賈義強(qiáng)

(淮北礦業(yè)集團(tuán)公司 臨渙選煤廠，安徽 淮北235000)

臨渙選煤廠隸屬于淮北礦業(yè)集團(tuán)公司，是一座設(shè)計(jì)能力為3.00 Mt/a的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠，也是國(guó)家“八·五”重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目和寶鋼二期配套工程。經(jīng)過多次擴(kuò)能后，目前原煤處理能力達(dá)到16 Mt/a。該選煤廠6條生產(chǎn)線9個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)全部采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、浮選機(jī)浮選的聯(lián)合工藝。入選原煤來自淮北礦區(qū)7對(duì)生產(chǎn)礦井，煤種有肥煤、焦煤、1/3焦煤、氣煤、貧瘦煤等，原煤采用配煤或分煤種輪換入選方式。主導(dǎo)產(chǎn)品為“臨選”牌精煤，主要供國(guó)內(nèi)的中國(guó)寶武鋼集團(tuán)有限公司、馬鞍山鋼鐵股份有限公司等鋼廠和焦化廠使用。

該選煤廠原來采用XJN-14型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)對(duì)煤泥進(jìn)行浮選，由于該浮選機(jī)已經(jīng)老化，事故臺(tái)時(shí)不斷增多，設(shè)備處理能力嚴(yán)重下降，浮選劑用量居高不下，浮選精煤產(chǎn)率降低，嚴(yán)重制約選煤廠的正常生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)需要，對(duì)XJN-14型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而制造出新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。

1 優(yōu)化方案

該選煤廠浮選系統(tǒng)要求干煤泥處理能力為0.80 t/(m3·h)，礦漿處理量為9 m3/(m3·h)，單槽容積為14 m3，4槽總?cè)莘e為56 m3，設(shè)備充氣速率為1 m3/(m2·min)。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀和實(shí)際需要，對(duì)XJN-14型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，具體優(yōu)化方案[1-3]如下：

(1)將單驅(qū)動(dòng)刮泡系統(tǒng)優(yōu)化成雙驅(qū)動(dòng)刮泡系統(tǒng)，以降低設(shè)備事故臺(tái)時(shí)，提高生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性。

(2)在第二浮選槽與第三浮選槽之間增設(shè)一個(gè)中礦箱，用于控制槽內(nèi)液位，使第一、二浮選槽與第三、四浮選槽之間的最大落差小于200 mm，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單臺(tái)浮選機(jī)兩次分選，以提高設(shè)備分選效果，降低浮選劑用量。

(3)將入料管優(yōu)化成入料箱，以保證入料的平穩(wěn)性。

(4)將PVC刮料板優(yōu)化成不銹鋼刮料板，以提高刮料板的使用壽命。

(5)將尾礦閘板由人工旋轉(zhuǎn)手輪優(yōu)化成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便于職工操作。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 攪拌系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

攪拌系統(tǒng)葉輪選用上下雙傘形葉輪，暫定葉輪直徑D=800 mm。通過查表可知：攪拌系統(tǒng)葉輪線速度為8.90 m/s，自主設(shè)計(jì)大小皮帶輪，大皮帶輪直徑D1=980 mm，小皮帶輪直徑D2=212 mm，大小皮帶輪通過三角帶驅(qū)動(dòng)。依據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算有關(guān)參數(shù)，具體計(jì)算過程為：

(1)攪拌系統(tǒng)傳動(dòng)比I：

(2)攪拌系統(tǒng)葉輪轉(zhuǎn)速N：

(3)攪拌功率P:

P=1.60N3D5=22.48 (kW)。

(4)充氣量QA:

QA=0.075ND3=0.134(m3/s)。

(5)槽體當(dāng)量圓面積直徑DE:

(6)槽體深度H:

H=0.60+1.20D=1.56(m)。

(7)槽體容積V：

2.2 刮泡系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

根據(jù)SEW減速機(jī)選型手冊(cè)相關(guān)要求，選用R97DV100M4減速電機(jī)，減速比為59.92，功率為2.20 kW。計(jì)算出的輸出轉(zhuǎn)速N1=24.37 r/min，可以滿足需要。

2.3 技術(shù)參數(shù)的確定

(1)當(dāng)葉輪直徑D=800 mm時(shí)，槽體容積為13.96 m3，基本滿足單槽容積14 m3、4槽總?cè)莘e56 m3的要求。

(2)根據(jù)槽體當(dāng)量圓面積直徑DE和槽體容積V、槽體深度H，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)土建尺寸設(shè)計(jì)槽體，確定單槽尺寸為3 000 mm×3 000 mm×1 600 mm。

(3)根據(jù)計(jì)算得知，攪拌功率P=22.48 kW，電機(jī)選用6級(jí)電機(jī)，電機(jī)型號(hào)為YXn280S-6 ，功率為30 kW。

(4)根據(jù)計(jì)算得知，此次選用R97DV100M4減速電機(jī)，減速比為59.92，功率為 2.20 kW。

新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

3 新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)

3.1 結(jié)構(gòu)組成

新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)由入料箱、一次洗選槽體[4]、中礦箱、二次洗選槽體、尾礦箱、攪拌系統(tǒng)、刮泡系統(tǒng)、假底穩(wěn)流系統(tǒng)、放礦系統(tǒng)、液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)等10部分組成[3-5]，設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 工作原理

在浮選機(jī)工作過程中，礦漿與藥劑在礦漿準(zhǔn)備器內(nèi)混合，然后進(jìn)入第一浮選槽；葉輪旋轉(zhuǎn)在輪腔內(nèi)形成負(fù)壓[6]，使假底下側(cè)和槽內(nèi)的礦漿分別通過葉輪下上吸口進(jìn)入混合區(qū)[7-8]；攪拌電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過吸氣管吸入空氣；高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使礦漿和空氣充分混合，并產(chǎn)生大量大小不等的氣泡；在捕收劑作用下，疏水性的煤粒粘附在氣泡表面；在定子和紊流板作用下，礦化氣泡均勻地分布在槽體截面[6]，并上浮至液面，富集成泡沫層；精礦泡沫由刮板葉片刮至精礦槽；未被礦化的煤粒通過循環(huán)孔和上吸口進(jìn)入葉輪，再次混合、礦化和分離[6]；不易浮起的煤顆粒流經(jīng)下一浮選槽，重復(fù)上述過程；親水性的矸石顆粒不與氣泡結(jié)合，留在槽體底部，最后通過尾礦口排出。

4 應(yīng)用效果

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)正常時(shí)，在煤泥性質(zhì)基本相同的條件下，對(duì)新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的分選效果進(jìn)行分析。2018年11月30日夜班的試樣化驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)分選效果

由表2可知：在煤泥性質(zhì)相同的條件下，在浮選精煤灰分滿足要求的前提下，尾煤灰分由59.16%提高到65.43%，精煤產(chǎn)率也得到提高。

以東區(qū)入選量最大的許疃童亭煤泥為例，在入料灰分同為28%、精煤灰分同為11.50%時(shí)，原浮選機(jī)選出的浮選尾煤灰分約為60%，新浮選機(jī)選出的浮選尾煤灰分在65%以上，浮選精煤產(chǎn)率提高3.20個(gè)百分點(diǎn)，總精煤產(chǎn)率提高0.80個(gè)百分點(diǎn)。此外，由于新浮選機(jī)的攪拌、充氣、刮泡性能更好，浮選時(shí)藥劑用量減少，原浮選機(jī)的噸原煤藥劑用量約為0.23 kg/t，新浮選機(jī)的噸原煤藥劑用量約為0.20 kg/t。

5 結(jié)語(yǔ)

在新型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)使用后，崗位司機(jī)操作方便，能夠較好地掌控產(chǎn)品灰分，消除了浮選精煤灰分波動(dòng)大的不利影響，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，預(yù)計(jì)每年可為選煤廠創(chuàng)收近千萬(wàn)元。目前，該浮選機(jī)不但在臨渙選煤廠得到了使用，而且推廣到了兄弟單位渦北選煤廠，其使用效果也得到了充分肯定。原浮選機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和成功應(yīng)用，對(duì)其他浮選機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化有一定的借鑒意義。