琴弦弛張篩在原煤深度篩分中的應(yīng)用

王 懷

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

中馬村礦選煤廠隸屬于焦煤集團，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號無煙煤，經(jīng)過多次升級改造，實際生產(chǎn)能力達1.20 Mt/a。該廠末煤系統(tǒng)于2010年建成投用，設(shè)計洗選能力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)計時期的煤質(zhì)結(jié)構(gòu)，末煤分選系統(tǒng)未設(shè)計脫泥環(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粒級煤泥含量高達53.87%，大量的煤泥進入系統(tǒng)，導致三產(chǎn)品重介旋流器分選效果差，洗末煤質(zhì)量波動大，出現(xiàn)多起煤質(zhì)糾紛；系統(tǒng)介耗高達4～5 kg/t，浮選藥耗高達2.00 kg/t干煤泥，洗煤成本高。經(jīng)過詳細測算，為降低洗煤成本，末煤系統(tǒng)多數(shù)情況下未正常運轉(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)進行了深入研究，并實施了技術(shù)改造，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益最大化。

1 煤質(zhì)特性研究

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

1.1 末煤篩分試驗

末煤粒度組成見表1。由表1可知，末煤中小于3 mm粒級粗煤泥含量高達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。

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

根據(jù)GB/T 26918—2011《選煤廠煤的轉(zhuǎn)筒泥化試驗方法》，對中馬村礦入選原煤進行轉(zhuǎn)筒泥化試驗，煤樣取自篩分大樣，粒級為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，稱準至0.05 kg，試驗用其余樣品密封保存，留作備用。原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗結(jié)果匯總見表2。

表2 原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗結(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粒級含量隨著翻轉(zhuǎn)時間的增加而升高；④次生煤泥的灰分隨著試驗時間的增加有增大的趨勢，但并不顯著。

結(jié)合中馬村礦末煤的篩分試驗和原煤轉(zhuǎn)筒泥化試驗可知，原煤中粗煤泥的含量較高，將小于3 mm粒級粗煤泥在源頭進行深度篩分，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120 t，如果單獨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合適位置和足夠空間安裝，經(jīng)過市場調(diào)研和研究，采取對末煤進行“減量篩分”的深度篩分技術(shù)路線，即篩分機雙層布置，上層粗篩分，下層精細篩分，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、傳動系統(tǒng)、料倉、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，采用雙質(zhì)量振動系統(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個振動質(zhì)體，其中，1個質(zhì)體是篩箱，1個質(zhì)體是配重[4]。在工作時，篩網(wǎng)交替地拉緊和松弛，使物料產(chǎn)生前進彈跳運動，可避免物料黏附篩網(wǎng)并堵塞篩孔[5]。當兩質(zhì)體相差二相位振動時，任意2根相鄰橫梁時而靠近，時而遠離，彈性篩面也相應(yīng)時而松弛，時而張緊，即篩面隨篩箱作牽連運動的同時，還相對篩箱作運動。這種弛張運動不僅使篩孔不斷產(chǎn)生變形，而且大大增加了篩面的振動強度，從而有效地克服了篩孔堵塞現(xiàn)象，顯著提高了篩機處理能力[6]。因此，篩孔不但不易堵塞，而且篩分效率提高，處理量大，動負荷小，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)過一條帶寬為1.0 m的水平膠帶機從原煤準備車間經(jīng)儲煤場轉(zhuǎn)運至末煤重介車間，現(xiàn)將該膠帶機從中間斷開改造為2條膠帶機，即琴弦弛張篩的入料膠帶機和出料膠帶機。入料膠帶機是將原膠帶改造為11°的傾斜膠帶，新機頭約抬高1.5 m；出料膠帶機是將原膠帶機改造為16°的傾斜膠帶，新膠帶機機尾降低約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)品直接落入儲煤場進行銷售或摻配銷售，上層及下層的篩上產(chǎn)品篩分后再混合，經(jīng)出料膠帶機運輸至末煤重介車間進行洗選。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

3.1 篩分效率試驗

琴弦弛張篩投用后，其篩上物及篩下物篩分試驗結(jié)果見表3。

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

現(xiàn)場應(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粒級含量46.13%，-3 mm粒級含量53.87%，結(jié)合表3，可以計算出琴弦弛張篩(3 mm)篩分效率η=82.86%。

根據(jù)《選礦學》中不同運動特性篩面的篩分效果要求，琴弦弛張篩篩面運動形式為振動，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)場的空間位置，無法選擇更大型號的篩分機，篩分效率能夠達到82.86%，完全能夠解決現(xiàn)場存在問題，滿足生產(chǎn)需要。

3.2 經(jīng)濟指標統(tǒng)計分析

末煤實施深度篩分改造后，大量的小于3 mm粒級粗煤泥從末煤中篩分出去不再進入重介洗選系統(tǒng)，減輕了重介系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)負荷，末煤重介系統(tǒng)和煤泥水系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，主要經(jīng)濟指標見表4。

表4 改造前后主要經(jīng)濟指標統(tǒng)計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)濟指標完全符合河南省煤炭企業(yè)一級安全生產(chǎn)標準化選煤廠相關(guān)要求，洗煤加工費綜合減少4.73元/t原煤。

3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)統(tǒng)計分析

末煤進行3 mm深度篩分后，3～13 mm粒級煤進入重介系統(tǒng)進行分選，改造前后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)統(tǒng)計見表5。

表5 改造前后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)統(tǒng)計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)，又實現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

4 經(jīng)濟效益測算

通過改造，提高了售價高的洗末煤及末煤產(chǎn)率，降低了售價低的煤泥及矸石副產(chǎn)品產(chǎn)率，實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，經(jīng)濟效益最大化，煤炭產(chǎn)品綜合售價提高了53.47元/t，洗煤加工費降低4.73元/t，中馬村礦按照生產(chǎn)量120萬t/a計算，每年可以增收6 984萬元，經(jīng)濟效益非?？捎^。

5 結(jié)語

中馬村礦通過首次引進新型琴弦弛張篩用于末煤的3 mm深度篩分，實現(xiàn)煤泥在源頭減量化生產(chǎn)，琴弦弛張篩篩分效率達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，實現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高了產(chǎn)品綜合售價，取得了較好的技術(shù)及經(jīng)濟指標，經(jīng)濟效益可觀，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經(jīng)過多次升級改造而缺少改造空間的老廠，進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。