任尚錦，孫 鶴，夏育才，任彥東，陳建中

(1.唐山開遠(yuǎn)科技有限公司，河北 唐山 063000；2.中國礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

山西省某淺槽重介質(zhì)選煤廠的尾礦熱值為7 590.88 kJ/kg，全硫?yàn)?.57%，含末煤較多，易自燃，多年來不得不與沙土混合后露天堆放。為了有效保護(hù)環(huán)境，同時回收尾礦中的有用資源，該選煤廠新上一套干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝。干選工藝包括4臺CFX12型差動式干選機(jī)和2臺TFX9型干法末煤跳汰機(jī)，并配置有測控功能的PLC系統(tǒng)集中控制，設(shè)計(jì)處理能力為300萬t/a。選出的精煤熱值為13.72 MJ/kg，全硫?yàn)?.96%，可作為電廠用煤；中煤熱值為6 215.66 kJ/kg，可作為燒磚用煤；最終矸石熱值為3 849.78 kJ/kg，可用于造地復(fù)田。工藝總投資1 203.1萬元，總配電2 143 kW，運(yùn)行成本3.41元/t。

1 入選尾礦特性分析

入選尾礦原料熱值高達(dá)7 590.88 kJ/kg，含有高密度的高嶺土、白矸、黑矸、黑矸夾煤，還有熱值大于16.72 MJ/kg的混煤。不同粒度和密度的尾礦，其含量、熱值等差別較大，詳見篩分浮沉試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

從表2可以計(jì)算得出，小于1.80 kg/L密度級的熱值為19 972.04 kJ/kg，產(chǎn)率為10.26%，這是應(yīng)該回收的部分；大于1.80 kg/L密度級的熱值為5 931.42 kJ/kg，如果進(jìn)行解離，也許能回收一部分有用成分。

2 干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝流程

干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝流程如圖1所示。原料(小于150 mm) 進(jìn)分級破碎機(jī)破碎，破碎機(jī)出料(小于30 mm)由刮板機(jī)分別給入4臺CFX12型差動式干選機(jī)分選，選出粗精煤、中煤、矸石、粉煤4種產(chǎn)品。其中粗精煤用10 mm弛張篩分級，大于10 mm的粗粒精煤由環(huán)錘式破碎機(jī)破碎到小于10 mm粒級，與弛張篩下小于10 mm粒級物料合并，送入2臺TFX9型干法末煤跳汰機(jī)再選，得到再選精煤和再選中煤。粉煤和再選精煤構(gòu)成最終精煤，主選中煤和再選中煤構(gòu)成最終中煤，主選矸石為最終矸石。

3 干選設(shè)備主要結(jié)構(gòu)及分選原理

3.1 智能差動式干選機(jī)

差動式干選機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由新型差動式激振器(包括傳動臂、連接裝置、電機(jī))、分選床面、機(jī)架、懸掛提升系統(tǒng)(包括電動提升裝置、鋼絲繩)、床面調(diào)坡裝置、鼓風(fēng)筒、集塵罩、風(fēng)室等組成。

1—傳動臂；2—新型差動式激振器；3—鼓風(fēng)筒；4—連接裝置；5—電機(jī)；6—鋼絲繩；7—機(jī)架；8—分選床面；9—集塵罩；10—懸掛提升系統(tǒng)；11—床面調(diào)坡裝置；12—風(fēng)室圖2 差動式干選機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)示意

CFX-12×4型差動式干選機(jī)成套設(shè)備由4臺CFX-12型差動干選機(jī)對稱布置而成(如圖3所示)，每個分選床的上部設(shè)有集塵罩，形成獨(dú)立的除塵系統(tǒng)。粗粒煤塵由旋風(fēng)除塵器除塵后，清潔氣體引回供干選風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)，形成閉路循環(huán)，避免造成粉塵外溢；另一部分較細(xì)煤塵由布袋除塵器收集，除塵后的清潔氣體由引風(fēng)機(jī)排入大氣。干選機(jī)裝配了智能密度測控系統(tǒng)，在監(jiān)測含矸率的同時，還通過PLC控制調(diào)節(jié)干選機(jī)的給料量、供風(fēng)量、分選床頻率等參數(shù)。

圖3 CFX-12×4型差動式干選機(jī)成套設(shè)備示意

智能差動式干選機(jī)的工作原理：激振器與分選床面以一定角度連接形成分選床，激振器帶動床面產(chǎn)生前進(jìn)慢、后退快的差動振動；原煤由上部料倉通過溜槽進(jìn)入給料機(jī)，由給料機(jī)均勻給入分選床，分選床底部有空氣室，通過鼓風(fēng)筒與鼓風(fēng)機(jī)連通；分選床上的原煤在其底部上升氣流和分選床機(jī)械振動力的作用下逐漸分層；在床面隔條的阻擋下，密度較輕的煤逐漸上浮，由分選床的側(cè)面排入精煤溜槽，密度較大的物料則沉入床層中、底部，逐步移動到中煤溜槽，床面尾部排入料到矸石溜槽。

智能差動式干選機(jī)技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3 CFX型智能差動式干選機(jī)技術(shù)參數(shù)

由表3可以看出：智能差動式干選機(jī)處理能力較大，處理粒度范圍寬，分選效果較好，能耗較低。

3.2 智能干法末煤跳汰機(jī)

TFX-9型干法末煤跳汰機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖4所示：主要由機(jī)架、懸掛裝置、分選床、攤平裝置、集塵罩、激振器(八級振動電機(jī))、可調(diào)風(fēng)室、脈動供風(fēng)裝置、卸料裝置、入料裝置組成。床體由矩形床箱、人工均勻布風(fēng)篩板、上下篩板間分隔小箱體、中間托球小篩板、小箱體對應(yīng)聯(lián)接可調(diào)小風(fēng)室組成。床體同時也聯(lián)接激振器、攤平裝置、分料器、卸料裝置。分選床通過柔性懸掛裝置懸掛在機(jī)架上，入料裝置和集塵罩也固定在機(jī)架上，脈動供風(fēng)裝置與分選床風(fēng)室通過軟聯(lián)接方式聯(lián)接。攤平裝置固定在分選床體內(nèi)，以保證被選物料在床面上分布均勻。所有配套設(shè)備均通過變頻器驅(qū)動。

1—機(jī)架；2—懸掛裝置；3—分選床；4—攤平裝置；5—集塵罩；6—激振器(八級振動電機(jī))；7—可調(diào)風(fēng)室；8—脈動供風(fēng)裝置；9—卸料裝置；10—入料裝置圖4 干法末煤跳汰機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)示意

TFX-9×2型干法末煤跳汰機(jī)成套設(shè)備由2臺TFX-9型干法末煤跳汰機(jī)成套對稱布置而成(見圖5)，主要包括：干法末煤跳汰機(jī)主機(jī)，給料系統(tǒng)，供風(fēng)系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，集塵卸灰系統(tǒng)，排料系統(tǒng)等，是一個完整的干法分選系統(tǒng)。由于末煤粒度小，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵較多，為避免篩下空氣室中粉塵堵塞篩孔，采用供開路脈動清風(fēng)，保證風(fēng)路暢通。除塵系統(tǒng)采用旋風(fēng)除塵器、脈沖布袋除塵器及引風(fēng)機(jī)串聯(lián)開路除塵工藝，保證系統(tǒng)粉塵排放，除塵效果達(dá)到17 mg/m3。設(shè)備安裝有密度測控系統(tǒng)，在監(jiān)測含矸率的同時，由PLC控制調(diào)節(jié)干法末煤跳汰機(jī)的給料量、供風(fēng)量、分選床頻率、分選床縱向角度、卸料量等參數(shù)。

圖5 TFX-9×2型干法末煤跳汰機(jī)成套設(shè)備示意

干法末煤跳汰機(jī)分選原理：當(dāng)細(xì)粒級混合物料進(jìn)入分選床后，在分選床的振動和分選床底部鼓入的上升脈動氣流的共同作用下，物料逐漸松散分層，密度較大的重物料逐漸沉入床層底部，密度較小的輕物料逐漸浮到床層的上部，在適宜的跳汰過程中，逐漸形成穩(wěn)定的床層；分選床底部卸料裝置將沉積在床層底部的重物料排出，其他物料則隨著分選床的振動進(jìn)入下一工序，經(jīng)過兩次底部卸料后得到的最終產(chǎn)品為中煤2、中煤1和精煤(如圖4所示)。

干法末煤跳汰機(jī)特征參數(shù)如表4所示。

表4 TFX-9×2型干法末煤跳汰機(jī)特征參數(shù)

從表4可以看出，入料粒度小，外水大，設(shè)備適應(yīng)能力強(qiáng)；分選可能偏差小，數(shù)量效率高，分選效果好；單位面積處理能力大，TFX-9×2型干法末煤跳汰機(jī)處理能力可達(dá)300 t/h；能耗低，僅為塊煤風(fēng)選的1/3以下，噸煤耗電僅1.08 kW·h。

4 分選效果

4.1 差動式干選機(jī)的分選效果

差動式干選機(jī)的實(shí)際分選技術(shù)指標(biāo)見表5。從表5可以出，塊精煤熱值為10 587.94 kJ/kg，煤塵熱值為13 961.20 kJ/kg，中煤熱值為6 211.48 kJ/kg，最終矸石熱值為3 849.78 kJ/kg，分選效果較好。

表5 差動式干選機(jī)分選技術(shù)指標(biāo)

注：排放濃度為6.45 mg/m3。

4.2 干法末煤跳汰機(jī)分選效果

干法末煤跳汰機(jī)實(shí)際分選技術(shù)指標(biāo)見表6。

表6 干法末煤跳汰機(jī)分選技術(shù)指標(biāo)

備注：排放濃度為17 mg/m3。

從表6可以看出，精煤熱值13 706.22 kJ/kg，全硫0.88%。

4.3 干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝綜合效果

干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝綜合效果見表7。

表7 干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝綜合效果表

從表7可看出，淺槽重介質(zhì)選煤廠的尾礦，經(jīng)過干法塊、末聯(lián)合工藝分選后，精煤產(chǎn)率為29.01%，熱值為13 718.76 kJ/kg，全硫?yàn)?.96%，可達(dá)到電廠的用煤要求(熱值大于12 540.00 kJ/kg，全硫小于1%)。中煤產(chǎn)率為30.23%，熱值為6 215.66 kJ/kg，可作為燒磚燃料。尾煤產(chǎn)率為40.76%，熱值為3 849.78 kJ/kg，可用于筑路或復(fù)田。

5 經(jīng)濟(jì)分析

干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝分選尾礦系統(tǒng)總投資1 203.1萬元，投資4.01元/t ，耗電3.00 kW·h/t，運(yùn)行成本3.41元/t，精煤運(yùn)行成本11.75元/t。投資分解情況見表8，運(yùn)行成本分解情況見表9。

表8 投資分解情況

表9 運(yùn)行成本分解情況

注：合計(jì)成本：3.41=2.85+1.35×0.4146。

6 結(jié) 論

利用干法塊、末煤聯(lián)合分選工藝，以智能干法末煤跳汰機(jī)和智能差動式干選機(jī)作為分選設(shè)備，將淺槽重介質(zhì)選煤廠選后尾礦處理成適銷對路的多種產(chǎn)品是可行的。實(shí)際分選效果表明，采用該工藝不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有充分回收煤炭資源、降低生產(chǎn)排污費(fèi)用、減輕環(huán)境污染等社會效益。

(1)工藝流程合理。大顆粒物料用差動干選機(jī)分選，小顆粒物料用干法末煤跳汰機(jī)分選，各自分選作業(yè)充分發(fā)揮作用；干選工藝系統(tǒng)由PLC自控，自動化程度高。

(2)干選設(shè)備先進(jìn)。智能型差動式干選機(jī)、智能型干法末煤跳汰機(jī)屬于新型分選設(shè)備，分別

配置密度測控系統(tǒng)，能自動調(diào)節(jié)干選相關(guān)參數(shù)。

(3)除塵系統(tǒng)匹配。差動干選機(jī)排塵濃度6.45 mg/m3，干法末煤跳汰機(jī)排塵濃度17 mg/m3。

(4)分選效果好。入選原料為重介質(zhì)淺槽選后尾礦，熱值為7 590.88 kJ/kg；分選后的精煤產(chǎn)率29.01%，熱值13 718.76 kJ/kg，可作為電廠用煤；中煤產(chǎn)率30.23%，熱值6 215.66 kJ/kg，可作為燒磚燃料；矸石產(chǎn)率40.76%，熱值3 849.78 kJ/kg，可用于筑路或復(fù)田。

(5)經(jīng)濟(jì)效益好。系統(tǒng)總投資1 203.1萬元，噸煤投資4.01元；總配電功率 2 143 kW，噸煤電耗3.00 kW·h；運(yùn)行成本3.41元/t，精煤運(yùn)行成本11.75元/t。