王 懷

(焦作煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 煤質(zhì)中心，河南 焦作 454001)

中馬村礦選煤廠隸屬于焦煤集團(tuán)，位于焦作市東郊8 km、太行山余脈南麓的焦作市馬村區(qū)所轄管區(qū)內(nèi)，入洗中馬村礦優(yōu)質(zhì)2號(hào)無(wú)煙煤，經(jīng)過(guò)多次升級(jí)改造，實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá)1.20 Mt/a。該廠末煤系統(tǒng)于2010年建成投用，設(shè)計(jì)洗選能力0.50 Mt/a，末煤系統(tǒng)的主要工藝為0～13 mm采用有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥TBS分選，煤泥浮選，浮選尾煤濃縮壓濾[1-2]。

鑒于設(shè)計(jì)時(shí)期的煤質(zhì)結(jié)構(gòu)，末煤分選系統(tǒng)未設(shè)計(jì)脫泥環(huán)節(jié)。隨著礦井產(chǎn)量的增加和采煤工作面的變化，中馬村礦煤質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，原煤中0～13 mm粒級(jí)末煤產(chǎn)率由40%增加到了60%，超出了末煤系統(tǒng)的洗選能力。0～3 mm粒級(jí)煤泥含量高達(dá)53.87%，大量的煤泥進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致三產(chǎn)品重介旋流器分選效果差，洗末煤質(zhì)量波動(dòng)大，出現(xiàn)多起煤質(zhì)糾紛；系統(tǒng)介耗高達(dá)4～5 kg/t，浮選藥耗高達(dá)2.00 kg/t干煤泥，洗煤成本高。經(jīng)過(guò)詳細(xì)測(cè)算，為降低洗煤成本，末煤系統(tǒng)多數(shù)情況下未正常運(yùn)轉(zhuǎn)，選煤廠以采取直接篩分末煤產(chǎn)品為主的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理。為降低煤泥產(chǎn)率，選煤廠在原煤深度篩分環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入研究，并實(shí)施了技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1 煤質(zhì)特性研究

中馬村礦選煤廠入洗的2號(hào)無(wú)煙煤，具有低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、抗碎強(qiáng)度高、高熱穩(wěn)定性、不易破碎等特點(diǎn)，末煤灰分27%，平均水分9.0%。

1.1 末煤篩分試驗(yàn)

末煤粒度組成見(jiàn)表1。由表1可知，末煤中小于3 mm粒級(jí)粗煤泥含量高達(dá)53.87%，超出了煤泥水處理系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，隨著粒度的減小，灰分有增高的趨勢(shì)。

表1 末煤粒度組成Tab.1 Coal particle size composition

1.2 入選原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)

根據(jù)GB/T 26918—2011《選煤廠煤的轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)方法》，對(duì)中馬村礦入選原煤進(jìn)行轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)，煤樣取自篩分大樣，粒級(jí)為100～0.5 mm，將采取的試樣晾至空氣干燥狀態(tài)，選取4份樣品，每份(25±0.5) kg，稱準(zhǔn)至0.05 kg，試驗(yàn)用其余樣品密封保存，留作備用。原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表2。

表2 原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)結(jié)果記錄Tab.2 Record table of the results of the raw coal drum sludge test

根據(jù)原煤泥化試驗(yàn)結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：①由于次生煤泥含量均大于10%，因此按照泥化比來(lái)確定原煤的泥化程度；②中馬村礦原煤泥化比為10.1%～20.0，為中泥化程度[3]；③小于0.045 mm粒級(jí)含量隨著翻轉(zhuǎn)時(shí)間的增加而升高；④次生煤泥的灰分隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加有增大的趨勢(shì)，但并不顯著。

結(jié)合中馬村礦末煤的篩分試驗(yàn)和原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗(yàn)可知，原煤中粗煤泥的含量較高，將小于3 mm粒級(jí)粗煤泥在源頭進(jìn)行深度篩分，有利于末煤產(chǎn)品的分選，篩分出的粗煤泥可以直接作為末煤產(chǎn)品進(jìn)行銷售，有利于優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

2 設(shè)備選擇與改造方案

目前用于原煤3 mm深度篩分的主要設(shè)備有弛張篩、琴弦篩等，中馬村礦末煤深度篩分處理量達(dá)120 t，如果單獨(dú)選擇弛張篩或琴弦篩作為篩分設(shè)備，原煤車間及末煤重介車間無(wú)合適位置和足夠空間安裝，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和研究，采取對(duì)末煤進(jìn)行“減量篩分”的深度篩分技術(shù)路線，即篩分機(jī)雙層布置，上層粗篩分，下層精細(xì)篩分，物料分層分路走，料層薄，篩分工況條件好，篩網(wǎng)磨損小，篩分效率高。因此，選擇2KCZ-QX-130型琴弦弛張篩作為深度篩分設(shè)備。

2.1 工作原理與結(jié)構(gòu)

KCZ-QX型琴弦弛張篩如圖1所示，主要有篩前溜槽、密封蓋、篩體、底托、傳動(dòng)系統(tǒng)、料倉(cāng)、彈簧、篩板等部件組成。

圖1 琴弦弛張篩結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic diagram of the structure of the string relaxation screen

琴弦弛張篩是琴弦篩與弛張篩2種篩分原理相結(jié)合的新型篩分機(jī)，采用雙質(zhì)量振動(dòng)系統(tǒng)，1層采用琴弦篩網(wǎng)，前后或左右拉緊的方式，拆卸極其方便。1層采用聚氨酯高彈篩面，支承篩面的任意兩根相鄰橫梁都分別屬于2個(gè)振動(dòng)質(zhì)體，其中，1個(gè)質(zhì)體是篩箱，1個(gè)質(zhì)體是配重[4]。在工作時(shí)，篩網(wǎng)交替地拉緊和松弛，使物料產(chǎn)生前進(jìn)彈跳運(yùn)動(dòng)，可避免物料黏附篩網(wǎng)并堵塞篩孔[5]。當(dāng)兩質(zhì)體相差二相位振動(dòng)時(shí)，任意2根相鄰橫梁時(shí)而靠近，時(shí)而遠(yuǎn)離，彈性篩面也相應(yīng)時(shí)而松弛，時(shí)而張緊，即篩面隨篩箱作牽連運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還相對(duì)篩箱作運(yùn)動(dòng)。這種弛張運(yùn)動(dòng)不僅使篩孔不斷產(chǎn)生變形，而且大大增加了篩面的振動(dòng)強(qiáng)度，從而有效地克服了篩孔堵塞現(xiàn)象，顯著提高了篩機(jī)處理能力[6]。因此，篩孔不但不易堵塞，而且篩分效率提高，處理量大，動(dòng)負(fù)荷小，功耗少，噪聲低。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

中馬村礦所采用的的2KCZ-QX-130型琴弦弛張篩主要技術(shù)參數(shù)：2層；篩分面積1.4 m×4.0 m；處理能力≥130 t/h；分級(jí)粒度上層6 mm、下層3 mm；雙振幅5～10 mm；結(jié)構(gòu)形式為上層弛張結(jié)構(gòu)、下層琴弦結(jié)構(gòu)。

2.3 改造方案

選煤廠末煤經(jīng)過(guò)一條帶寬為1.0 m的水平膠帶機(jī)從原煤準(zhǔn)備車間經(jīng)儲(chǔ)煤場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至末煤重介車間，現(xiàn)將該膠帶機(jī)從中間斷開(kāi)改造為2條膠帶機(jī)，即琴弦弛張篩的入料膠帶機(jī)和出料膠帶機(jī)。入料膠帶機(jī)是將原膠帶改造為11°的傾斜膠帶，新機(jī)頭約抬高1.5 m；出料膠帶機(jī)是將原膠帶機(jī)改造為16°的傾斜膠帶，新膠帶機(jī)機(jī)尾降低約3.5 m變成傾斜膠帶，形成5.5 m×2.0 m×5.0 m的空間，用于安裝琴弦弛張篩，篩分出的3 mm以下產(chǎn)品直接落入儲(chǔ)煤場(chǎng)進(jìn)行銷售或摻配銷售，上層及下層的篩上產(chǎn)品篩分后再混合，經(jīng)出料膠帶機(jī)運(yùn)輸至末煤重介車間進(jìn)行洗選。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

3.1 篩分效率試驗(yàn)

琴弦弛張篩投用后，其篩上物及篩下物篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 3 mm篩分篩上物及篩下物篩分試驗(yàn)Tab.3 Screening test of 3 mm sieve above and below sieve

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用顯示，琴弦弛張篩處理量約120～130 t/h。由表1可知，末煤中大于3 mm粒級(jí)含量46.13%，-3 mm粒級(jí)含量53.87%，結(jié)合表3，可以計(jì)算出琴弦弛張篩(3 mm)篩分效率η=82.86%。

根據(jù)《選礦學(xué)》中不同運(yùn)動(dòng)特性篩面的篩分效果要求，琴弦弛張篩篩面運(yùn)動(dòng)形式為振動(dòng)，篩分效率應(yīng)≥90%，但該類型首次用于原煤3 mm深度篩分，限于安裝現(xiàn)場(chǎng)的空間位置，無(wú)法選擇更大型號(hào)的篩分機(jī)，篩分效率能夠達(dá)到82.86%，完全能夠解決現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題，滿足生產(chǎn)需要。

3.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

末煤實(shí)施深度篩分改造后，大量的小于3 mm粒級(jí)粗煤泥從末煤中篩分出去不再進(jìn)入重介洗選系統(tǒng)，減輕了重介系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷，末煤重介系統(tǒng)和煤泥水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 改造前后主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of main economic indicators before and after reconstruction

由表4可知，改造前后，電耗減少1.16 kWh/t，浮選油耗減少1.42 kg/t，介耗減少4.76 kg/t，改造后的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完全符合河南省煤炭企業(yè)一級(jí)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化選煤廠相關(guān)要求，洗煤加工費(fèi)綜合減少4.73元/t原煤。

3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析

末煤進(jìn)行3 mm深度篩分后，3～13 mm粒級(jí)煤進(jìn)入重介系統(tǒng)進(jìn)行分選，改造前后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。

表5 改造前后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)Tab.5 Statistics of product structure before and after transformation %

由于中馬村礦有給公司內(nèi)部電廠、焦作及新鄉(xiāng)地區(qū)部分熱電公司等生產(chǎn)末煤產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，所以該礦末煤產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)大，產(chǎn)率要保證在40%左右。通過(guò)技術(shù)改造，由表5可知，在相同原煤質(zhì)量的條件下，洗末煤產(chǎn)率提高4.12%、末煤產(chǎn)率提高5.55%、煤泥產(chǎn)率降低7.97%、矸石產(chǎn)率降低1.70%，既完成了末煤產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)，又實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

4 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

通過(guò)改造，提高了售價(jià)高的洗末煤及末煤產(chǎn)率，降低了售價(jià)低的煤泥及矸石副產(chǎn)品產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)效益最大化，煤炭產(chǎn)品綜合售價(jià)提高了53.47元/t，洗煤加工費(fèi)降低4.73元/t，中馬村礦按照生產(chǎn)量120萬(wàn)t/a計(jì)算，每年可以增收6 984萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

5 結(jié)語(yǔ)

中馬村礦通過(guò)首次引進(jìn)新型琴弦弛張篩用于末煤的3 mm深度篩分，實(shí)現(xiàn)煤泥在源頭減量化生產(chǎn)，琴弦弛張篩篩分效率達(dá)82.86%，降低了選煤廠電耗、浮選油耗及介耗，在保質(zhì)保量完成末煤生產(chǎn)任務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高了產(chǎn)品綜合售價(jià)，取得了較好的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益可觀，環(huán)保效益顯著。琴弦弛張篩在中馬村礦的成功應(yīng)用，為其他選煤廠特別是針對(duì)經(jīng)過(guò)多次升級(jí)改造而缺少改造空間的老廠，進(jìn)行原煤深度篩分及煤泥減量化改造，提供了新的思路、新的參考設(shè)備，有推廣和借鑒意義。