蔣孝勇， 紀(jì)東東

(1.山東能源臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山東 臨沂 276000；2.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；3.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

山東能源集團(tuán)煉焦精煤選煤廠不斷深化選煤精細(xì)化管理，對提高選煤廠精煤產(chǎn)率和精煤質(zhì)量要求愈發(fā)嚴(yán)格。粗精煤泥的分選回收環(huán)節(jié)是選煤廠生產(chǎn)技術(shù)管理的重點(diǎn)之一。隨著裝備制造技術(shù)的進(jìn)步，新型高性能設(shè)備不斷應(yīng)用在粗精煤泥的分選回收環(huán)節(jié)，推進(jìn)了粗精煤泥分選回收工藝優(yōu)化，脫除了高灰細(xì)泥，提高了精煤產(chǎn)率。三質(zhì)體高頻篩在粗精煤泥脫除高灰細(xì)泥和脫水環(huán)節(jié)應(yīng)用效果顯著，在多座選煤廠取得了較好的應(yīng)用效果，助推選煤廠“煤泥減量化洗選”發(fā)展[1]。該設(shè)備設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，煤泥水在篩面上進(jìn)行的是高頻振動和跳汰分選的復(fù)合過程，高灰細(xì)泥和水優(yōu)先透篩，起到有效預(yù)脫水和脫泥降灰作用。設(shè)備性能穩(wěn)定、節(jié)能效果顯著，利于實(shí)現(xiàn)智能化控制。

山東能源臨沂礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司彭莊煤礦選煤廠入選原煤可選性在中等可選與較難選之間變化，入選原煤中的矸石易泥化，粗煤泥分選采用煤泥重介分選工藝，精煤磁尾中<0.1 mm粒級的高灰細(xì)泥含量多，為了有效脫除高灰細(xì)泥，原設(shè)計(jì)采用EVOSB302060型氣動擊打振動翻轉(zhuǎn)弧形篩進(jìn)行兩級篩分對精煤磁尾進(jìn)行脫水降灰，工藝復(fù)雜，設(shè)備部件更換頻繁，檢修工作量大，存在篩面跑水，篩上粗精煤泥灰分偏高，造成主選精煤“背灰”，導(dǎo)致了精煤損失，且設(shè)備不能適應(yīng)選煤廠減員提效和智能化發(fā)展的需要，亟需進(jìn)行升級改造。經(jīng)過調(diào)研后，彭莊選煤廠確定采用三質(zhì)體高頻篩取代氣動擊打振動翻轉(zhuǎn)弧形篩對精煤磁尾進(jìn)行回收。

1 選煤工藝

彭莊選煤廠是臨沂礦業(yè)集團(tuán)菏澤煤電有限公司彭莊煤礦下轄選煤廠，地處山東省菏澤市鄆城縣張營鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)能力為1.50 Mt/a，生產(chǎn)工藝為：動篩排矸+預(yù)先不脫泥無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選+粗煤泥重介分選+細(xì)煤泥浮選。選煤廠入選原煤煤種為優(yōu)質(zhì)氣煤，主要產(chǎn)品為八級精煤(灰分<9.00%，全水分<9.00%)，精煤產(chǎn)品作為煉焦配煤銷往焦化企業(yè)，彭莊選煤廠工藝原則流程如圖1所示。

圖1 彭莊選煤廠工藝原則流程

精煤脫介篩下合格介質(zhì)經(jīng)煤泥重介質(zhì)旋流器分選后的溢流及精煤脫介篩下稀介經(jīng)過磁選機(jī)分選，磁選機(jī)分選后的非磁性尾礦即為精煤磁選尾礦(以下簡稱為精煤磁尾)。精煤磁尾首先進(jìn)入一級弧形篩(篩孔直徑為0.3 mm)脫除水分和細(xì)粒級物料，一級弧形篩篩上產(chǎn)品為二級弧形篩(篩孔直徑為0.3 mm)的入料，一級弧形篩篩下產(chǎn)物同二級弧形篩篩下產(chǎn)物一起進(jìn)入浮選系統(tǒng)，二級弧形篩篩上產(chǎn)物為煤泥水系統(tǒng)的粗精煤泥，直接通過煤泥離心機(jī)脫水處理，離心脫水產(chǎn)品作為精煤產(chǎn)品，離心機(jī)離心液則返回一級弧形篩，實(shí)現(xiàn)離心液“小循環(huán)”，避免離心液“跑粗”現(xiàn)象發(fā)生[2-3]。精煤磁尾處理工藝原則流程如圖2所示。

圖2 精煤磁尾處理工藝原則流程

2 存在問題及分析

對煤泥重介分選后產(chǎn)品進(jìn)行小篩分試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)煤泥重介對>0.1 mm粒級顆粒的分選效果良好，對<0.1 mm粒級顆粒的分選效果較差，如果下游設(shè)備不能有效脫除<0.1 mm粒級顆粒，則粗精煤泥灰分無法降低，將會造成重介精煤“背灰”。選煤廠原先采用4臺EVOSB302060型氣動擊打振動弧形篩(篩孔為0.3 mm)，兩兩串聯(lián)后并聯(lián)使用，對精煤磁尾進(jìn)行脫水降灰篩分，由于弧形篩開孔率低(開孔率在15%～25%之間)，降灰效果對擊打器依賴較為嚴(yán)重，擊打器氣缸故障率高(每臺弧形篩配備2個(gè)擊打器，平均使用壽命為1個(gè)月)，維護(hù)量較大，擊打效果不好時(shí)會出現(xiàn)篩面跑水，灰分偏高的問題，脫泥降灰效果不穩(wěn)定。

對精煤磁尾篩分分級脫泥系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)檢查[4-5]，兩級弧形篩入料、篩上產(chǎn)品、篩下產(chǎn)品的小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表1—表5。

表1 精煤磁尾小篩分試驗(yàn)結(jié)果

表3 一級振動弧形篩篩下產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知：精煤磁尾粒度組成是“兩端多中間少”，其主導(dǎo)粒級為<0.045 mm粒級，產(chǎn)率為38.17%，灰分為36.73%；次主導(dǎo)粒級為0.5～0.25 mm，產(chǎn)率為18.33%，灰分為8.10%；隨著粒度減小，產(chǎn)品灰分逐漸增加，其中>0.074 mm粒級累計(jì)灰分為8.98%,符合精煤灰分要求，而<0.074 mm粒級的累計(jì)產(chǎn)率高達(dá)45.61%，累計(jì)灰分為33.52%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了入料灰分，這一部分高灰細(xì)粒物料的存在會嚴(yán)重影響精煤灰分和篩分效率。

由表2和3可知：通過一級振動弧形篩，>0.074 mm粒級物料幾乎都進(jìn)入弧形篩篩上產(chǎn)品，一級振動弧形篩篩上產(chǎn)品中<0.045 mm粒級物料產(chǎn)率為28.23%，灰分為35.55%，說明一級振動弧形篩篩分效率低，存在篩孔堵塞現(xiàn)象。

由表4和表5可知：二級振動弧形篩(篩孔為0.3 mm)篩上物料粒度相對較粗，灰分較低，>0.045 mm粒級累計(jì)灰分為8.44%，累計(jì)產(chǎn)率為90.17%；<0.045 mm粒級灰分相對較高為33.58%，影響粗精煤灰分。篩下物料中<0.25 mm粒級產(chǎn)率為95.66%，二級弧形篩與一級弧形篩相比，篩分效率有所提高。

通過兩級弧形篩篩上產(chǎn)品、篩下產(chǎn)品的小篩分試驗(yàn)結(jié)果分析可知：一級弧形篩篩上產(chǎn)品中灰分超標(biāo)粒級(<0.074 mm粒級)含量為34.75%，二級弧形篩篩上產(chǎn)品中灰分超標(biāo)粒級(<0.045 mm粒級)含量為9.83%。在入料中高灰細(xì)泥占比較高時(shí)，振動弧形篩的分級脫灰效果較差，而兩級弧形篩串聯(lián)使用造成工藝復(fù)雜，檢修量大，最終篩上物料灰分也偏高，錯(cuò)配物多，篩分效率低。經(jīng)過分析后，計(jì)劃通過技術(shù)改造將兩級串聯(lián)弧形篩更換為疊篩或者電磁篩[6-8]。

表4 二級振動弧形篩篩上產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果

表5 二級振動弧形篩篩下產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果

3 改造方案

根據(jù)彭莊選煤廠原煤矸石易泥化，高灰細(xì)泥多，可選性多變的煤質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合主選車間內(nèi)可利用改造空間狹小等實(shí)際情況，通過對三質(zhì)體高頻篩使用情況調(diào)研[9-13]，確定以DZSN3028型三質(zhì)體高頻篩作為精煤磁尾核心脫泥降灰設(shè)備。該篩技術(shù)特點(diǎn)為：①工藝適用性強(qiáng)，三質(zhì)體高頻篩入料不受入料濃度、入料壓力、入料粒度的影響；②分級脫泥效果好，三質(zhì)體高頻篩篩網(wǎng)開孔率高于振動弧形篩，物料在篩面上的分級時(shí)間高于振動弧形篩，其振動頻率和振幅也高于振動弧形篩，而且有自清篩網(wǎng)能力， 所以三質(zhì)體高頻篩的分級效果要遠(yuǎn)高于振動弧形篩；③整機(jī)可靠性高，由于采用三質(zhì)體振動原理設(shè)計(jì)，篩框振幅極小，篩網(wǎng)振幅較大，所以整機(jī)可靠性高，故障率低，僅需三個(gè)月左右更換一次篩網(wǎng)即可；④安裝方便，由于篩框幾乎不動，對地基要求不嚴(yán)格，布局簡單，安裝方便，便于在狹小空間內(nèi)實(shí)施改造；⑤整機(jī)節(jié)能，由于振動集中在篩網(wǎng)上，參振質(zhì)量小，振動效率高，能耗僅為其他篩分設(shè)備的30%左右[14-16]。

彭莊選煤廠最終采用粗精磁尾經(jīng)過三質(zhì)體高頻篩預(yù)分級脫泥+煤泥離心機(jī)脫水工藝。具體方案為：采用2臺DZSN3028型三質(zhì)體高頻篩并聯(lián)，替代目前在用的4臺EVOSB302060型氣動擊打振動翻轉(zhuǎn)弧形篩(兩兩串聯(lián)后并聯(lián))進(jìn)行粗煤泥脫灰處理。改造后的精煤磁尾分選系統(tǒng)工藝原則流程如圖3所示。

圖3 改造后精煤磁尾分選系統(tǒng)工藝原則流程

4 改造效果

2021年4月底，在不影響選煤廠生產(chǎn)的情況下，克服主洗車間內(nèi)空間狹小的不利因素，順利完成系統(tǒng)改造。改造后， 2臺DZSN3028三質(zhì)體高頻篩篩孔為0.15 mm，聚氨酯篩網(wǎng)，由磁電式振動器及內(nèi)部彈簧組成單個(gè)振動系統(tǒng)，單臺篩機(jī)10套振動系統(tǒng)，振動頻率為50 Hz。在入料煤泥水中含有高灰細(xì)泥比例較高時(shí)，煤泥沿篩面向下滑，高灰細(xì)泥及大量水分優(yōu)先透篩，從而起到預(yù)脫水和脫泥降灰的作用，篩分分級效率高。三質(zhì)體高頻篩篩上產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表6，三質(zhì)體高頻篩篩下產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表6 三質(zhì)體高頻篩篩上產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果

表7 三質(zhì)體高頻篩篩下產(chǎn)品小篩分試驗(yàn)結(jié)果

由表6和表7可知：三質(zhì)體高頻篩篩上物中<0.074 mm粒級產(chǎn)率為2.08%，>0.125 mm粒級產(chǎn)率為97.26%，篩下物中>0.125 mm粒級產(chǎn)率為3.64%，分級效果好，高灰細(xì)泥基本全部脫除，粗精煤泥灰分為8.18%。改造后粗精煤泥灰分由10.92%將至8.18%，下降了2.74個(gè)百分點(diǎn)，低于精煤產(chǎn)品灰分<9.00%的要求，避免了重介精煤“背灰”。

彭莊選煤廠精煤產(chǎn)率在53%～56%之間，經(jīng)過對精煤產(chǎn)品中的重選精煤、粗精煤泥和浮選精煤進(jìn)行數(shù)質(zhì)量平衡計(jì)算和精煤篩分試驗(yàn)，重選精煤產(chǎn)率為42%～43%，粗精煤泥為8%～9%，浮選精煤為3%～4%。粗精煤泥灰分降低后，重選精煤灰分提高產(chǎn)率增加，生產(chǎn)實(shí)踐表明，因重選精煤灰分提高綜合精煤產(chǎn)率可提高0.5個(gè)百分點(diǎn)。

改造前，弧形篩篩孔為0.3 mm。改造后，三質(zhì)體高頻篩篩縫降低至0.15 mm，相比改造前可有效回收0.15～0.3 mm粒級的粗精煤泥，從表1可知，0.25～0.125 mm粒級產(chǎn)率為14.56%，生產(chǎn)實(shí)踐表明，因回收粗精煤泥的粒度下限降低，精煤產(chǎn)率增加1個(gè)百分點(diǎn)。

5 結(jié)語

彭莊煤礦選煤廠采用DZSN3028三質(zhì)體高頻篩對精煤磁尾分級脫泥降灰，取得了較好效果：優(yōu)化了分選工藝，減少了設(shè)備數(shù)量，降低了設(shè)備維修量；分級后的粗精煤泥灰分達(dá)到商品精煤灰分上限<9%的要求，消除高灰細(xì)泥對粗精煤泥的灰分污染，避免了重介精煤“背灰”；增加了對偏細(xì)粒級粗精煤泥的回收率，增加了商品精煤總產(chǎn)率，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

采用更高效的選煤設(shè)備實(shí)現(xiàn)對粗精煤泥的脫泥降灰是選煤的工藝發(fā)展趨勢，其中三質(zhì)體高頻篩作為高效的粗精煤泥分級脫除高灰細(xì)泥的設(shè)備，分級粒度下限更低，脫除高灰細(xì)泥效果好，設(shè)備性能穩(wěn)定，安裝便利，適合選煤廠工藝裝備升級，有利于助推選煤廠提高精煤產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)對煉焦精煤資源最大化回收，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。