螺旋滾筒粗煤泥分選系統(tǒng)改造探析

杜鑫

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 東露天礦，遼寧 撫順 113003）

螺旋滾筒粗煤泥分選系統(tǒng)改造探析

杜鑫

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 東露天礦，遼寧 撫順 113003）

由于撫順東露天礦煤炭采區(qū)多為舊巷回填采區(qū)，造成選煤廠入洗原料含沙石雜質(zhì)量大。大量的沙石雜質(zhì)對滾筒洗煤廠粗煤泥質(zhì)量造成巨大影響，增加了粗煤泥分選回收的難度。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀，對粗煤泥的分選回收系統(tǒng)改造進(jìn)行了詳細(xì)的探討分析。

粗煤泥；干擾床分選機(jī)；分選

0 引 言

撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦位于撫順市區(qū)的南部、撫順煤田的東部，是一座集煤炭生產(chǎn)和油母頁巖綜合開發(fā)、注重生態(tài)環(huán)保的現(xiàn)代化礦山。東露天礦的煤質(zhì)特點是煤化度偏低，煤質(zhì)硬度不高，易碎，坑下原煤采區(qū)發(fā)現(xiàn)較多舊巷和殘采煤柱。目前現(xiàn)有的采煤工藝及煤層煤質(zhì)特點造成開采出的洗選原煤中含舊巷充填細(xì)沙偏多，同時二次粉碎的細(xì)顆粒物料增多[1]。這樣的洗煤原料在洗選過程中產(chǎn)生的粗煤泥及細(xì)顆粒物料量較大，給工藝設(shè)備的日常維修和工藝過程的生產(chǎn)調(diào)整帶來較大困維，而現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝水平不能有效的處理這部分物料，不僅影響粗煤泥產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量波動較大，同時經(jīng)常出現(xiàn)煤泥水系統(tǒng)跑粗現(xiàn)象，造成相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量雙重?fù)p失，因此對粗煤泥回收系統(tǒng)設(shè)備的改造升級是目前生產(chǎn)中較為突出的問題。

粗煤泥的分選回收工作是選煤生產(chǎn)過程中一個不可或缺的中間環(huán)節(jié)，不僅可以增加煤炭資源回收，還能減少煤泥水系統(tǒng)后續(xù)作業(yè)的負(fù)荷，降低生產(chǎn)成本，是選煤廠降本增效的重要環(huán)節(jié)[2]。

1 螺旋旋筒生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 粗煤泥分選工藝現(xiàn)狀

螺旋滾筒洗煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)采用一段分選回收，主要流程為：入選原料經(jīng)過螺旋滾筒洗煤機(jī)分選后，產(chǎn)出的排渣脫水后轉(zhuǎn)載外排，產(chǎn)品進(jìn)入直線振動篩脫水脫泥（振動篩篩板孔徑為3 mm），篩下<3 mm的物料由渣漿泵輸送至分選旋流器組分選后得到粗煤泥產(chǎn)品，粗煤泥產(chǎn)品再經(jīng)弧形篩和斗提挖坑脫水后外排至煤場儲存。工藝流程如圖1所示[3]。

1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題

螺旋滾筒洗煤廠自2009年投產(chǎn)以來，主要生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行正常，生產(chǎn)效益顯著。但隨著生產(chǎn)運(yùn)行時間的增加，設(shè)計中的一些缺點也逐漸暴露出來。主要是對東露天礦煤炭采區(qū)的煤層多樣性特點和煤炭煤化度偏低的特性考慮不足。隨著煤炭采區(qū)的逐漸降深，舊巷回填采區(qū)及殘采煤柱增多，入洗原料中的大量沙石和泥化的雜質(zhì)不能及時有效的得到分選，大部分混入粗煤泥中，制約了粗煤泥的分選作業(yè)，當(dāng)前采用的一段分選旋流器分選回收作業(yè)不能對粗煤泥進(jìn)行有效分選，影響了粗精煤產(chǎn)品回收的質(zhì)量和產(chǎn)量[4]。

圖1 粗煤泥分選工藝流程

日常生產(chǎn)產(chǎn)出的粗精煤灰分在35%～75%之間波動，平均灰分偏中高，大約在45%左右，粗精煤產(chǎn)品的質(zhì)量波動較大，而且較差。對粗精煤產(chǎn)品的銷售價格和銷售數(shù)量造成較差影響，有時需要對粗精煤產(chǎn)品進(jìn)行二次配煤調(diào)整，既浪費(fèi)人力，又浪費(fèi)物力，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。為此需要對粗煤泥分選系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行升級改造。

2 粗煤泥分選系統(tǒng)改選探析

目前，國內(nèi)外發(fā)展較成熟，運(yùn)行較可靠的粗煤泥分選設(shè)備主要有螺旋分選機(jī)和TBS干擾床分選機(jī)。這2種粗煤泥分選設(shè)備相對比較適合我礦滾筒洗煤生產(chǎn)工藝，系統(tǒng)改造和設(shè)備布置上都比較容易實現(xiàn)。下面對2種主流分選設(shè)備進(jìn)行簡要對比后，分析確定改造方向。

2.1 螺旋分選機(jī)分選粗煤泥

螺旋分選機(jī)主要由礦漿分配器、中心柱、螺旋溜槽和產(chǎn)品截取器等組成。礦粒在螺旋溜槽中的分選大致經(jīng)過3個階段：第1階段是顆粒群的分層，礦漿由分配器進(jìn)入螺旋溜槽后，顆粒群在槽面上的運(yùn)動過程中，重礦物沉降速度快，沉入液流下層，輕礦物則浮于液流上層，液流沿豎直方向的擾動作用強(qiáng)化了礦粒按密度分層；第2階段是輕、重礦物沿橫向展開，沉于下層的重礦物沿收斂的螺旋線逐漸移向內(nèi)緣，浮于上層的輕礦物沿擴(kuò)展螺旋線逐漸移向中間偏外區(qū)域；第3階段是不同密度的礦粒沿各自的回轉(zhuǎn)半徑運(yùn)動，輕、重礦物沿橫向從外緣至內(nèi)緣均勻排列，設(shè)在排料端部的截到器將礦物沿橫向分割成精煤、中煤和尾煤3個部分，并使其通過各自的排料管排出，從而完成分選過程。

該分選機(jī)的優(yōu)點是：無動力消耗，易于維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低等。缺點是：分選精度低，分選密度高，有效分選密度1.6 g/l以上，低于該值會影響分選效果，同時產(chǎn)品質(zhì)量易波動[5]。

2.2 TBS干擾床分選機(jī)分選粗煤泥

TBS的主要分選原理是：礦漿切向給入設(shè)備的入料井，按預(yù)定的壓力和流速由泵將水打入分選機(jī)底部的分配器，通過紊流板均勻分布到干擾床分選機(jī)底部，形成向上的擾動水流，下降的物料與上升水流相遇而形成干擾層或稱沸騰床層。入料中的顆粒在分選機(jī)中做干擾沉降運(yùn)動，由于顆粒之間密度的不同，使干擾沉降速度存在差異，從而為分選提供了依據(jù)。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，入料中密度低于干擾床層平均密度的顆粒將浮起，進(jìn)入溢流；而高于干擾床層平均密度的顆粒將穿透床層進(jìn)入沉物流，并通過底部的排料口排出。排料閥門由干擾床層內(nèi)的密度傳感器發(fā)出的信號控制。

該分選機(jī)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，對入料煤質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，分選密度范圍較大，分選效率高等[6]。

2.3 粗煤泥分選改造工藝流程

結(jié)合東露天礦煤層多樣性和復(fù)雜性的自身特點及滾筒洗煤廠房布局實際考慮，推薦使用TBS干擾床分選機(jī)分選粗煤泥，具體工藝流程如下：

原粉煤斗式提升機(jī)拆除，改為緩沖水箱，原系統(tǒng)旋流器保留用作粗煤泥的初次分選，除去部分沙石后進(jìn)入緩沖水箱，再經(jīng)渣漿泵輸送進(jìn)入組合分級旋流器進(jìn)行分級，排除0.15 mm以下的泥漿（0.15 mm以下泥漿回到滾筒洗煤系統(tǒng)），旋流器底流進(jìn)入TBS分選機(jī)進(jìn)行二次分選。TBS分選機(jī)分選后產(chǎn)品進(jìn)入高頻振動篩，脫水后形成粉煤產(chǎn)品，經(jīng)運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載后落到場地儲存；TBS分選機(jī)分選后的沉沙經(jīng)一臺脫水篩脫水后，再經(jīng)一條刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至現(xiàn)有矸石倉裝車舍棄。脫水篩篩下水全部回到螺旋洗煤系統(tǒng)循環(huán)[7]?？紤]到入洗原料穩(wěn)定性不是很好，有時含有舊巷充填細(xì)沙，因此保留原設(shè)計中的分選旋流器組，用作粗煤泥的預(yù)分選處理。改造過程中可以考慮對原設(shè)計分選旋流器組的入料管線進(jìn)行優(yōu)化，入料管線調(diào)整為也可給分級旋流器入料，如此一來，工人在生產(chǎn)過程中可跟據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整是否需要進(jìn)行預(yù)分選處理，爭取細(xì)化生產(chǎn)過程，降低生產(chǎn)成本。

此改造方案內(nèi)容充分結(jié)合生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及設(shè)備布局情況，在不影響生產(chǎn)工藝的前提下，將原有設(shè)備最大化利用。保留原有的分選旋流器組對粗煤泥進(jìn)行預(yù)分選，也是在結(jié)合東露天礦原料特性后進(jìn)行的合理創(chuàng)新，工藝流程圖如圖2所示。

圖2 粗煤泥分選系統(tǒng)改造工藝流程

3 可行性分析

1）是否影響洗煤循環(huán)系統(tǒng)。雖然TBS干擾床分選設(shè)備增加了循環(huán)用水量，但增加的用水量全部進(jìn)入閉路循環(huán)洗煤系統(tǒng)，總體循環(huán)仍然趨于平衡，并不影響洗煤循環(huán)系統(tǒng)。

2）產(chǎn)品及矸石去向。產(chǎn)品經(jīng)高頻篩脫水后導(dǎo)入原運(yùn)輸皮帶外排儲存即可，矸石外排需增加一條刮板運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載至原矸石運(yùn)輸皮帶上即可。不影響現(xiàn)有矸石及精煤倉布局。

3）供配電設(shè)備情況。廠房現(xiàn)有供配電設(shè)備有一定的升級改造空間，不影響相關(guān)改造，戶外變壓器達(dá)到飽和，可適當(dāng)增大變壓器容量，現(xiàn)場施工內(nèi)容和條件比較簡單。

4）空間是否夠擺放?，F(xiàn)有廠房不需要太大改動，原有工作平臺需加寬處理用來擺放相關(guān)設(shè)備，同時三樓高處需新增一處平臺用來擺放分級旋流器組，不影響原有設(shè)備布局下即可實現(xiàn)改造，因此，現(xiàn)場具備施工條件[8]。

5）施工影響生產(chǎn)情況。單機(jī)安裝調(diào)試等大部分改造工作可以獨立完成不需要停產(chǎn)配合，可將聯(lián)合調(diào)配工期與設(shè)備大修工期整合，以此來減少施工對生產(chǎn)的影響。

4 結(jié) 論

綜上所述，需要對滾筒洗煤粗煤泥分選系統(tǒng)改造的主要原因有以下幾方面：

1）當(dāng)前分選設(shè)備對粗煤泥的分選達(dá)不到最佳效果，造成粗精煤產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量波動極大。不能有效回收資源，影響經(jīng)濟(jì)效益；

2）煤泥水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)跑粗現(xiàn)象，增加煤泥水系統(tǒng)后續(xù)作業(yè)的負(fù)荷，加大了生產(chǎn)成本；

3）部分粗精煤流失到矸石排渣里，影響矸石排渣化驗指標(biāo)。

通過上述介紹的粗煤泥分選改造工藝可以看出TBS分選工藝方法適用于東露天礦當(dāng)前條件下的洗煤生產(chǎn)系統(tǒng)。該設(shè)備分選物料區(qū)間在0.15～3.00 mm，既可以克服大直徑旋流器分選細(xì)粒煤效果差的缺點，又能夠發(fā)揮浮選柱分選細(xì)煤泥效果好的優(yōu)勢，使煤泥水系統(tǒng)更加趨于合理。是理想的粗煤泥分選設(shè)備。相對于螺旋分選機(jī)，具有自動化程度高、處理量大、分選精度高、可提高精煤回收率等優(yōu)勢。適用于我礦洗煤生產(chǎn)工藝原料組成復(fù)雜多樣，含沙石量大的現(xiàn)狀。

［1］于福元，王文.采礦通論［M］.北京：中國華僑出版社，1996.

［2］張明旭.選煤廠煤泥水［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［3］吳式瑜，岳勝去.選煤基本知識［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1989.

［4］韓春龍，侯亞飛.新建選煤廠粗煤泥回收系統(tǒng)的改造［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2005（2）：15-17.

［5］劉文禮，陳子彤，位革老，等.干擾床分選機(jī)選粗煤泥的規(guī)律研究［J］.選煤技術(shù)，2007（4）：11-13.

［6］謝廣元.選礦學(xué)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

［7］匡亞莉.選煤廠設(shè)計［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

［8］戴少康.選煤工藝設(shè)計思路與方法［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

【責(zé)任編輯：張東旭】

Analysis on coarse slime sorting system reformation of spiral drum

DU Xin
(East Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113003,China)

Fushun East Open-pit Mine coalmining area is an old lane backfilling area,which causes large quality of raw materials containing sand and gravel in the coal preparation plant.A large number of sand and stone impurities have a great effect on the quality of the coarse coal sludge in the drum washing plant,and increase the difficulty of sorting and recycling of coarse coalmud. Based on the present situation of production,this article discusses the reform of the sorting and recovery system of coarse coal mud.

coarse coal;mud interference bed;separator

TD94

B

1671－9816（2017）09－0067－03

2017-06-20

杜 鑫（1985—），男，吉林樺甸人，工程師，學(xué)士，2008年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程專業(yè)，現(xiàn)就職于撫順東露天礦銷售處，從事煤炭洗選加工生產(chǎn)工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.017

杜鑫.螺旋滾筒粗煤泥分選系統(tǒng)改造探析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（9）：67-69.