提高粗精煤高灰細泥脫除效率的技術研究與實踐

黃孝奎，朱守其，殷憲文，趙 偉，胡安明，路則衢

(棗莊礦業(yè)集團高莊煤業(yè)有限公司 選煤廠，山東 棗莊 277605)

高莊煤業(yè)有限公司選煤廠是一座設計能力2.40 Mt/a的礦井型煉焦煤選煤廠，原煤洗選工藝為重介質旋流器分選+浮選的聯(lián)合工藝。選煤廠于2014年11月完成2號原煤重介系統(tǒng)改造，實現(xiàn)煤泥水全部入浮，但重介精煤產(chǎn)品中細顆粒煤泥含量仍較高，細顆粒煤泥隨著粒徑的減小，灰分逐漸升高，這些小粒徑的非可燃體是洗選設備需要脫除但未脫除的細泥。

由于TBS精煤灰分高，為保證整體精煤灰分不超標，只能降低重介精煤灰分為之“背灰”，影響了綜合精煤產(chǎn)率。同時脫泥設備存在設備缺陷，需要在確定洗選設備最需要脫除的細泥主導粒級范圍的前提下，在技術上提出優(yōu)化工藝、設備的革新方法。

1 現(xiàn)狀分析

選煤廠2號重介系統(tǒng)原煤預脫泥工藝的粗煤泥主要來源于脫泥篩篩下物以及精煤磁選機尾礦，粗煤泥經(jīng)煤泥旋流器分級后底流進入TBS分選機分選。煤泥旋流器入料和TBS溢流篩分試驗結果見表1和表2。

表1 煤泥旋流器入料篩分試驗結果

表2 TBS溢流篩分試驗結果

由表1可以看出，由于煤泥的單體解離程度較好，且經(jīng)過重介質選煤設備的分選，大于0.25 mm各粒級灰分均低于11%，屬于“合格”精煤；小于0.25 mm級是入料的主導粒級，產(chǎn)率為63.137%。隨著粒徑的減小，各粒級灰分逐漸升高，說明非可燃體主要集中于小粒徑，是洗選設備最需要脫除的細泥。

原煤脫泥后，煤泥經(jīng)過TBS分選。由表2看出，在TBS溢流中大于0.125 mm級產(chǎn)品灰分為6.5%，全粒級加權平均灰分為15.63%。而產(chǎn)品要求粗精煤的灰分為9.5%以內(nèi)。對粗精煤的粒度分析可知，小于0.125 mm粒級高灰細泥是影響粗精煤灰分的主要原因，TBS分選粒度下限為0.25～1 mm，無法對小于0.25 mm(特別是小于0.125 mm)的高灰細泥進行分選，只能采用降低重介精煤灰分為之“背灰”來保證精煤外運灰分指標，但是這樣大大影響了綜合精煤產(chǎn)率。

實際分選過程中是可以通過脫除高灰細泥的方法來增加精煤回收率的。因此，選取合適的脫泥設備，或對現(xiàn)有脫泥設備進行改造，使其大幅度脫除高灰細泥是非常必要的。

2 脫泥降灰試驗研究

TBS精礦產(chǎn)品灰分高的主要原因是高灰極細粒級的夾帶問題，因此對分級旋流器-精礦弧形篩-離心機三級脫水降灰設備進行適應性試驗分析，明確脫除高灰極細粒級的環(huán)節(jié)短板。

在同時間段內(nèi)，采取精礦旋流器溢流、底流以及TBS弧形篩篩上、TBS精礦離心機脫水后物料進行篩分試驗，結果見表3。

從表3可以看出，底流中0.125～0 mm粒級占11.53%，加權平均灰分56.81%，旋流器底流夾細、溢流跑粗現(xiàn)象控制效果良好。整理精礦弧形篩篩上篩分試驗數(shù)據(jù)，結果見表4。

表3 精礦旋流器試驗

表4 精礦弧形篩篩上篩分試驗

通過表3、表4數(shù)據(jù)對比可知，TBS精礦弧形篩篩上0.125～0 mm粒級占11.11%，灰分13.07%，較弧形篩入料灰分13.56%(旋流器底流為弧形篩入料)，僅低0.49個百分點。說明受入料濃度影響，粘度增加，降灰效果較差。

整理精礦離心機物料篩分試驗數(shù)據(jù)，結果見表5。

由表5 可知，離心機中0.125～0 mm粒級占6.02%，加權平均灰分10.56%，較入料灰分13.07%降低2.51個百分點，降灰效果較為明顯。

綜上所述，旋流器、離心機降灰效果較為明顯，弧形篩降灰效果較差，因此，對TBS精礦弧形篩進行結構研究，增強TBS弧形篩的脫泥降灰效果，是保證2號重介精煤產(chǎn)品灰分達標的重要措施。

3 脫泥設備的優(yōu)化改造

試驗發(fā)現(xiàn)，TBS精礦經(jīng)過弧形篩除灰脫水，灰分降低約0.49個百分點，弧形篩脫水降灰效果差是制約TBS洗選效果的一大主要因素，但現(xiàn)有弧形篩入料不均、物料流速大、篩縫磨損快等因素制約著弧形篩的分級能力。

3.1 篩片的優(yōu)化改造

(1)適當增加弧形篩篩縫。篩縫是影響產(chǎn)品脫水的主要因素。相應篩網(wǎng)篩縫越寬、開口越大，水分的透篩率越高。因此在綜合考慮設備性能、精煤泥回收率的基礎上，將TBS精煤振動脫水弧形篩篩縫從0.35 mm增加到0.5 mm。

(2)選用背寬1.0 mm、篩板背筋加橫向圓桿加強筋的弧形篩板。試驗分析發(fā)現(xiàn)，原背筋2mm ×10mm、篩絲背寬2.38 mm的弧形篩板在使用后期篩縫尺寸逐漸增大，篩分、脫水效果極差，并且縱向立筋極易產(chǎn)生裂紋，進而導致篩片整體斷裂，壽命縮短。反觀細篩絲圓桿筋弧形篩片，不僅細篩縫篩面較原有弧形篩片重量輕40%，使篩板的維修、更換更方便，而且圓桿筋將整體受到的應力釋放，延長了使用壽命。

3.2 減震裝置優(yōu)化改造

通過改造篩面振動裝置，在保證弧形篩篩面有效振幅的前提下，減少篩框與橫梁的無效振動，降低篩框與橫梁連接處易出現(xiàn)疲勞裂紋等情況，來達到降低維修強度和次數(shù)的目的。

(1)改變篩面壓緊固定方式和壓緊材料，壓緊材料由整體聚氨酯壓條改為契塊+整體聚氨酯壓條，減少因篩板振動傳遞引起的篩框與橫梁的無效振動。

(2)改變中部振動源與篩框體的鏈接方式，取消中部振動源鏈接大梁，采用箱體整體焊接+契塊+整體聚氨酯壓條固定，取消了篩框與橫梁連接，減少了事故發(fā)生點。

3.3 集料箱優(yōu)化改造

從旋流器進入集料箱的物料，經(jīng)導管進入弧形篩上的分料箱，由于給料是1根導管，所以進入分流箱的物料不能在分流箱中均勻分布，物料從分流箱底部給到篩上時不能均勻分布，不僅造成篩面上部分物料堆積，而且加劇了弧形篩篩片的不規(guī)則磨損。

在保證弧形篩安裝角度不變的基礎上，對集料箱進行改造。

(1)適當增加集料箱的寬度，將原有寬度400 mm增擴到750 mm，使入料管內(nèi)的物料在集料箱中進行緩沖，防止物料在弧形篩上分布不均；

(2)在弧形篩分料箱上安裝大排氣孔，以減緩物料的壓力，從而降低了物料流入弧形篩上的壓力，避免了因物料流速過快引起竄料，導致弧形篩卸料效果差等問題；

(3)在集料箱上加裝耐磨擋板防濺裝置，并在擋板上加裝支腿，合理調(diào)整角度，防止物料迸濺，促使物料均勻分布，提高設備整體利用率。

(4)在弧形篩上增加了緩沖板。若弧形篩給料流速特別快，通過時間短，物料厚度較厚，則弧形篩脫水效果差，大部分物料中的細顆粒沒來得及透過篩條，而直接成為篩上物，增大了離心機的負荷。增加緩沖板后，延長了物料在篩網(wǎng)上通過的時間，降低了流速，提高了弧形篩的脫水效果。

4 工藝指標簡評

改造后，取TBS精礦弧形篩入料及篩上物料做篩分試驗，試驗結果見表6。

表6 精煤弧形篩試驗

由表6可知，改造后TBS精礦經(jīng)過弧形篩脫除高灰細泥，0.125～0 mm粒級物料占比降低4.18%，灰分降低2.94%，降灰效果明顯提升。

5 效益分析

通過對弧形篩的技術改造，一方面脫除了大量高灰細泥，重介精煤灰分得以降低，產(chǎn)品質量更加穩(wěn)定，工藝更加完善，有效地降低了產(chǎn)品水分，使得產(chǎn)品指標得到保證。另一方面降低了崗位司機的勞動強度，使得煤質、設備合理配置，實現(xiàn)了設備的高效率運行，改造后取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

5.1 社會效益

系統(tǒng)改造后，工藝更加完善合理，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，降低了臺時，降低了崗位司機的勞動強度，方便了現(xiàn)場管理，其投資成本低，效益回報高，真正實現(xiàn)了煤質、設備與工藝的合理配置，實現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)“低碳、高效”運行。

5.2 經(jīng)濟效益

(1)減少材料費用。2號重介系統(tǒng)2臺TBS精煤弧形篩共4塊弧形篩板，改造前篩縫0.35 mm弧形篩篩板平均25 d更換1次，改造后篩縫為0.5 mm的弧形篩篩板平均每40 d更換1次。1 a節(jié)省弧形篩材料費15 萬元。

(2)提高精煤產(chǎn)率。降低高灰細泥含量，粗精煤泥中的小于0.125 mm粒級高灰細泥顯著降低，相同煤質條件下，在保證精煤灰分的前提下，可進一步提高尾礦灰分，提高TBS分選系統(tǒng)精煤產(chǎn)率，從而提升綜合精煤產(chǎn)率，根據(jù)灰分守恒原則以及粗精煤泥在精煤產(chǎn)品中所占的比例進行計算，改造后精煤產(chǎn)率提升約0.05%。