張海燕，邵 峰，王矛庵，葛家君，張光偉，徐 濤，王秀東，翟德平，郭利健，崔學(xué)奇

(1.濟(jì)寧礦業(yè)集團(tuán)有限公司 運(yùn)河煤礦選煤廠，山東 濟(jì)寧 272000；2.濟(jì)寧礦業(yè)集團(tuán)有限公司 機(jī)電部，山東 濟(jì)寧 272000；3.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264203)

隨著選煤廠入選煤質(zhì)日益劣化，許多選煤廠入選原煤中煤泥含量日益增加，使粗煤泥回收系統(tǒng)和浮選系統(tǒng)在選煤工藝中的重要性日益凸顯。選煤行業(yè)內(nèi)普遍存在著粗精煤泥灰分超標(biāo)和浮選入料粒度難以控制兩個(gè)問題。粗煤泥占比逐漸升高，易導(dǎo)致選煤廠粗煤泥回收系統(tǒng)負(fù)荷增大，粗精煤泥被夾帶的高灰細(xì)泥污染，從而出現(xiàn)粗精煤泥灰分超標(biāo)，甚至造成主選“背灰”而導(dǎo)致全廠精煤產(chǎn)率下降的問題。目前選煤廠普遍應(yīng)用弧形篩作為粗煤泥分級(jí)設(shè)備，不僅篩分效率低，且難以高效脫除高灰細(xì)泥，同時(shí)伴隨著篩下跑粗問題，致使部分粗粒級(jí)煤泥進(jìn)入浮選機(jī)，造成生產(chǎn)成本升高，且易引起精煤損失。

近年來，疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩作為一種細(xì)粒煤分級(jí)設(shè)備，在選煤廠粗煤泥回收中的作用日益凸顯?，F(xiàn)以ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩在運(yùn)河煤礦選煤廠的應(yīng)用情況，來分析該設(shè)備對(duì)選煤廠粗煤泥分選系統(tǒng)改善情況及帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

1 概況

運(yùn)河煤礦選煤廠隸屬于山東能源濟(jì)寧礦業(yè)集團(tuán)，是一座處理能力為0.6 Mt/a的礦井型煉焦煤選煤廠。該廠分選工藝為：50～1 mm粒級(jí)原煤采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1～0.25 mm粗煤泥采用干擾床分選機(jī)(TBS)處理，<0.25 mm細(xì)煤泥采用浮選機(jī)分選。

原有粗煤泥回收工藝為：預(yù)先脫泥篩篩下煤泥水經(jīng)煤泥水旋流器進(jìn)行分級(jí)、濃縮處理后，煤泥水旋流器溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)，底流自流進(jìn)入干擾床分選機(jī)(TBS)進(jìn)行分選；干擾床分選機(jī)(TBS)溢流產(chǎn)品經(jīng)振動(dòng)弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水、脫泥處理后成為粗精煤泥(摻入精煤產(chǎn)品)，干擾床分選機(jī)(TBS)底流產(chǎn)品經(jīng)中矸煤泥弧形篩和高頻篩進(jìn)行脫水、脫泥處理后摻入中煤產(chǎn)品，振動(dòng)弧形篩篩下產(chǎn)品和煤泥離心機(jī)濾液進(jìn)入浮選機(jī)進(jìn)行浮選作業(yè)；煤泥弧形篩、高頻篩篩下產(chǎn)品進(jìn)入濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮處理。工藝原則流程如圖1所示。

圖1 原粗煤泥分選回收工藝原則流程

2 存在問題

運(yùn)河煤礦選煤廠原粗煤泥分選工藝存在的主要問題為：精煤泥振動(dòng)弧形篩的篩分效率較低，無法保證干擾床分選機(jī)(TBS)溢流產(chǎn)品的脫泥降灰效果，導(dǎo)致粗精煤灰分超標(biāo)，并存在波動(dòng)較大的問題。根據(jù)選煤廠以往運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，振動(dòng)弧形篩篩上灰分高達(dá)14%，遠(yuǎn)高于現(xiàn)場(chǎng)<9.0%的合格精煤產(chǎn)品指標(biāo)要求，從而造成了重介精煤為粗精煤泥“背灰”的問題[1-2]。

精煤泥振動(dòng)弧形篩的入料、篩上產(chǎn)品、篩下產(chǎn)品的粒度分析數(shù)據(jù)分別見表1和表2。

表1 精煤泥振動(dòng)弧形篩入料粒度組成

表2 精煤泥振動(dòng)弧形篩篩上、篩下產(chǎn)品粒度組成

由表1可知：精煤泥振動(dòng)弧形篩入料中1.0～0.5、0.5～0.25、0.25～0.15 mm粒級(jí)含量分別為16.75%、36.75%和17.70%，灰分分別為5.68%、7.66%和13.10%，且隨粒度減小，灰分呈升高趨勢(shì)，若將<0.15 mm粒級(jí)高灰細(xì)泥進(jìn)行高效脫除，即可獲得灰分<9.0%的合格粗精煤泥產(chǎn)品。

由表2可知：TBS粗煤泥分選機(jī)溢流產(chǎn)品經(jīng)振動(dòng)弧形篩進(jìn)行脫水、脫泥處理后，篩上產(chǎn)品灰分高達(dá)14.06%，其中<0.15 mm粒級(jí)含量可達(dá)12.35%，<0.15 mm粒級(jí)累計(jì)灰分高達(dá)63.40%，這部分高灰細(xì)泥的存在，是導(dǎo)致粗精煤泥灰分超標(biāo)的根本原因。

此外，在粗精煤泥灰分難以保證的同時(shí)，振動(dòng)弧形篩篩下產(chǎn)品存在嚴(yán)重的跑粗問題。由表2可知，篩下產(chǎn)品中>0.25 mm粒級(jí)含量高達(dá)48.90%，累計(jì)灰分為8.55%；>0.5 mm粒級(jí)含量可達(dá)6.35%，累計(jì)灰分為5.75%。>0.5 mm物料進(jìn)入浮選系統(tǒng)，不但造成了重復(fù)分選問題，還提高了浮選成本，并且超過了浮選機(jī)有效分選粒度的上限，從而造成>0.5 mm物料大概率損失至尾煤產(chǎn)品中，也在一定程度上導(dǎo)致精煤產(chǎn)率的下降[3-4]。

3 改造方案

目前粗煤泥系統(tǒng)存在的主要問題是精煤泥振動(dòng)弧形篩篩分效率較低，導(dǎo)致粗精煤泥灰分難以保證，且篩下存在較嚴(yán)重的跑粗問題，因此粗煤泥的精細(xì)分級(jí)是系統(tǒng)優(yōu)化的主要方向。針對(duì)上述問題，運(yùn)河煤礦選煤廠采用ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩對(duì)精煤泥振動(dòng)弧形篩進(jìn)行替換。ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩是一種借助于篩面高頻振動(dòng)力和物料重力實(shí)現(xiàn)物料按粒度分級(jí)的機(jī)械設(shè)備[5]，具有高頻率、低振幅的振動(dòng)特點(diǎn)，其技術(shù)特點(diǎn)為：

(1)ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩采用1 400 mm×800 mm加寬加長型高彈性聚氨酯柔性篩網(wǎng)，開孔率在35%以上。篩機(jī)共有5層，每層配置兩張柔性篩網(wǎng)，兩張篩網(wǎng)之間設(shè)有二次稀釋洗滌水，高灰、高密度細(xì)泥二次稀釋再造漿后隨洗滌水透篩，從而實(shí)現(xiàn)了高灰細(xì)泥顆粒的高效脫除，解決了篩上粗精煤泥產(chǎn)品灰分受高灰細(xì)泥顆粒污染造成灰分偏高的問題[6-7]。

(2)ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩配置兩臺(tái)低電耗的強(qiáng)力雙激振電機(jī)、浮動(dòng)式篩框和全封閉式振動(dòng)器[8-9]。經(jīng)抗剪切橡膠彈簧傳遞給篩框的動(dòng)負(fù)荷僅為5%～10%，即振動(dòng)力的90%以上轉(zhuǎn)化為篩機(jī)振動(dòng)力，適合于細(xì)粒級(jí)物料的高效分級(jí)[10-11]。

ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩的主要技術(shù)參數(shù)如下：

外形尺寸/(mm×mm×mm)

5 500×2 100×4 610

柔性篩網(wǎng)尺寸/(mm×mm)

1 400×800

篩面傾斜角度/(°)

17.5

篩框?qū)訑?shù)/層

5

篩機(jī)振幅/mm

1～2

振動(dòng)頻率/Hz

25

裝機(jī)功率/kW

5.6

電機(jī)效率/%

81

振動(dòng)形式

直線振動(dòng)

相對(duì)于振動(dòng)弧形篩而言，ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩具有篩分效率高的優(yōu)點(diǎn)，可以高效脫除高灰細(xì)泥，穩(wěn)定粗精煤泥指標(biāo)，從而解決重介精煤為粗精煤泥的“背灰”問題[12-13]。改造后的工藝原則流程如圖2所示。

圖2 改造后粗煤泥分選回收工藝原則流程

4 改造效果

ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩的入料、篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品的粒度組成分別見表3和表4。

表3 ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩入料粒度組成

表4 ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩篩上、篩下產(chǎn)品粒度組成

由表3和表4看出：與改造前相比，ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩投入使用后，粗精煤泥中的<0.15 mm粒級(jí)高灰細(xì)泥含量由原來的12.35%降低至5.05%；篩下產(chǎn)品中>0.5 mm粒級(jí)含量由6.35%降低至0.25%；>0.25 mm粒級(jí)含量由48.90%降低至7.75%，可見，該篩在有效保證粗精煤泥灰分<9.0%的前提下，顯著降低了浮選入料量，避免了浮選尾煤中精煤損失的問題。

根據(jù)GB/T 15716—2005《煤用篩分設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》規(guī)定[14]計(jì)算，可得精煤泥振動(dòng)弧形篩和ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩的篩上、篩下產(chǎn)品產(chǎn)率、篩分效率等指標(biāo)，見表5。

表5 精煤泥振動(dòng)弧形篩與疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

由表5可知，ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩的篩分效率較精煤泥振動(dòng)弧形篩提高了50.57個(gè)百分點(diǎn)，在入料灰分提高5.46個(gè)百分點(diǎn)的前提下，使粗精煤泥灰分降低至9%以內(nèi)，并且有效解決了精煤泥振動(dòng)弧形篩的篩下“跑粗”問題。因此，ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩是一種更加高效的分級(jí)設(shè)備，在粗煤泥脫泥降灰工藝中的適用性更佳。

5 效益分析

運(yùn)河煤礦選煤廠通過采用ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩對(duì)粗煤泥回收系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高了精煤產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益[15]，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

(1)粗精煤泥產(chǎn)品的灰分由14%左右降低至9%以內(nèi)，徹底解決重介精煤的“背灰”問題，使重介質(zhì)旋流器的分選密度由1.27 g/cm3提高至1.33 g/cm3，TBS粗煤泥分選機(jī)的設(shè)定密度由1.20 g/cm3提升至1.25 g/cm3，從而提升了重介精煤和粗精煤的產(chǎn)率。

(2)顯著降低了浮選入料中>0.25 mm粒級(jí)粗煤泥的含量，實(shí)現(xiàn)了浮選減量化，且避免了重復(fù)分選問題，使浮選尾煤的灰分由55%左右提升至65%左右，降低了浮選成本，提高了浮選精煤產(chǎn)率。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)可知，改造后運(yùn)河煤礦選煤廠的精煤產(chǎn)率較改造前約提高了3個(gè)百分點(diǎn)，按年設(shè)計(jì)能力為0.6 Mt計(jì)算，則每年可多回收精煤：0.6×3%=18 000 t，精煤與中煤差價(jià)按340元/t計(jì)算，則每年可創(chuàng)造效益：18 000×340=612萬元，可見經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6 結(jié)語

運(yùn)河煤礦選煤廠針對(duì)粗精煤泥灰分超標(biāo)且易波動(dòng)的問題，采用ZKJ1408-D5疊層高頻振動(dòng)細(xì)篩對(duì)粗煤泥回收系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后，篩分效率得以提高，并在保證粗精煤泥的灰分指標(biāo)合格的基礎(chǔ)上，使篩下產(chǎn)品含量降低，實(shí)現(xiàn)了浮選減量化，避免了浮選尾煤中的粗粒精煤的損失，同時(shí)徹底解決了重介精煤為粗精煤泥的“背灰”問題。使重介質(zhì)旋流器的分選密度和TBS粗煤泥分選機(jī)的分選密度得以提高，全精煤產(chǎn)率提高了3個(gè)百分點(diǎn)左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。