胡丙升

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司， 河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

蔚州礦業(yè)公司崔家寨煤礦是河北蔚縣礦區(qū)率先建設(shè)的第一對大型礦井，原煤牌號為長焰煤，矸石含量較大，灰分在20%左右，外在水分在11%左右；由于原煤中的矸石易泥化，經(jīng)多方考察與比選，最終選用FX-12型干選機(jī)對原煤進(jìn)行分選，以達(dá)到降灰提質(zhì)的目的。崔家寨選煤廠是崔家寨煤礦的配套選煤廠，設(shè)計(jì)能力為1.80 Mt/a，主選工藝是以FX-12型干選機(jī)為核心設(shè)備的干法選煤工藝，主導(dǎo)產(chǎn)品為精煤，作為動(dòng)力煤銷售、使用。

在選煤工藝設(shè)計(jì)過程中，充分利用原工業(yè)場地，將干選系統(tǒng)(按雙系統(tǒng)設(shè)計(jì))作為一個(gè)單獨(dú)的分選系統(tǒng)，與原篩分、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)相對獨(dú)立，并與原篩分車間緊密結(jié)合。篩后原煤進(jìn)入干選系統(tǒng)分選，精煤經(jīng)原裝車系統(tǒng)裝車后銷售，從而保證干選系統(tǒng)的完整性和靈活性。

1 FX-12型干選機(jī)

1.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

FX-12型干選機(jī)(圖1)主要由分選床、振動(dòng)源、風(fēng)室、機(jī)架、調(diào)坡裝置組成，分選床是完成精煤、中煤、矸石三者分離的工作平臺，振動(dòng)源是為分選床持續(xù)振動(dòng)提供動(dòng)力的部件，風(fēng)室是為分選床提供穩(wěn)定風(fēng)量和風(fēng)壓的密閉結(jié)構(gòu)，調(diào)坡裝置是用來調(diào)節(jié)物料排出速度的裝置[1-2]；機(jī)架用于支撐分選床和振動(dòng)源的底座，以保證分選床振動(dòng)的平穩(wěn)性和連續(xù)性。

干選機(jī)通過振動(dòng)力和風(fēng)力的共同作用使床層松散，并使礦粒實(shí)現(xiàn)按密度分層；在不同的區(qū)段內(nèi)，既有自生介質(zhì)(粉煤)與空氣形成的混合介質(zhì)分選作用(在精煤段)，又有顆粒相互作用的浮力效應(yīng)(在中煤與矸石段)，二者的聯(lián)合作用形成了一種不同于其他分選設(shè)備的綜合分選機(jī)理[4-8]。

1—分選床；2—振動(dòng)源；3—風(fēng)室；4—機(jī)架；5—調(diào)坡裝置

在干選機(jī)工作時(shí)，入選原煤通過振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)入有一定縱向和橫向傾角的分選床，同時(shí)振動(dòng)源帶動(dòng)分選床振動(dòng)。分選床的床面下側(cè)布置有若干個(gè)可以控制風(fēng)量的風(fēng)室，空氣通過離心鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入風(fēng)室，并穿過床面風(fēng)孔向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)作用于待選原煤。在振動(dòng)力和風(fēng)力的共同作用下，原煤逐漸松散并按密度分層，即密度小的物料位于上層，密度大的物料位于下層。由于分選床的橫向坡度較大，上層煤在重力作用下進(jìn)入下一條平行溝槽再選，經(jīng)平行溝槽多次分選后，精煤首先從精煤排料端排出；矸石、黃鐵礦等高密度物料沉入槽底，然后逐漸移動(dòng)到矸石排料端并排出，整個(gè)分選過程完成。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

從設(shè)備結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場應(yīng)用情況分析，F(xiàn)X-12型干選機(jī)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

(1)排料角度可調(diào)。排料角度分為橫向角度和縱向角度，橫向角度的調(diào)節(jié)范圍為3°～10°，縱向角度的調(diào)節(jié)范圍為4°～11°。橫向角度決定精煤和中煤的排出速度，橫向角度越大，精煤和中煤的排出速度越快；反之，二者的排出速度越慢?？v向角度決定矸石的排出速度，縱向角度越大，矸石的排出速度越慢；反之，其排出速度越快。

(2)振動(dòng)頻率可調(diào)。該型干選機(jī)采用變頻器控制振動(dòng)頻率，而振動(dòng)頻率的大小決定設(shè)備處理能力。當(dāng)入選原煤矸石含量大時(shí)，減小振動(dòng)頻率，可使物料得到充分分選，從而保證分選效果；當(dāng)入選原煤矸石含量小時(shí)，增大振動(dòng)頻率，可在保證分選效果的同時(shí)提高處理能力，從而有效解決設(shè)備分選效果與處理能力之間的矛盾。

(3)物料拋擲角度可調(diào)。由于其采用四連桿鉸接運(yùn)動(dòng)方式，而連桿的傾斜角度通過連桿下方的滑塊調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以有效調(diào)整分選床的傾斜角度。在待選原煤進(jìn)入分選床后，可根據(jù)分選效果及時(shí)調(diào)節(jié)分選床的傾斜角度，以確定最佳拋擲角度，從而達(dá)到最佳分選效果。

(4)篩板設(shè)計(jì)合理。分選床床面選用耐磨拼接橡膠篩板，其為階梯形狀，并布置有上小下大的錐形風(fēng)孔，有利于物料在床面向前運(yùn)動(dòng)，也便于維護(hù)和更換；另外，橡膠篩板自身會(huì)產(chǎn)生二次振動(dòng)，可使粘濕物料不易粘附，其有一定的自清潔能力。

(5)適應(yīng)能力強(qiáng)，分選精度高。采用可調(diào)的托架、轉(zhuǎn)動(dòng)架、彈性連桿等機(jī)構(gòu)，不但使分選床的橫向、縱向傾角可調(diào)，而且使入料端和出料端的振動(dòng)方向角可調(diào)，在保證設(shè)備處理能力的同時(shí)，提高了其對各種煤質(zhì)原煤的適應(yīng)能力和分選精度。

(6)床面隔條高度大，基礎(chǔ)所受沖擊小。分選床面隔條的最大高度在300 mm左右，能夠保證床面物料厚度較大，而物料厚度較大時(shí)有利于分選。設(shè)計(jì)中選用的兩自由度振動(dòng)模型和激振力抵消裝置，在保證分選床振動(dòng)滿足要求的同時(shí)，確保主機(jī)對基礎(chǔ)的沖擊大大下降。

1.3 技術(shù)參數(shù)

FX-12型干選機(jī)的處理能力為120 t/h，入料粒度上限可達(dá)120 mm，能夠最大限度地保證塊煤率；其對待選原煤水分要求不嚴(yán)格，在原煤外在水分為11%時(shí)也能有效分選。此外，該設(shè)備的振動(dòng)頻率、排料角度、拋擲角度可根據(jù)分選需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，對不同煤質(zhì)的原煤適應(yīng)性強(qiáng)。

FX-12型干選機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：

參數(shù)

數(shù)值

處理能力/(t·h-1)

120

入料粒級/mm

0～120

入料外水/%

11

振動(dòng)頻率/(次·min-1)

310～420

橫向角度/(°)

3～10

縱向角度/(°)

4～11

拋擲角度/(°)

0～2

2 原煤特征與分選效果

2.1 原煤特征

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對崔家寨選煤廠的入選原煤進(jìn)行采樣，有效煤樣共有三組，其化驗(yàn)結(jié)果(表1)說明：煤樣粒度范圍均在0～120 mm之間，滿足干法分選對入料的粒度要求；水分、灰分均不高，水分平均值在11%左右，灰分平均值為20%，矸石含量在10%左右；煤樣的可選性為中等可選。

表1 原煤特征

2.2 分選效果

在FX-12型干選機(jī)運(yùn)行正常后，分別對其入料和產(chǎn)品采樣，并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對樣品進(jìn)行化驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 FX-12型干選機(jī)入料與產(chǎn)品化驗(yàn)結(jié)果

由表2可知：在排出純矸時(shí)，矸石灰分為82.45%，產(chǎn)率為6.01%；精煤產(chǎn)率為93.99%，灰分為17.41%，比原煤灰分低3.91個(gè)百分點(diǎn)。在排出低灰精煤時(shí)，矸石灰分為52.10%，產(chǎn)率為19.28%；精煤產(chǎn)率為80.72%，灰分為11.44%，比原煤低7.84個(gè)百分點(diǎn)。從兩組數(shù)據(jù)來看，F(xiàn)X-12型干選機(jī)分選效果良好。

3 分選效果評價(jià)

按照GB/T 15715—2014《煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法》[9]規(guī)定，對FX-12型干選機(jī)的分選效果進(jìn)行評價(jià)。在給料速度正常的條件下，采用數(shù)量效率對其進(jìn)行評價(jià)，其計(jì)算式如下:

式中:ηe為數(shù)量效率，%；γp為精煤實(shí)際產(chǎn)率，%；γt為精煤理論產(chǎn)率，%。

崔家寨選煤廠的原煤可選性曲線如圖2所示。由圖2可知：當(dāng)要求精煤灰分為11.44%時(shí)，精煤理論產(chǎn)率為87.58%，理論分選密度為1.86 g/cm3，δ±0.1含量為2.58%，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出的數(shù)量效率為92.17%，說明分選效果良好。

圖2 原煤可選性曲線

根據(jù)GB/T 16417—2011《煤炭可選性評定方法》要求，需要扣除<1.50 g/cm3密度級含量，此時(shí)δ±0.1含量為14.82%，其為中等可選煤。根據(jù)該型干選機(jī)在現(xiàn)場的應(yīng)用情況，對于易選煤和中等可選煤，其I值范圍在0.08～0.17之間；通過對該選煤廠原煤和產(chǎn)品化驗(yàn)、計(jì)算可知，該設(shè)備的I值為0.15，在不完善度的經(jīng)驗(yàn)值范圍之內(nèi)。

4 結(jié)語

干法選煤工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，分選過程無需水，適用于干旱、缺水、高寒地區(qū)煤炭及易泥化煤炭分選。隨著我國煤炭開發(fā)戰(zhàn)略的西移，干法選煤技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。FX-12型干選機(jī)對原煤適應(yīng)性強(qiáng)，可調(diào)節(jié)參數(shù)多，在煤炭干法分選中應(yīng)用廣泛。FX-12型干選機(jī)在崔家寨選煤廠投入運(yùn)行后，分選效果良好，拓寬了煤炭產(chǎn)品銷售渠道，為企業(yè)提產(chǎn)創(chuàng)收提供了有力保障。

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[9] 中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì).煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法：GB/T15715—2014[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.