤半工業(yè)試驗分選效果

瑞光煤礦原煤為褐煤，全硫分1.65%，有機硫0.54%，全水26.51%，高位發(fā)熱量25.92 MJ/kg，含矸率7.19%。高硫分煤要脫無機硫，必須細碎解離，褐煤濕選不適應(yīng)，只有用干法末煤跳汰機分選細粒煤。2020年4月22日瑞光煤礦用TFX-1干法末煤跳汰機做褐煤半工業(yè)試驗，入料粒度0～20 mm，處理量在8 t/h左右，硫分0.504%，降硫率65.24%，提熱量2.34 MJ/kg，達到要求指標。原煤量小于1.8 kg/L密度級占92.81%，大于1.8 kg/L密度級占7.19%，選后精煤量98.77%，精煤含矸率1.67%，分選效果較好，見表2、表3。

由表2可見：

(1)原煤硫分1.45%，發(fā)熱量24.82 MJ/kg，精煤硫分0.465%，發(fā)熱量27.17 MJ/kg，降硫率67.77%，提熱量2.34 MJ/kg，達到降硫率40%～60%、提熱量0.84 MJ/kg的指標要求；

(2)中煤合到精煤，產(chǎn)率89.09%，硫分0.504%，發(fā)熱量27.12 MJ/kg，降硫率65.24%，提熱量2.29 MJ/kg，也達到要求指標。

由表3可見，原煤量小于1.8 kg/L密度級占92.81%，大于1.8 kg/L密度級占7.19%，精煤量達到98.77%，精煤含矸率1.67%，精煤提高量5.96%，精煤含矸率降5.52%，試驗分選效果較好。

4.3 TFX-9干法末煤跳汰機分選褐煤效果

為考查TFX-9干法末煤跳汰機的分選效果，抽取了2020年10月12日—11月19日連續(xù)生產(chǎn)40 d的取樣及化驗結(jié)果列于表4。在上述取樣時段內(nèi)，實測原煤處理量在112 t/h左右，入選上限為25 mm。

表2 0～20 mm粒級褐煤干法跳汰半工業(yè)試驗分選效果

表3 20～1 mm粒級原煤、精煤產(chǎn)品浮沉試驗結(jié)果

表4 40 d取樣及化驗結(jié)果

從表4可以看出：

(1)穩(wěn)定生產(chǎn)達到分選效果。① 高硫高灰原煤，粒度0～25 mm，全硫分1.95%，發(fā)熱量25.41 MJ/kg。干法分選后，精煤全硫分降到0.71%，比原煤降低了1.24個百分點，降硫率63.59%，無機硫降硫率84.92%。發(fā)熱量達到26.95 MJ/kg，比之原煤提高了1.54 MJ/kg。尾煤中含硫20.40%。② 低硫低灰原煤，粒度0～20 mm，全硫分1.47%，發(fā)熱量為26.13 MJ/kg。干法分選后，精煤全硫分達到0.61%，比原煤降低了0.86個百分點，降硫率58.50%，無機硫降硫率69.90%。發(fā)熱量達到26.97 MJ/kg，比之原煤提高0.84 MJ/kg。尾煤中含硫18.11%。

(2)提熱量與原煤熱量有關(guān)。也可說與原煤含矸率有關(guān)，含矸率大灰分高、熱量低。原煤含矸率大分選后排矸率大，熱量提高幅度大。高灰原煤選后發(fā)熱量提高1.54 MJ/kg，低灰原煤選后提高0.84 MJ/kg，相差0.7 MJ/kg。

(3)降硫率與原煤硫分有關(guān)。高硫原煤全硫1.95%，精煤硫分0.71%，降硫率63.59%；低硫原煤全硫分1.47%，精煤硫分0.61%，降硫率58.50%；高硫煤選比低硫煤選降硫率高5.09%，可見高硫煤便于脫硫。

(4)產(chǎn)品數(shù)依據(jù)降硫率。三種產(chǎn)品，原煤硫分1.54%，精煤硫分0.57%，降硫率62.99%；二種產(chǎn)品：原煤硫分1.54%，精煤硫分0.83%，降硫率46.10%；三種產(chǎn)品比二種產(chǎn)品降硫率高16.89%，可見中煤合到精煤，脫硫效果不理想。

(5)降硫率與物料解離度有關(guān)。原煤入料粒度小于25 mm，硫分1.54%，精煤硫分0.83%，降硫率46.10%；原煤入選粒度小于20 mm，硫分1.47%，精煤硫分0.61%，降硫率58.50%；入料小于25 mm粒級分選比入料小于20 mm粒級分選降硫率低12.40%，可見物料粒度越小，解離程度越高，降硫率越高。

5 干法末煤跳汰機分選褐煤的前景

我國褐煤探明保有資源量為1291.32×108t，占全國探明保有資源量的12.69%，主要分布于內(nèi)蒙古東部，黑龍江、吉林東部、云南東部及新疆等地區(qū)。根據(jù)褐煤性質(zhì)特點，濕選泥化嚴重、洗耗過大、選后產(chǎn)品水分高，不適應(yīng)濕選，只能用干選提質(zhì)。干選細粒煤用干法末煤跳汰機，分選效果好，加工成本較低(1.35元/t)，除自身獨立選工藝外，也可與其他選聯(lián)合工藝：① 干法末煤跳汰機自身獨立工藝流程；入料粒度范圍是<25(13.6) mm；② 與風(fēng)力搖床(CFX差動干選機、FX俄式、FGX復(fù)合式)聯(lián)合工藝流程，75～13(25) mm塊煤用風(fēng)力搖床；③ 與γ射線自動選矸機或X照射選矸機選聯(lián)合工藝流程，>25 mm塊煤用選矸機；④ 與褐煤干燥聯(lián)合工藝流程。

6 結(jié) 語

干法末煤跳汰機選細粒褐煤，不用水，系統(tǒng)簡單，投資少，功耗低。在瑞光煤礦的生產(chǎn)實踐表明：一種原煤破碎到小于25 mm粒度，全硫分為1.95%，發(fā)熱量為25.41 MJ/kg；選后精煤硫分達到0.71%，發(fā)熱量達到26.95 MJ/kg，無機硫降硫率84.92%，提高熱量1.54 MJ/kg；尾煤中含硫20.40%。另一種原煤破碎到小于20 mm粒級，全硫分為1.47%，發(fā)熱量為26.13 MJ/kg。選后精煤全硫分達到0.61%，發(fā)熱量達到26.97 MJ/kg，無機硫降硫率69.90%。提高熱量0.84 MJ/kg。尾煤中含硫18.11%。分選達到了用戶要求的指標，為煤礦帶來顯著的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)降硫效果與半工業(yè)試驗降硫效果很接近。

探索影響提熱降硫的因素：原煤發(fā)熱量越低，提高熱量幅度越大；原煤硫越高，降硫率越高，越有利脫硫；多產(chǎn)品有利質(zhì)量調(diào)節(jié)，根據(jù)脫硫率，確定出幾種產(chǎn)品；入選粒度越小解離度越高，越有利物料脫硫。

我國褐煤儲量大，采用干法末煤跳汰機分選褐煤的前景光明，分選細粒物料時，加工成本低，與其他工藝聯(lián)合分選，可發(fā)揮各工藝優(yōu)勢。