王艾生，劉國慶，劉文昌，孫 冬，常 明

(1.陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000；2.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024)

陽泉一礦選煤廠隸屬于陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，是一座設(shè)計能力為7.50 Mt/a的礦井型選煤廠。經(jīng)過多次技術(shù)改造后，實際生產(chǎn)能力在8.00～8.50 Mt/a之間，選煤工藝為>13 mm粒級塊原煤由淺槽重介分選機(jī)分選、<13 mm粒級末原煤由三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選的聯(lián)合工藝。入選原煤主要為15#煤，屬于優(yōu)質(zhì)無煙煤；主導(dǎo)產(chǎn)品主要為粒精煤和末精煤等，粒精煤粒度在13～9 mm之間，灰分≤16%，硫分≤2.00%，水分≤9%；末精煤粒度在9～0 mm之間，灰分≤16%，硫分≤2.00%，水分≤9%，兩者均作為化工用煤和高爐噴吹煤使用。

該選煤廠<13 mm粒級末原煤占入選原煤的比例為55%，<3 mm粒級末原煤占入選原煤的比例為20%，故末原煤的有效洗選成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。為了滿足用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求和環(huán)境保護(hù)要求，該選煤廠在對選煤工藝全面升級改造的同時實施煤泥減量化生產(chǎn)方案。煤泥減量化生產(chǎn)的核心是減少粉煤入選量和次生煤泥量，該方案已在許多選煤廠實施，并取得降低投資、降低成本、提高發(fā)熱量、減少煤泥量等顯著成果[1-3]。經(jīng)過多方詳細(xì)論證，該選煤廠采用3510型弛張篩對原料煤進(jìn)行3 mm預(yù)先脫粉，再將其全部洗選，取得了顯著成效。

1 煤質(zhì)分析

1.1 原料煤主要指標(biāo)

陽泉一礦選煤廠主要入選原煤為15#煤，15#煤的主要煤質(zhì)指標(biāo)見表1。由表1可知：15#煤具有發(fā)熱量高、灰分較高、硫分偏高的特點，這種原煤經(jīng)過洗選后，產(chǎn)品能夠滿足化工、高爐噴吹對煤炭質(zhì)量的要求。

表1 15#煤的主要指標(biāo)

1.2 三種產(chǎn)品主要指標(biāo)

該選煤廠的主要產(chǎn)品可以細(xì)分為洗中塊、洗小塊、篩末煤，三種產(chǎn)品的主要指標(biāo)見表2。

表2 三種產(chǎn)品的主要指標(biāo)

由表2可知：篩選產(chǎn)品存在硫分偏高的問題，其中，塊精煤產(chǎn)品的硫分普遍在1.70%～2.00%之間，篩末煤產(chǎn)品的硫分在2.30%～2.50%之間，極大地削弱了高發(fā)熱量帶來的質(zhì)量優(yōu)勢。因此，必須采取措施對原料煤進(jìn)行降硫處理。

2 3510型弛張篩

可用于3 mm干法深度篩分的設(shè)備有多種，經(jīng)過詳細(xì)論證和多方比較，決定采用3510型弛張篩對原料煤進(jìn)行3 mm預(yù)先粉煤。該弛張篩采用聚氨酯橡膠作為篩面，通過特殊彈性篩面的弛張運動對細(xì)、黏、濕物料進(jìn)行篩分，篩分效果顯著[4-5]。

2.1 結(jié)構(gòu)組成

3510型弛張篩由主篩框、浮動篩框、篩板、剪切彈簧、減振彈簧等組成，弛張篩的梁可分為兩組，即固定梁Ⅰ和浮動梁Ⅱ，兩組梁間隔布置；固定梁Ⅰ直接固定在側(cè)板上，與側(cè)板、激振器、支撐梁等組成主篩框系統(tǒng)Ⅰ；浮動梁兩端穿過側(cè)板，通過剪切彈簧與側(cè)板軟性連接，浮動梁與其固定裝置組成浮動篩框系統(tǒng)Ⅱ。聚氨酯篩板安裝在固定梁與浮動梁之間，隨著固定梁與浮動梁距離的變化做弛張運動[6-7]。3510型弛張篩結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

2.2 工作原理

該弛張篩是雙質(zhì)量振動系統(tǒng)，采用聚氨酯橡膠作為篩面，支承篩面的固定梁Ⅰ和浮動梁Ⅱ分別屬于兩個振動質(zhì)體，其中一個質(zhì)體是篩箱，另外一個質(zhì)體是配重。在弛張篩工作時，兩個質(zhì)體相差π相位振動，任意兩根相鄰橫梁或靠近或遠(yuǎn)離，彈性篩面隨之或松弛或張緊，篩網(wǎng)或拉緊或松弛，從而使物料產(chǎn)生前進(jìn)、彈跳運動[8]。同時，該弛張篩依據(jù)等厚篩分法設(shè)計，篩面由入料端至出料端的角度逐漸減小，入料端的大傾角能使物料快速運動，并在篩面快速分層，從而避免物料黏附在篩網(wǎng)表面，甚至堵塞篩孔，也能提高篩機(jī)處理能力。在設(shè)備運行過程中，篩箱保持較低的振動強(qiáng)度，有助于提高設(shè)備使用壽命。但篩面的振動強(qiáng)度較大且反復(fù)變形，易使篩面使用壽命降低。但在振幅、頻率和激振力等參數(shù)設(shè)置合理的情況下，各部件結(jié)構(gòu)剛度大、強(qiáng)度高、壽命長[9]。

圖1 3510型弛張篩結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 技術(shù)參數(shù)

3510型弛張篩的主要技術(shù)參數(shù)如下：

參數(shù)

數(shù)值

篩孔尺寸/mm

3

處理能力/(t·h-1)

300

篩體振幅/mm

7.70

浮動框振幅/mm

16.20

總激振力/kN

335

電機(jī)功率/kW

45

篩面尺寸/(m×m)

35×10

噪聲等級(距設(shè)備1 m)/dB

<75

2.4 技術(shù)特點

(1)振動強(qiáng)度大。普通振動篩的最大振動強(qiáng)度僅為5g，在雙重振動作用下，弛張篩的篩面物料能夠產(chǎn)生50g的振動強(qiáng)度，因此篩分效率很高，對細(xì)、黏、濕等難篩物料有著良好的篩分效果。

(2)振動頻率高。主體篩框為傳統(tǒng)圓振動篩，通過飛輪擺塊為篩體提供激振力，使篩體做圓運動。篩板做弛張運動，振動頻率為每分鐘800次。高效聚氨酯篩板被安裝在固定橫梁(與篩體相連)和浮動橫梁上(與浮動平衡梁相連)，篩體和浮動平衡梁的交錯運動帶動篩板做拉緊與松弛運動。剪切橡膠彈簧和導(dǎo)向板簧將激振力傳遞給浮動平衡梁，使浮動平衡梁做直線運動[10]。

(3)篩網(wǎng)不堵塞。尤其在待篩物料易堵塞篩網(wǎng)的情況下，弛張篩能以相對較小的篩網(wǎng)面積獲得非常高的篩分效率，并保證篩網(wǎng)不被堵塞。部分粒徑大于篩孔尺寸的顆粒，也能通過變形后的孔篩，但這部分顆粒也可能堵塞篩孔，而弛張篩篩孔的周期性變形能有效阻止難篩顆粒堵塞篩孔。

3 生產(chǎn)效果

3.1 3510型弛張篩篩分效率

為了驗證弛張篩的篩分效果，以3 mm作為分級粒度，對其入料、篩上物、篩下物的粒度組成進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。

表3 3510型弛張篩的物料粒度組成

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，結(jié)合下式計算弛張篩的篩分效率：

式中：E為篩分效率；α為入料中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量；β為篩下物中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量；θ為篩上物中小于規(guī)定粒度的細(xì)粒含量。

通過計算可得E=61.75%，說明以3 mm作為分級粒度時，3510型弛張篩的篩分效率很高，完全能夠滿足現(xiàn)場干法深度篩分的需求。

3.2 末煤處理系統(tǒng)原則流程

在動力煤分級全部入選時，篩除塊原煤后需要對末原煤進(jìn)行預(yù)先脫粉。由于干法脫粉效率低，篩分效果難以達(dá)標(biāo)，故傳統(tǒng)的脫粉方法多為濕法。目前，弛張篩能夠?qū)崿F(xiàn)原料煤6 mm甚至3 mm干法脫粉，且篩分效果能夠滿足生產(chǎn)要求。3510型弛張篩在陽泉一礦選煤廠運行后，可使大部分粉煤不再進(jìn)入濕法分選系統(tǒng)，能夠減輕煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。3510型弛張篩應(yīng)用前后陽泉一礦選煤廠末煤處理系統(tǒng)原則流程如圖2所示。

圖2 3510型弛張篩應(yīng)用前后末煤處理系統(tǒng)原則流程

采用3510型弛張篩作為篩分設(shè)備，以3 mm作為分級粒度對原料煤進(jìn)行預(yù)先脫粉，不但能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，而且可使煤泥水處理系統(tǒng)大大簡化，基建投資和加工成本大幅降低。而節(jié)約的洗選能力可用于分選塊原煤，隨著原煤入選比例的增加，這個優(yōu)勢更加明顯。

原料煤3 mm干法深度篩分，能夠預(yù)先除去其中的細(xì)粒煤，細(xì)粒煤泥化現(xiàn)象不復(fù)存在，洗選產(chǎn)品水分大大降低，而其發(fā)熱量大幅提高，這對提高產(chǎn)品銷售價格和提升企業(yè)利潤具有重要意義。

4 結(jié)語

陽泉一礦選煤廠末煤產(chǎn)品灰分高，導(dǎo)致廠內(nèi)產(chǎn)品摻配困難。這與細(xì)煤泥灰分存在直接關(guān)系，一般細(xì)煤泥灰分比原料煤灰分高，加上分選過程中矸石泥化的影響，細(xì)煤泥灰分進(jìn)一步增加。根據(jù)近些年的現(xiàn)場生產(chǎn)實踐，原料煤預(yù)先脫粉是解決這個問題的首選方案。原料煤預(yù)先脫粉后，洗選系統(tǒng)內(nèi)的原生煤泥量減少，矸石泥化物對末煤產(chǎn)品造成的污染減輕，同時還有控制末煤產(chǎn)品水分的作用。陽泉一礦選煤廠采用3510型弛張篩對原料煤進(jìn)行預(yù)先脫粉，成功實現(xiàn)了3 mm干法深度篩分，在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的同時使商品煤品種多樣化。