黃瑞文，王治帥，崔瑞峰，高少鵬，張 星，孫衛(wèi)東

(1.山西新元煤炭有限責任公司，山西 晉中 045400；2.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264203)

1 概 述

山西新元煤炭有限責任公司選煤廠為一座年處理原煤600萬t的礦井型選煤廠，雙系統(tǒng)運行。該廠主要分選工藝流程為：大于13 mm塊煤淺槽分選，13～0.75 mm末煤兩產(chǎn)品重介旋流器主再洗，1.0～0.25 mm粗煤泥采用TBS分選，0.5 mm以下煤泥浮選，尾煤泥壓濾，全廠洗水閉路循環(huán)。

新元選煤廠粗煤泥分選過程主要是原煤脫泥篩篩下水進入TBS分選；TBS溢流與精煤磁尾混合后經(jīng)FX350×8旋流器組分級濃縮，旋流器底流經(jīng)弧形篩+煤泥離心機脫水脫泥后成為粗精煤。其粗煤泥分選工藝流程如圖1所示。

圖1 新元煤礦選煤廠粗煤泥分選工藝流程

2 存在問題及原因分析

新元煤礦選煤廠粗精煤灰分偏高原因主要有以下兩方面：

(1)采用TBS處理原生煤泥。TBS是利用不同顆粒在干擾沉降條件下的沉降速度差異實現(xiàn)分選[1-2]。最佳分選粒度1～0.25 mm，粒度范圍越窄，分選效果越好[3-5]。因此，小于0.25 mm物料會隨精煤一起從TBS溢流流出，而小于0.25 mm物料中高灰細泥含量較大，從而影響粗精煤灰分。

(2)粗精煤經(jīng)過FX350×8旋流器組分級濃縮以及弧形篩脫水脫泥，分級濃縮旋流器屬于模糊分級設備，F(xiàn)X350濃縮旋流器的分級粒度范圍在 0.06～0.16 mm，分級效率一般；弧形篩使用初期分級效率較好，隨著使用時間越長，篩孔易出現(xiàn)堵塞、磨損現(xiàn)象，致使分級效果逐步變差，弧形篩分級效率降低，從而影響粗精煤灰分。

新元煤礦選煤廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，重介精煤與浮選精煤灰分均能控制在12%以內(nèi)，但粗精煤泥灰分不穩(wěn)定，通常在14%～18%，為保證總精煤灰分合格，只能降低重介主洗精煤灰分，從而導致總精煤產(chǎn)率下降。

3 粗煤泥技改方案

新元煤礦選煤廠為雙系統(tǒng)生產(chǎn)，2套系統(tǒng)基本一致。為徹底解決上述兩個問題，選煤廠于2021年4月對一期系統(tǒng)實施了疊篩技改工程，工程主要內(nèi)容是：使用2臺ZKJ1408-D5疊篩替換原有1臺FX350×8旋流器組+2臺弧形篩。目前一期系統(tǒng)已改造完畢，二期系統(tǒng)仍為分級濃縮旋流器+弧形篩工藝。為判斷技改后系統(tǒng)是否有效，在相同條件下，對2套系統(tǒng)粗煤泥分級情況進行對比，將TBS分選條件調(diào)一致，分選密度為1.3 g/cm3，頂水量135 m3/h。一期技改完成后的工藝流程如圖2所示。

圖2 新元煤礦選煤廠一期系統(tǒng)技改后粗煤泥分選工藝流程

3.1 二期弧形篩分級效果評定

從圖1粗煤泥分選工藝流程可以看出，TBS精煤與精煤磁選尾礦采用分級濃縮旋流器+弧形篩+離心機脫水脫泥，分級濃縮旋流器分級效率50%左右，但屬于模糊分級，旋流器底流夾細量無法控制；離心機具有一定脫泥作用，但主要作為脫水設備使用。因此粗精煤的脫泥主要以弧形篩為主。

通過對二期系統(tǒng)弧形篩入料、弧形篩篩上、弧形篩篩下進行取樣，烘干后進行試驗分析，并完成弧形篩的工藝效果評價。弧形篩的入料、篩上、篩下粒度組成分析見表1～表3；弧形篩分配曲線如圖3所示；弧形篩粒度特性曲線如圖4所示；工藝效果評價見表4。

表1 弧形篩入料粒度組成

由表1～表4數(shù)據(jù)可以看出：目前弧形篩篩分效率僅為20.54%，通過粒度0.78 mm，篩下大于0.5 mm跑粗35.6%，跑粗現(xiàn)象嚴重；篩上小于0.25 mm夾細量30.5%，篩上夾細量偏高；弧形篩篩上灰分21.81%，篩下灰分僅26.32%，灰分差異不明顯；同時，弧形篩的平均分配誤差達3.1。

表2 弧形篩篩上粒度組成

表3 弧形篩篩下粒度組成

表4 弧形篩工藝效果評價

圖3 弧形篩分配曲線

圖4 弧形篩分級粒度特性曲線

3.2 一期疊層細篩工藝效果評定

疊層高頻振動細篩，又稱疊層細篩、疊篩等，是一種依靠篩網(wǎng)高頻振動的振動力與物料本身的重力來實現(xiàn)物料高效分級的分級設備[6-8]。相較于弧形篩，疊層細篩具有以下優(yōu)勢。

(1)采用疊層設計，最大可實現(xiàn)五路并聯(lián)給料，占地面積小、處理能力大；

(2)增加重復造漿技術，提高篩分效率；

(3)篩框采用彈簧懸掛支撐，噪音小、功耗低、設備動負荷小；

(4)采用柔性聚氨酯篩網(wǎng)，開孔率高(35%～45%)，篩分效率高(70%～85%)，篩網(wǎng)耐磨防堵、使用壽命長[9-10]。

一期系統(tǒng)已技改完成，在TBS操作基本一致條件下，對疊篩入料、疊篩篩上、篩下進行取樣，烘干后進行試驗分析，并完成疊層細篩的工藝效果評價。疊層細篩的入料、篩上、篩下粒度組成分析見表5～表7；疊層細篩分配曲線見圖5；疊層細篩粒度特性曲線見圖5。

表5 疊篩入料粒度組成

表6 疊篩篩上粒度組成

表7 疊篩篩下粒度組成

圖5 疊層細篩分配曲線

圖6 疊層細篩分級粒度特性曲線

表8 疊層細篩工藝效果評價

根據(jù)表5～表8試驗數(shù)據(jù)及工藝效果評價可以看出：疊層細篩的篩分效率為78.85%，相較于弧形篩，篩分效率提升了58.31%。篩上物料夾細量(小于0.25 mm)6.81%，篩下跑粗量(大于0.25 mm)7.5%，通過粒度為0.48 mm，基本解決了篩下跑粗問題。篩上灰分降至11.89%，低于重介主洗12%，滿足生產(chǎn)需求，平均分配誤差與Ep值均有明顯下降。

通過對比弧形篩與疊層細篩的工藝效果評價，疊層細篩的分級效率明顯要高于弧形篩；疊層細篩的篩上夾細與篩下跑粗問題相較于弧形篩已有明顯改善；疊層細篩篩上灰分滿足現(xiàn)場需求。一期系統(tǒng)的技改項目已達到預期效果。

3.3 TBS分選效果優(yōu)化

目前，一期系統(tǒng)的疊層細篩在正常生產(chǎn)中，篩上灰分11%～12%，篩上物料給入煤泥離心機進一步脫水脫泥后，物料灰分10%～11%，目前主洗灰分12%以內(nèi)，因此將TBS分選密度從1.2 g/cm3調(diào)整至1.3 g/cm3，TBS底流灰分從30%～40%提升至50%～60%，TBS精煤產(chǎn)率也有明顯增加。

4 經(jīng)濟效益分析

TBS入料干煤泥量均為80 t/h左右，按照80 t/h進行計算；TBS溢流產(chǎn)率約為60%左右，按照60%進行計算，即TBS溢流產(chǎn)量為48 t/h；選煤廠日生產(chǎn)時間按照20 h進行計算。

4.1 疊篩經(jīng)濟效益分析(一期系統(tǒng))

篩上精煤經(jīng)濟效益：48 t/h×75.68%=36.33 t/h，36.33 t/h×20 h×1000元/t=72.65 萬元。

篩下精煤經(jīng)濟效益：48 t/h×24.32%=11.67 t/h，11.67 t/h×20 h×400 元/t=9.34 萬元。

疊篩單日總經(jīng)濟效益：72.65 萬元/d+9.34 萬元/d=81.99 萬元/d。

4.2 弧形篩單日經(jīng)濟效益分析(二期系統(tǒng))

篩上精煤經(jīng)濟效益：48 t/h×29.6%=14.21 t/h，14.21 t/h×20 h×700 元/t=19.89 萬元。

篩下精煤經(jīng)濟效益：48 t/h×70.4%=33.79 t/h，33.79 t/h×20 h×500 元/t=33.79 萬元。

弧形篩單日總經(jīng)濟效益：19.89 萬元+33.79 萬元=53.68 萬元

4.3 綜合經(jīng)濟效益分析

綜上所述，對比一期疊篩系統(tǒng)與二期弧形篩系統(tǒng)單日經(jīng)濟效益，可以得出：

81.99 萬元-53.68 萬元=28.31 萬元

一期系統(tǒng)通過煤泥精細分級改造(增加疊篩對粗煤泥進行精細分級)，較改造前單日可多創(chuàng)造經(jīng)濟效益約為28.31萬元，效益可觀，改造性價比較高。

5 結 語

新元煤礦選煤廠一期粗煤泥精細分級改造項目，有效解決了重介質(zhì)主洗精煤為粗精煤泥“背灰”的問題，技改后，粗精煤泥灰分與主洗重介質(zhì)精煤灰分基本相同；疊層篩有效脫除了TBS溢流中的高灰細泥，TBS分選密度可適當提高，降低了TBS尾礦跑煤，提升了TBS分選效率[11]；同時疊層篩還解決了原弧形篩篩下跑粗嚴重的問題，優(yōu)化了浮選入料粒度，大大提升了選煤廠綜合經(jīng)濟效益。