樊虎林

（晉神能源有限公司， 山西 忻州 036500）

1 沙坪洗煤廠概況

山西晉神能源有限公司沙坪洗煤廠始建于2005 年 12 月，2007 年 10 月投產(chǎn)，位于山西省忻州市河曲縣境內(nèi)，年設(shè)計(jì)洗選能力為500 萬t，在洗選工藝方面，沙坪洗煤廠采用國際先進(jìn)的全重介選煤工藝，全重介選煤的主要優(yōu)點(diǎn)是：分選效率高于其他選煤方法，入選粒度范圍大，分選機(jī)的入料粒限為 1 000～6 mm，旋流器為 80～0.15 mm，生產(chǎn)控制易于自動(dòng)化。全重介選煤的缺點(diǎn)是：工藝復(fù)雜，生產(chǎn)費(fèi)用高，設(shè)備磨損塊，維修量大。

沙坪洗煤廠主要洗選工藝為塊煤（13～100 mm）采用美國彼德斯（PETERS）型重介淺槽分選，（2～13 mm）采用重介旋流器分選，末煤（2～0.15 mm）采用螺旋分選機(jī)分選，（0.15 mm）以下的煤泥、系統(tǒng)尾礦煤泥水以及清理廠房衛(wèi)生污水全部通過濃縮池沉降后采用板壓車間進(jìn)行回收。

重介旋流器通過混料泵入料，重介質(zhì)旋流器的構(gòu)造與普通水力旋流器基本相同，區(qū)別僅在于給入的介質(zhì)不是水而是重懸浮液。重懸浮液因是固-液兩相混合物，是固-液兩相混合物，在旋轉(zhuǎn)流中加重質(zhì)顆粒受離心力作用向器壁及底部沉降，因而發(fā)生濃縮現(xiàn)象，造成懸浮液的密度自內(nèi)向外，自上而下地增大，形成不同密度的層次。旋流器底流中懸浮液的密度高于入料懸浮液的密度，而溢流懸浮液的密度將低于入料懸浮液密度。因此，礦粒在旋流器中的實(shí)際分選密度是介于溢流和底流密度之間，并且高于入料懸浮液密度,分選密度與入料密度相比，其增高的幅度是與操作條件（濃縮作用的強(qiáng)弱）有關(guān)，一般為0.2～0.4 g/cm3。故重介質(zhì)旋流器是可以采用密度較低的懸浮液來獲得較高的分選密度，從而減少加重介質(zhì)的用量。甚至不加入任何加重質(zhì)，完全利用入選礦粒本身在旋流器中內(nèi)濃縮作用而形成高密度懸浮液，來達(dá)到按密度分選礦粒的效果[1-2]。

末煤脫泥篩在沙坪洗煤廠洗選生產(chǎn)工藝中將13 mm×2.0 mm 末煤進(jìn)行脫泥，為了減少高灰分細(xì)泥對精煤的污染，在篩上脫水的過程中，要加強(qiáng)力噴水沖洗，以脫除部分細(xì)泥。末煤脫泥篩通過篩機(jī)的振動(dòng)把末煤分配到柱狀混料桶，同時(shí)精煤脫介篩合介段和介質(zhì)分配箱內(nèi)的合格介質(zhì)進(jìn)入混料桶可重新利用。

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，混料泵瞬間停止運(yùn)行，混料桶內(nèi)的物料不能夠再通過混料泵給重介旋流器入料，與此同時(shí)固定篩合介段的物料、精煤脫介篩合介段和介質(zhì)分配箱內(nèi)的合格介質(zhì)通過進(jìn)料管道流入混料桶，由于混料桶容積不足，導(dǎo)致混料桶內(nèi)物料一部分溢流到合介桶篦子上，另一部分溢流到混料桶外面。而溢流到合介桶篦子上物料不僅造成合介桶篦子大面積堵塞，而且導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。在故障恢復(fù)生產(chǎn)前，需要員工使用2 h 清理合介桶篦子上的物料。其次溢流到混料桶外面的介質(zhì)，對混料桶外部表面造成污染，而且介質(zhì)將無法回收。

為了降低處理故障時(shí)間，以及解決混料桶內(nèi)的物料外溢現(xiàn)象，同時(shí)降低介質(zhì)的損耗和成本，洗煤廠對主洗混料桶進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。

2 設(shè)計(jì)方案

為了解決故障停車導(dǎo)致的混料桶溢流問題，洗煤廠生產(chǎn)技術(shù)人員經(jīng)詳細(xì)計(jì)算及現(xiàn)場空間和位置的勘查，最后提出了在原混料桶旁邊增加一個(gè)容積約為4 m3的副桶，并用管道將副桶底部與原混料桶相連接，在管路中部安裝一個(gè)氣動(dòng)刀閘閥門，通過氣動(dòng)刀閘閥門來控制主副桶的通斷，副桶的工作原理是，由于副桶被安裝在合介桶和混料桶之間溢流槽下方，溢流槽中部被安裝一個(gè)篦子，當(dāng)故障停車時(shí)，混料桶瞬間溢出的煤塊被溢流槽中部的篦子攔截，其他物料直接進(jìn)入新設(shè)計(jì)的副桶桶內(nèi)，在此過程中只有少量介質(zhì)攜帶煤塊進(jìn)入合介桶，不會(huì)造成合介桶篦子的堵塞，如圖1 所示。

新安裝的混料桶副桶位于合介桶和混料桶之間溢流槽下方。固定篩合介段的物料、精煤脫介篩合介段和介質(zhì)分配箱內(nèi)的合格介質(zhì)通過進(jìn)料管道流入混料桶，混料桶通過混料泵給重介旋流器入料。當(dāng)混料桶滿后物料通過溢流口流向混料桶副桶，篦子1 置于混料桶與副桶之間，攔截溢流中攜帶的煤塊，混料桶副桶下面安裝有氣動(dòng)刀閘閥門，當(dāng)氣動(dòng)刀閘閥門打開后，混料桶與副桶通過副桶下面的連接管道連接導(dǎo)通。當(dāng)混料桶副桶滿后物流通過溢流口流向合介桶，混料桶副桶與合介桶之間設(shè)有篦子2，篦子2再次攔截溢流中攜帶的煤塊，這樣就可以很大程度上減少流向合介桶篦子的煤塊數(shù)量[3-4]。

氣動(dòng)刀閘閥的作用：系統(tǒng)將要停車時(shí)，打開混料桶副桶底部的氣動(dòng)刀閘閥門，混料桶副桶內(nèi)的物料可通過混料泵打空。當(dāng)混料桶副桶內(nèi)的物料打空后，立即將氣動(dòng)閥關(guān)閉，保證混料桶副桶內(nèi)為無料狀態(tài)，以備下次故障停車使用。

3 取得的效果

1）根據(jù)洗煤廠工藝系統(tǒng)和附屬管道的整體結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理地計(jì)算出副桶的容積。副桶安裝在原混料桶和合介桶之間的位置，結(jié)構(gòu)緊湊，空間設(shè)計(jì)合理，經(jīng)過長時(shí)間的使用，發(fā)現(xiàn)副桶緩沖物料的能力能夠滿足系統(tǒng)的要求，當(dāng)故障系統(tǒng)停車時(shí)混料桶物料不僅不會(huì)溢流到混料桶外部，還不會(huì)對混料桶表面造成污染，同時(shí)保證系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的正常循環(huán)[5]。

2）當(dāng)系統(tǒng)故障停車后，混料桶瞬間溢出的煤塊被溢流槽中部的篦子攔截，直接進(jìn)入新設(shè)計(jì)的副桶桶內(nèi)，因此只有少量介質(zhì)攜帶煤塊進(jìn)入合介桶，這樣就無需員工對合介桶篦子上堵塞的物料進(jìn)行清理，徹底解決了合介桶篦子的堵塞問題，從而降低了故障影響的生產(chǎn)時(shí)間和員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）混料桶副桶設(shè)計(jì)投入使用后，混料桶溢流的介質(zhì)水會(huì)先流入到副桶內(nèi)，避免因系統(tǒng)故障停車造成介質(zhì)的損失，從而降低了生產(chǎn)材料成本。

圖1 混料桶結(jié)構(gòu)原理示意圖

4 取得的經(jīng)濟(jì)效益

混料桶副桶投入使用前，每次發(fā)生系統(tǒng)故障停車后，會(huì)有大量物料由混料桶流向合介桶，導(dǎo)致混料桶冒桶和合介桶篦子被堵塞，容易損耗介質(zhì)，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。為了能快速恢復(fù)系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，需快速對合介桶篦子上堵塞的物料進(jìn)行清理，清理故障需要花費(fèi)大約2 h 左右?；炝贤案蓖巴度胧褂煤?，基本解決了合介桶篦子的堵塞問題，并將故障清理時(shí)間縮短在1 h 以內(nèi)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，平均每年發(fā)生故障停車40 次以上，全年將減少影響生產(chǎn)時(shí)間40 h 以上。與此同時(shí)每次發(fā)生故障停車將有效節(jié)約介質(zhì)損耗量在6 t 以上，全年將節(jié)約介質(zhì)損耗量在240 t 左右，每年為該廠節(jié)約成本20 萬元。