田盼盼

（山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責任公司，山西 晉城048200）

引言

隨著我國科學技術水平的不斷提升，煤礦領域也得到了很好的發(fā)展，在這樣的背景下，我國選煤技術水平也在快速發(fā)展[2]。選煤技術由傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展逐漸轉變成為個性化發(fā)展，例如煤泥浮選技術、重介旋流器分選技術等選煤技術，并在實踐應用中取得了良好的效果[3-4]。在選用不同的設備實現(xiàn)上述選煤工藝時，設備的種類不同、性能不同，導致最終的選煤結果和效率存在較大差異[5]。如果設備選擇不合理，導致的結果就是選煤廠的生產成本高、能源消耗大，限制選煤廠經(jīng)濟效益的進一步提升。粗煤泥分選技術目前相對成熟，基于干擾床分選機實現(xiàn)該工藝表現(xiàn)出了很好的效果[6]。

1 選煤廠概況

某選煤廠設計的生產能力為每年3 Mt，選煤廠在設計投產階段并沒有使用干擾床分選機設備。粒度在0.5～1 mm的物料通過無壓三產品重介進行分選，粒度在0.5 mm以下的物料通過浮游選煤工藝進行分選。但最近幾年以來，煤礦原料中末煤含量在逐漸提升，使得粒度不超過1 mm的煤礦物料比例達到了30%左右，嚴重影響了無壓三產品重介分選質量和效果，粗煤泥并沒有得到充分利用，分選中使用的介質增多，使得選煤廠生產成本增高，對選煤廠的經(jīng)濟效益造成了非常不利的影響。為了改變上述的不利局面，近年來對選煤廠中的工藝和設備進行了升級改造，從國外引進了先進的干擾床分選機設備投入使用，顯著降低了工作人員的勞動強度，設備的故障率較低，分選效果和質量都得到了很好的改善。

2 干擾床分選機的基本結構及其工作過程分析

2.1 干擾床分選機基本結構

如圖1所示為干擾床分選機的基本結構示意圖，從圖中可以看出，干擾床分選機的結構相對復雜，由多個結構件構成。該設備可以根據(jù)選煤廠實際情況對分選密度進行自動調整，實現(xiàn)低密度分選。干擾床分選機生產成本較低，且在廠房中占據(jù)的空間較小。

圖1 干擾床分選機基本結構

干擾床分選機在工作時，從底部上升水流管通入水流，從入料井中投入物料。設備基本工作原理是利用入料中不同物質的密度差異，使得其在上升水流的干擾作用下具有不同的沉淀特征和規(guī)律，最終實現(xiàn)分選。如果物料中包含的物質密度相對較大，其下降速度大于水流上升速度時，這部分物質最終會沉入設備底層，然后從底流排放口流出，形成尾礦。當物質下降速度與水流上升速度相同時，會在干擾床分選機的下部位置構建分選床層，物質在設備內部保持動態(tài)穩(wěn)定。當物質下降速度比水流上升速度相對較小時，物質會隨著水流上升至設備的頂層，從溢流槽中流出，得到的是精礦。基于以上操作可以實現(xiàn)煤礦中不同物質的有效分離，具有很高的工作效率。

2.2 干擾床分選機的工作流程

水流在持續(xù)壓力作用下，從上升水流管中進去設備，并通過洗水分配室進行分配，使得水流能夠均勻地作用在擾動板中。煤礦物料從入料井中投入，在重力作用下發(fā)生下沉，物料中包含的物質具有不同的密度，物質密度越大其下沉速度越快。相反的，物質密度越小，其下沉速度也越小。在上升水流的作用下，物料中包含的不同密度物質可以實現(xiàn)分層。密度較小的物質從設備上層的溢流槽中流出，而密度較大的物質則沉入設備底部從底流排放口流出。設備內部設置有密度傳感器，作用是對設備內的物質密度進行檢測。傳感器與PID控制器直接連接，檢測結果直接輸入到控制器中進行分析處理。如果檢測發(fā)現(xiàn)設備內的物質密度超過了系統(tǒng)設定的閾值，控制器下達指令將底流排放閥開啟，將高密度物質排出，此后設備內的物質密度降低，閥門關閉。

基于以上分析可知，干擾床分選機的分選效果主要受到三方面因素的影響。第一，煤礦物料密度。大量的理論和實踐經(jīng)驗都表明，入料的粒度控制在0.25～1 mm范圍內，即入料粒度最大值和最小值之間的比例為4:1時，可以取得較好的分選效果。當入料粒度范圍太大時，精礦可能會受到尾礦的污染，使精礦純度降低。第二，煤礦物料濃度。干擾床分選機的分選效果會在很大程度上受到入料濃度的影響，如圖2所示為不同的入料濃度時對應的分選效果。第三，上升水流的速度和流量。上升水流的速度和流量會對設備的分選效率產生重要影響，在實踐中如果水流濃度太大時，則應當適當添加水流實現(xiàn)對濃度的稀釋，水的濃度控制在25 g/L時最優(yōu)。

圖2 入料濃度對產品灰分和分選效率的影響情況

3 干擾床分選機的實踐應用效果研究

3.1 升級改造后的粗煤泥分選系統(tǒng)

如圖3所示為升級改造后的粗煤泥分選工藝流程簡圖。在原有的分選工藝中，粗煤泥分選機得到的物料直接進入干擾床分選機，但內部包含有很多粒度不超過0.35 mm的細煤泥，會降低干擾床分選機的工作效率。為解決該問題，在物料進入干擾床分選機前，首先利用分級旋流器對其進行處理，通過這樣的方式降低了物料中粒度不超過0.35 mm的細煤泥含量，使得進入干擾床分選機的物料濃度和粒度都相對更加穩(wěn)定。經(jīng)過干擾床分選機處理后尾流作為尾礦排掉，溢流進一步通過弧形振動篩進行處理后可以得到精礦。上述的粗煤泥分選系統(tǒng)與傳統(tǒng)的工藝相比較而言存在顯著的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在兩個方面。第一，浮選的入料量得到了有效的降低；第二，有效降低了生產成本，提升了生產效率，達到了節(jié)能減排的效果。

圖3 選煤廠干擾床分選機粗煤泥分選工藝簡圖

3.2 干擾床分選機的實踐應用效果

3.2.1 精煤產率得到顯著提升

選煤廠中干擾床分選機設備在安裝調試完成投入使用后，對其實際應用效果進行了實驗研究，同時對精礦和尾礦相關指標進行了檢測。結果表明，在入料粒度為0～1.5 mm，灰分為20.47%的情況下，得到的尾礦產率和灰分分別為20.68%和58.33%，精礦產率和灰分分別為79.32%和12.13%。干擾床分選機的使用使得選煤綜合效率達到了93.98%，不完善度I值為0.14。以上數(shù)據(jù)表明干擾床分選機工藝的使用，使得選煤廠的工藝達到了非常高的水平。

對精礦中的粒級進行進一步統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，粒級在0.125～0.5 mm的物料比例為44.5%左右，說明干擾床分選機設備對于粒級在0.125～0.5 mm的物料具有非常高的回收效果，使得浮選系統(tǒng)的回收壓力得到了有效緩解。精礦產品的灰份大約在12%～13%左右，對精礦產品的質量指標基本沒有影響。尾礦產品中的灰分超過60%且保持穩(wěn)定，表明干擾床分選機具有相對較好的分選效果。

3.2.2 取得了很好的經(jīng)濟效益

選煤廠對粗煤泥分選系統(tǒng)進行升級改造，在物料進入干擾床分選機前利用分級旋流器進行預處理。使得重介系統(tǒng)中的煤泥量降低，分選效果更好，降低了中煤的損失，選煤過程中的介質使用量減少了很多。干擾床分選機的使用使得分選精度得到顯著提升，降低了粗精煤泥的浪費現(xiàn)象。經(jīng)過初步統(tǒng)計，進行升級改造后，選煤廠中每年增加生產的精煤數(shù)量約為3萬t，精煤的價格按照950元/t進行計算，則可以為選煤廠增加大約2 850萬元的收益。介質的使用方面，以每分選1 t原煤減少1 kg介質進行計算，假設選煤廠每年入選的原煤為300萬t，介質價格按照640元/t計算，則可以計算得到選煤廠每年可以節(jié)約的介質費用為192萬元。此外，干擾床分選機的使用還有效降低了工作人員的勞動強度?；谏鲜龇治隹芍?，干擾床分選機在選煤廠中的實踐應用為煤礦企業(yè)創(chuàng)造了非常好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 結語

選煤廠中的粗煤泥處理工藝會對選煤效率和質量產生重要影響，目前不管是選煤廠還是科研單位都非常重視對粗煤泥處理工藝的分析和研究。干擾床分選機是當前階段比較先進的選煤設備，該設備的選用能夠顯著改善粗煤泥分選工藝，以及有效提升選煤效率和質量?；诒疚姆治觯蓴_床分選機在選煤廠中的實踐應用結果發(fā)現(xiàn)，精煤的產量和質量均有了顯著提升，質量達到了先進水平，為選煤廠創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。