重介旋流器出料口預(yù)先脫介篩箱的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張 波

(晉能控股煤業(yè)集團(tuán)洗選精煤分公司 燕子山選煤廠，山西 大同 037000)

1 燕子山選煤廠概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)精煤分公司燕子山選煤廠屬于礦井型選煤廠，入廠原煤全部來自燕子山礦井，煤層為石炭系原煤。燕子山選煤廠經(jīng)多次改造后，選煤廠年處理能力500萬t，處理量950 t/h。

選煤方法：100～25 mm塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選；25～1.5 mm末煤采用兩產(chǎn)品重介旋流器分選；1.5～0.25 mm粗煤泥采用TCS分選機(jī)分選；0.25～0 mm細(xì)煤泥采用壓濾機(jī)回收，濾餅烘干后回收。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題

對(duì)燕子山選煤廠原煤篩分試驗(yàn)(表1)、煤泥的小篩分試驗(yàn)(表2)分析得出，燕子山選煤廠原煤灰分47%，屬高灰分原煤，25 mm以上大塊占比約42%，1.5～25 mm末煤占比約45%，1.5 mm以下煤泥占比約13%；隨粒度的減小，原煤灰分逐漸降低。其中<0.045 mm 占本級(jí)的 20.41%，細(xì)顆粒含量高，不利于脫泥脫介。

燕子山選煤廠兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為2002年安裝，無預(yù)先脫介環(huán)節(jié)。

燕子山選煤廠每天入洗原煤16 000 t，25 mm以上大塊占比約42%，1.5～25 mm末煤占比約45%。塊煤車間每天需要加重介質(zhì)5 t左右，噸煤介耗0.8 kg；末煤車間每天需要加重介質(zhì)18 t左右，末煤車間噸煤介耗2.5 kg，綜合噸煤介耗1.44 kg。

針對(duì)塊煤車間和末煤車間介耗差距大的原因，燕子山選煤廠技術(shù)人員經(jīng)過現(xiàn)場取樣分析發(fā)現(xiàn)，大塊精煤篩精煤帶介0.15 kg/t，大塊矸石篩帶介0.20 kg/t，末精煤篩精煤平均帶介1.27 kg/t，末精煤經(jīng)離心機(jī)脫水后產(chǎn)品平均帶介0.89 kg/t，末矸石篩帶介0.83 kg/t。

改造前6月1—10日末精煤和塊精煤帶介情況對(duì)比見表3。

表1 燕子山選煤廠原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果

表2 煤泥的小篩分試驗(yàn)結(jié)果

表3 改造前末精煤和塊精煤帶介情況

針對(duì)這一狀況，技術(shù)人員經(jīng)過觀察分析，因?yàn)榇髩K精煤篩前有篩縫為1.5 mm的固定篩，固定篩預(yù)先脫去了大部分的介質(zhì)，使進(jìn)入大塊精煤篩稀介段的合格介質(zhì)大量減少，精煤帶介減少，節(jié)約了介質(zhì)；重介質(zhì)旋流器出料經(jīng)過緩沖箱緩沖后直接進(jìn)入精煤篩，沒有預(yù)先脫介環(huán)節(jié)，造成末煤系統(tǒng)產(chǎn)品帶介偏高。

3 解決方案

選煤廠使用的預(yù)脫介設(shè)備主要有弧形篩和固定篩。傳統(tǒng)重介質(zhì)選煤工藝的預(yù)先脫介脫水設(shè)備基本采用弧形篩?；⌒魏Y的工作機(jī)理是：料漿以一定的速度通過給料箱從上方沿切線方向給入篩面，在離心力的作用下，料漿層緊貼篩面流動(dòng)，流動(dòng)過程中，料漿層被橫向布置的篩條邊棱切割，小于篩縫的料漿透過篩面成為篩下產(chǎn)物，大顆粒物料及少部分水越過篩條成為篩上產(chǎn)物。使用過程中，由于弧形篩的切割機(jī)理，致使篩條邊棱很快磨損，弧形篩篩面為整板結(jié)構(gòu)，更換不方便且小面積磨損連帶更換整個(gè)篩面?；谝陨显颍D(zhuǎn)弧形篩存在篩分效率不穩(wěn)定、篩網(wǎng)翻轉(zhuǎn)次數(shù)多、更換頻繁、維護(hù)量大、維修成本高等問題。

現(xiàn)階段使用較多的預(yù)脫介設(shè)備是固定篩，由于固定篩篩板結(jié)構(gòu)簡單、組裝維修方便，篩分效率穩(wěn)定，維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。

經(jīng)過對(duì)淺槽分選機(jī)以及淺槽前固定篩篩板壽命的分析，提出安裝一個(gè)類似淺槽分選機(jī)和淺槽固定篩連接起來的預(yù)先脫介裝置，經(jīng)過技術(shù)人員的討論分析，即在重介旋流器出料口安裝預(yù)先脫介篩箱。

4 重介旋流器預(yù)先脫介篩箱的設(shè)計(jì)

4.1 類淺槽緩沖箱的設(shè)計(jì)

拆除原有的緩沖箱，在重介旋流器出料口下方安裝一個(gè)類似淺槽的緩沖箱，讓煤和重介質(zhì)混料在緩沖箱內(nèi)卸去壓力后，從緩沖箱的溢流口流出，在溢流口安裝1.5 mm篩縫的固定篩，經(jīng)過固定篩預(yù)先脫介后，重介質(zhì)混料落在脫介篩盲板上。

燕子山選煤廠重介旋流器直徑1 150 mm，底流口直徑370 mm，溢流口直徑633 mm，介質(zhì)循環(huán)量1 200 m3/h。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式K(底流口/溢流口)=底流量/溢流量，K取1.1，計(jì)算底流量=0.64溢流量，按介質(zhì)循環(huán)量1 200 m3/h得出，溢流量約732 m3/h，底流量約468 m3/h，在設(shè)計(jì)緩沖箱時(shí)溢流端要比底流端大1.5倍。

燕子山選煤廠精煤和矸石脫介篩篩面寬都為3 600 mm，考慮到脫介篩的晃動(dòng)以及后期安裝及維護(hù)，緩沖箱寬設(shè)計(jì)為3 050 mm，一排能安裝5塊305mm ×610mm條縫篩板，溢流端緩沖箱長600 mm，高600 mm；底流口端緩沖箱長500 mm，高500 mm；入料管溢流端為兩根φ400鑄石管路，底流端為兩根φ325鑄石管路(圖1)。

4.2 固定篩板布置設(shè)計(jì)

經(jīng)過對(duì)新型脫介篩的觀察分析，水平振動(dòng)篩的脫介效果優(yōu)于弧形篩；兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工作壓力在0.13 MPa左右，雖然緩沖箱卸去了部分壓力，但是混料的沖擊力還是很大，固定篩篩板設(shè)計(jì)為水平，煤介混料在固定篩篩面上停留時(shí)間長，能夠充分脫介。

原煤進(jìn)入精煤系統(tǒng)前，經(jīng)過了預(yù)先篩分，介質(zhì)系統(tǒng)中煤泥量較少，固定篩篩板篩縫選擇為1.5 mm，單位面積泄水量為100～200 m3/h，根據(jù)溢流量和底流量計(jì)算得出，溢流端安裝4排305mm×610mm條縫篩板，底流端安裝3排305mm×610mm條縫篩板較為合適，物料不在篩板上堆積且能充分脫介。

4.3 預(yù)先脫介篩箱材料的選擇

重介質(zhì)旋流器出料壓力大，且懸浮液為鐵粉，對(duì)緩沖箱的沖擊和磨損非常大，為了避免后期維護(hù)，緩沖箱的材料必須為耐磨鋼板。技術(shù)人員經(jīng)過考察，最終選定無裂紋耐磨復(fù)合板，無裂紋耐磨復(fù)合板耐磨性能高，約為Q345的42倍，為進(jìn)口藥芯焊絲耐磨板的3倍以上。耐磨復(fù)合鋼板采用等離子熔覆工藝制造，耐磨層具有厚度均勻、成型美觀、成分穩(wěn)定、耐磨硬質(zhì)相含量高、硬度高、耐磨性、耐蝕性優(yōu)越等特點(diǎn)，且表面平整，能減少物料的渦流運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，磨損量大幅度下降。

預(yù)先脫介篩箱結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 預(yù)先脫介篩箱結(jié)構(gòu)示意

5 改造后效果分析

重介質(zhì)旋流器預(yù)先脫介篩箱安裝完成后，經(jīng)過現(xiàn)場取樣分析，末矸石脫介篩矸石帶介由原來的0.83 kg/t，降為0.32 kg/t；末精煤脫介篩精煤帶介由原來的1.2 kg/t，降為0.75 kg/t，改造后效果非常明顯，末煤車間每天平均需要加16 t介質(zhì)，末煤車間噸煤介耗2.2 kg，綜合噸煤介耗1.31 kg。

改造后9月1—10日末精煤和塊精煤帶介情況對(duì)比如表4所示。

表4 改造后末精煤和塊精煤帶介情況

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

改造完成后，燕子山選煤廠噸煤介耗降低0.13 kg/t，每天少添加2 t介質(zhì)，按全年生產(chǎn)330 d計(jì)算，磁鐵礦粉單價(jià)600元/t，年可節(jié)約成本330×600×2=39.6萬元。

7 結(jié) 語

通過分析弧形篩和固定篩預(yù)脫介的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，在脫介篩前安裝預(yù)先脫介篩箱，降低了末煤系統(tǒng)的介質(zhì)消耗，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。