郭冬梅，廖祥國，閻志剛

(平頂山天安煤業(yè)天宏選煤有限公司，河南 平頂山 467021)

平頂山天安煤業(yè)天宏選煤有限公司是一座設(shè)計能力5.00Mt/a 的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠。入選原料主要來自平頂山礦區(qū)的丁戊庚組煤，原料煤高灰細矸含量高，泥質(zhì)化嚴重，不易洗選[1，2]。在生產(chǎn)過程中，TBS分選的粗精煤灰分超標，直接制約著總精煤產(chǎn)率。為提高企業(yè)效益，必須對粗煤泥進行精細分級降灰。

1 問題分析

原設(shè)計粗煤泥分選工藝如圖1所示。原煤脫泥篩篩下水經(jīng)過分級旋流器組濃縮分級后，底流進入TBS分選，TBS溢流和精煤磁選機尾礦再次經(jīng)過分級旋流器組，濃縮分級后，底流經(jīng)振動弧形篩、立式離心機脫泥、脫水后成為粗精煤產(chǎn)品；溢流進入浮選系統(tǒng)。該工藝在生產(chǎn)中存分級旋流器組底流夾細、振動弧形篩脫泥降灰效果差的問題。

1.1 分級旋流器組底流夾細嚴重

由圖1可以看出：在粗煤泥分選流程中，為保證TBS和振動弧形篩入料要求，均采用分級旋流器組對煤泥水進行預(yù)先分級濃縮。水力分級旋流器是一種離心分離設(shè)備，在離心力作用下利用兩相或多相之間的密度差和粒度差實現(xiàn)分離[3]。按照其工作原理，在正常工作狀態(tài)下，為保證分級精度，旋流器的給料壓力和給料量應(yīng)力求穩(wěn)定[4]。

該選煤廠采用FX550-GTX4型分級旋流器組，分別是由4臺直徑為550mm的小旋流器并聯(lián)組成的旋流器組，由一臺給料泵集中進料，各臺旋流器通過閥門垂直安裝在徑向煤漿分配器上，進入各臺旋流器的煤漿保持均衡的壓力，以保證各旋流器在相同工況下正常運行。實際生產(chǎn)中，來礦量的多少決定旋流器的使用臺數(shù)，將使用的旋流器閥門打開、備用的旋流器閥門關(guān)閉。為保證正常的入料壓力和流量，需不斷調(diào)節(jié)閥門的開關(guān)度，操作難度大，不易控制，很難保證每臺旋流器的入料流量和壓力持續(xù)穩(wěn)定，造成旋流器組分級效果差，底流夾細現(xiàn)象嚴重。

試驗數(shù)據(jù)顯示：用于粗煤泥濃縮分級的旋流器組底流中-0.25mm粒級含量高達52.7%，用于粗精煤濃縮分級的旋流器組底流中-0.25mm粒級含量高達61.9%。粗煤泥濃縮分級旋流器組底流夾細，導(dǎo)致后續(xù)的TBS分選作業(yè)困難，且增加了后續(xù)脫泥降灰作業(yè)的難度。

TBS是近年來研究應(yīng)用和推廣的粗煤泥分選主要設(shè)備之一。對入料粒度和濃度要求較為嚴格，其最佳入料粒度在1～0.25mm[5，6]。由于上游分級旋流器組底流夾細嚴重，-0.25mm粒級的煤泥進入TBS分選機，受分選粒度下限的限制，細顆粒中很大一部分高灰細泥進入TBS溢流，對粗精煤造成污染。

1.2 振動弧形篩脫泥降灰效果差

原工藝中粗精煤脫泥降灰系統(tǒng)包括：分級旋流器組、振動弧形篩和立式離心脫水機。振動弧形篩是粗精煤脫泥降灰的主要設(shè)備。TBS溢流進入旋流器組，因旋流器組分級精度差，底流夾細嚴重，致使振動弧形篩入料中細顆粒含量高，且高灰細泥粘度大，極易堵塞篩縫，單靠一個振動電機不能快速脫除細粒，造成振動弧形篩時常堆料和大面積跑水，嚴重影響篩分效果，達不到對粗精煤的脫泥降灰作用，最終導(dǎo)致粗精煤產(chǎn)品灰分高。

粗精煤產(chǎn)品篩分試驗數(shù)據(jù)見表1。表1數(shù)據(jù)表明，TBS有效分選粒度下限+0.25mm的灰分累計僅為6.96%，全粒級累計灰分11.60%，而產(chǎn)品要求粗精煤灰分為10.50%左右。對粗精煤的粒度組成分析可知，-0.125mm粒級的含量高達15.1%，灰分29.69%，這部分高灰細泥主要影響粗精煤灰分。為了保證整體灰分不超標，只能采用降低TBS分選密度的方法進行分選，但這樣會造成TBS尾礦帶精，影響精煤總產(chǎn)率。

表1 粗精煤產(chǎn)品篩分試驗數(shù)據(jù)

2 改進方案與效果

通過對生產(chǎn)工藝分析可以確定，減少粗精煤中-0.25mm細粒級含量，尤其是-0.125mm粒級的細泥含量，能有效降低粗精煤的灰分。因此，對粗煤泥分選系統(tǒng)進行改造。

2.1 改進方案

1)用大直徑旋流器替代旋流器組。水力分級旋流器處理能力與其直徑的平方成正比，阻力與直徑平方成反比[7]，選煤廠粗煤泥分級需要較大的處理能力和較小的阻力[8]。根據(jù)處理量和分選粒度的要求，將分別用于粗煤泥、粗精煤濃縮分級的FX550-GTX4型旋流器組全部更換為?710mm的大直徑水力分級旋流器。一臺給料泵對應(yīng)一臺分級旋流器供料，旋流器的入料流量和壓力很容易保持穩(wěn)定。且大直徑旋流器具有處理量大、效率高、體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，能夠?qū)γ耗嗨M行高效分級，提高分級精度。

2)用疊層高頻振動細篩替代振動弧形篩。疊層高頻振動細篩是一種高效精細分級設(shè)備，適用于細粒物的精細分級[9]。其具有高頻率、低振幅的振動特點和高彈性聚氨酯篩網(wǎng)，利于物料松散和分層，促使小于分級粒度物料的分離和透篩，分級效率最高可達80%以上[10]。天宏選煤有限公司將原工藝中的振動弧形篩替換為ZKJ1007-D5疊層高頻振動細篩，能有效脫除粗精煤中的高灰細泥，降低粗精煤灰分[11-15]。

改造后，粗煤泥分選工藝為：1臺大直徑旋流器+1臺TBS分選機+1臺大直徑旋流器+1臺疊層高頻振動細篩，簡稱“1+1+1+1”工藝模式。工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后粗煤泥分選工藝流程

2.2 改造效果

1)粗煤泥分級精度提高。改造后，由于大直徑分級旋流器處理能力大，入料方式合理，入料壓力和流量均衡穩(wěn)定，分級效果有了很大改觀。改造前后技術(shù)檢查結(jié)果對比見表2、表3。

表2 改造前后351#旋流器底流粒度對比

表3 改造前后357#旋流器底流粒度分析對比表

由表2可以看出，改造后用于粗煤泥濃縮分級的大直徑旋流器底流中-0.25mm粒級含量由改造前的52.7%降至29.2%，細粒級含量減少，改善了TBS入料條件。

由表3可以看出，改造后用于粗精煤分級的大直徑旋流器底流中-0.25mm粒級由原來的61.9%降為43.8%，降低了下道工序脫泥降灰的壓力。

2)粗精煤中高灰細泥含量明顯減少。改造后，對粗精煤產(chǎn)品取樣進行篩分試驗，數(shù)據(jù)見表4。由表4可以看出，改造后，在入選原料不變的情況下，粗精煤中高灰細泥-0.125mm的含量由改造前的15.1%降為3.9%。疊層高頻振動細篩的應(yīng)用，成功解決了粗精煤中高灰細泥含量過高的難題，使粗精煤灰分穩(wěn)定在10.5%左右。相應(yīng)的+0.25mm粒級灰分由改造前的6.96%上升為9.18%。

表4 粗精煤產(chǎn)品篩分試驗數(shù)據(jù)

3)TBS分選密度和精度大幅度提高。隨著TBS入料條件的改善和后續(xù)脫泥降灰效果的提升，TBS分選密度大幅度提高，精煤產(chǎn)率也隨之上升。

表5 改造前后TBS主要技術(shù)指標對照表 %

將大直徑旋流器和疊層高頻振動細篩共同用于粗煤泥分選，實現(xiàn)了對粗精煤的精細分級和高效降灰。同時使TBS分選密度和精度都有大幅度提高，TBS底流灰分上升了11.39%，總精煤灰分平均下降了0.11%，精煤產(chǎn)率提升了1.85%，每年可為公司多創(chuàng)經(jīng)濟效益4660多萬元。

3 結(jié) 語

將疊層高頻振動細篩和大直徑旋流器共同用于粗煤泥精細分級降灰作業(yè)，研究選煤廠粗煤泥分選工藝 “1+1+1+1”的新模式，解決了長期困擾選煤廠粗煤泥分選工藝中旋流器組底流夾細、振動弧形篩脫泥效果差的難題。該模式已在平煤神馬集團各選煤廠推廣應(yīng)用，為精煤產(chǎn)品質(zhì)量的提升和產(chǎn)能升級發(fā)揮了積極作用。