庾朝富，李曉臣，郭建偉，汪春筍，袁伯文，丁雪剛

(1. 北京國華科技集團(tuán)有限公司，北京 101300；2. 安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232000；3. 唐山國華國際工程有限公司，河北 唐山 063020)

0.2 mm篩縫精煤泥弧形篩工業(yè)性指標(biāo)分析

庾朝富1，李曉臣2，郭建偉3，汪春筍3，袁伯文3，丁雪剛3

(1. 北京國華科技集團(tuán)有限公司，北京 101300；2. 安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232000；3. 唐山國華國際工程有限公司，河北 唐山 063020)

為了解決質(zhì)量合格的細(xì)煤泥存在重復(fù)分選的問題，鳳凰臺(tái)選煤廠對(duì)篩縫0.2 mm和0.4 mm帶有氣動(dòng)擊打器的精煤泥弧形篩進(jìn)行了工業(yè)性平行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：0.2 mm篩縫弧形篩比0.4 mm弧形篩的篩分效率高出16.85個(gè)百分點(diǎn)，為85.66%，分配粒度為0.152 mm，分配曲線的平均可能偏差僅為0.016 mm，脫水率為92.19%。0.2 mm篩縫弧形篩回收粗精煤泥比0.4 mm弧形篩提高了20%，浮選入料上限控制為0.15 mm，入浮煤泥量減少了近1/4。

精煤泥弧形篩；篩縫；篩分效率；分配曲線；脫水率

鳳凰臺(tái)選煤廠是一座設(shè)計(jì)處理能力為1.20 Mt/a的煉焦煤選煤廠，選煤廠采用預(yù)先不脫泥不分級(jí)三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工藝，兩臺(tái)并聯(lián)的弧形篩對(duì)粗精煤泥回收分級(jí)，篩下物進(jìn)入一次浮選作業(yè)，篩上物由沉降過濾式離心脫水機(jī)脫水回收，離心液和濾液進(jìn)入二次浮選作業(yè)[1-2]，粗精煤泥回收工藝流程如圖1所示。

該精煤泥弧形篩在浮選工藝系統(tǒng)中對(duì)粒度控制主要表現(xiàn)在三個(gè)方面[3]，嚴(yán)格控制進(jìn)入浮選作業(yè)物料粒度上限；回收灰分符合要求的篩上物粗精煤泥；對(duì)篩上物進(jìn)行預(yù)先脫水，為后續(xù)脫水設(shè)備入料的要求創(chuàng)造條件。

圖1 鳳凰臺(tái)選煤廠粗精煤泥回收工藝流程圖

目前，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝已經(jīng)得到推廣應(yīng)用，很多煉焦煤選煤廠重力分選下限已達(dá)到0.15 mm[4]。但我國制造技術(shù)和材質(zhì)存在一定的局限，一般只能采用篩縫0.40 mm或0.50 mm不銹鋼條篩面的粗精煤泥弧形篩，造成部分質(zhì)量合格的煤粒透過篩網(wǎng)，導(dǎo)致浮選負(fù)荷過大，生產(chǎn)加工成本增加，同時(shí)煤泥重復(fù)分選，也造成了資源的浪費(fèi)?；诩夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性，≤0.2 mm篩縫精煤泥弧形篩的開發(fā)有著重大意義，因此，鳳凰臺(tái)選煤廠對(duì)0.2 mm篩縫精煤泥弧形篩進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，并對(duì)0.4 mm篩縫弧形篩進(jìn)行了平行對(duì)比試驗(yàn)。

1 弧形篩篩面結(jié)構(gòu)參數(shù)

工業(yè)性試驗(yàn)采用并聯(lián)工作的兩臺(tái)VBOSB242060弧形篩，篩面寬度為2.4 m，有效篩分面積為5.1 m2，并采用GHQT型氣動(dòng)式擊打器，擊打壓力為0.5MPa，擊打間隔時(shí)間為2 s。進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)的兩臺(tái)弧形篩篩面是不同的，一臺(tái)為利用國外加工技術(shù)和材質(zhì)制造的篩縫0.2 mm篩面，另一臺(tái)是國內(nèi)制造的篩縫0.4 mm篩面。篩條斷面示意圖如圖2所示，其中：L為篩縫；B為篩條背寬；H為篩條厚度；α為篩條弧度角。兩種篩面的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)比見表1所示。

圖2 弧形篩篩條斷面示意圖

篩縫L/mm篩條背寬B/mm篩條厚度H/mm篩條弧度角α/(°)開孔率/%r=LL+B篩條數(shù)目/根單位面積質(zhì)量/(kg·m-2)0.20.761.271320.8221011.570.41.603.551320.0106321.57前者/后者0.480.361.001.042.080.54

從表1可以看出：0.2 mm篩縫篩面的篩條數(shù)是0.4 mm篩縫篩面的2倍多，但由于0.2 mm篩縫篩面的篩條背寬僅為0.4 mm篩縫篩面的0.48倍，所以開孔率還略高于0.4 mm篩縫篩面，且因篩條厚度減小，單位面積的質(zhì)量?jī)H為0.4 mm篩縫篩面的0.54倍。

2 入料粒度組成

按照GB/T477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》進(jìn)行入料及產(chǎn)物的篩分試驗(yàn)[5]，采用實(shí)驗(yàn)室濕法振篩機(jī)，根據(jù)預(yù)先濕法脫泥-干法篩分的步驟進(jìn)行粒度組成分析，為了進(jìn)一步分析，增加了孔徑為0.2 mm和0.15 mm的試驗(yàn)篩。入料粒度組成見表2。由表2可以看出：

(1)精煤泥弧形篩入料來自于精煤磁選機(jī)尾礦，而精煤磁選機(jī)入料為精煤脫介篩稀介質(zhì)篩下物和煤泥重介質(zhì)旋流器輕產(chǎn)物，>0.15 mm粒級(jí)產(chǎn)物產(chǎn)率為43.97%，灰分僅為8.31%，屬于“合格”精煤，應(yīng)當(dāng)全部回收。

表2 入料粒度組成

(2)隨著粒徑變小，各粒級(jí)灰分呈增高的趨勢(shì)，其中0.20～0.15 mm和0.15～0.125 mm粒級(jí)范圍灰分由11.20%增至18.48%，增加了7.28個(gè)百分點(diǎn)。因此，<0.15 mm粒級(jí)部分應(yīng)當(dāng)盡可能透篩，由浮選工藝分選。

(3)<0.045 mm粒級(jí)細(xì)泥為主導(dǎo)粒級(jí)，產(chǎn)率為34.01%，灰分高達(dá)52.31%，若摻雜在篩上粗精煤泥中，必然會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3 工業(yè)對(duì)比試驗(yàn)

0.2 mm和0.4 mm篩縫弧形篩工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可看出：對(duì)比試驗(yàn)給料均勻，經(jīng)實(shí)測(cè)，兩臺(tái)弧形篩的處理量很接近，具有一定的可比性。從單位面積處理量來看，該廠精煤泥弧形篩與國內(nèi)同類設(shè)備相比較，也在正常生產(chǎn)范圍內(nèi)。由于0.2 mm篩縫弧形篩的篩上物增多，所以篩上物和篩下物的濃度與0.4 mm篩縫弧形篩相比有明顯的下降。

表3 不同篩縫的精煤泥弧形篩的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

表4 篩分產(chǎn)物粒度組成

篩分產(chǎn)物粒度組成見表4所示，從表4可以看出：

(1)0.2 mm篩縫精煤泥弧形篩篩下物產(chǎn)率較0.4 mm篩縫弧形篩減少了近20個(gè)百分點(diǎn)，透篩進(jìn)入浮選工藝的煤泥量減少了24.72%。

(2)鳳凰臺(tái)選煤廠采用沉降過濾式離心機(jī)對(duì)篩上物進(jìn)行脫水回收，據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)脫水產(chǎn)物較入料灰分可降低0.5～1個(gè)百分點(diǎn)，因此篩上物灰分要控制在10.50%～11.00%范圍內(nèi)。0.2 mm篩縫弧形篩的篩上物灰分為10.77%，在可控范圍之內(nèi)。

(3)0.4 mm篩縫弧形篩的篩下物中>0.15 mm粒級(jí)部分產(chǎn)率為17.76%，而0.2 mm篩縫弧形篩僅為1.25%，表明后者符合浮選入料上限控制在0.15 mm的要求。對(duì)于0.2 mm篩縫的條縫篩而言，粒度>0.2 mm的狹長形狀顆粒具有透篩的可能性，因此完全加以控制，理論上是不現(xiàn)實(shí)的。

(4)0.2 mm篩縫弧形篩的篩下物(即浮選入料)中，由于灰分>52%的<0.045 mm粒級(jí)細(xì)泥比0.4 mm篩縫篩下物中該粒級(jí)產(chǎn)率增加了6.22個(gè)百分點(diǎn)，因此入浮煤泥灰分也相應(yīng)增高至40.78%。

4 工藝指標(biāo)

按照GB/T15716《煤用篩分設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》的要求計(jì)算篩分產(chǎn)物產(chǎn)率、入料和分配率，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可對(duì)平行對(duì)比試驗(yàn)的工藝指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析[6]。

4.1 篩分效率

由表2入料粒度組成結(jié)果進(jìn)行分析，指定>0.15 mm粒級(jí)為粗粒，<0.15 mm粒級(jí)為細(xì)粒。粗粒(篩上)產(chǎn)物中的錯(cuò)配物含量Mc計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Mc為篩上產(chǎn)物中的細(xì)粒物占入料的百分?jǐn)?shù)，%；rc為篩上產(chǎn)物的實(shí)際產(chǎn)率，%；Of為篩上產(chǎn)物中的細(xì)粒物含量(占本樣)，%。對(duì)于0.2 mm篩縫的弧形篩，由表4計(jì)算可知：rc=49.70%，Of=14.76%，則Mc=7.34%。

細(xì)粒(篩下)產(chǎn)物中的錯(cuò)配物含量Mf計(jì)算公式如下：

(2)

式中：Mf為篩下產(chǎn)物中的粗粒物占入料的百分?jǐn)?shù)，%；rf為篩下產(chǎn)物的實(shí)際產(chǎn)率，%；

Uc為篩下產(chǎn)物中的粗粒物含量(占本樣)，%。對(duì)于0.2 mm篩縫的弧形篩，由表4計(jì)算可知：rf=50.30%，Uc=1.25%，則Mf=0.63%。

篩分效率Si的計(jì)算公式如下：

Si=Ec+Ef-100(%)，

(3)

(4)

(5)

式中：Ec為粗粒物的正配效率，%；Ef為細(xì)粒物的正配效率，%；rc，1為粗粒產(chǎn)物的理論產(chǎn)率，%，其中rc，1=rc-Mc+Mf；rf，1為細(xì)粒產(chǎn)物的理論產(chǎn)率，%，其中rf，1=100-rc，1。對(duì)于0.2 mm篩縫的弧形篩，rc，1=42.99%，rf，1=57.01%，則Ec=98.53%，Ef=87.13%，Si=85.66%。

同樣可以計(jì)算出0.4 mm篩縫弧形篩的相應(yīng)工藝指標(biāo)，結(jié)果見表5所示。

表5 精煤泥弧形篩的各項(xiàng)工藝指標(biāo)

對(duì)于細(xì)粒有效篩分而言，0.2 mm篩縫弧形篩較0.4 mm篩縫篩分效率提高了16.85個(gè)百分點(diǎn)，篩分效率為85.66%，工藝指標(biāo)良好。其中，粗粒物正配效率高達(dá)98.53%，這表明入料中>0.15 mm粒級(jí)粗粒絕大部分都截留在篩上物中。細(xì)粒物正配效率為87.13%，這表明入料中<0.15 mm粒級(jí)細(xì)粒中12.87%混雜在篩上物中。

4.2 分配率和平均可能偏差

0.2 mm和0.4 mm篩縫弧形篩的篩上物分配率結(jié)果見表6，由此繪制的分配曲線見圖3所示。

表6 篩上物分配率結(jié)果

圖3 分配曲線

4.2.1 分配粒度

篩分是顆粒按概率分級(jí)的過程，越接近篩縫尺寸的顆粒越難透篩，當(dāng)粒徑顆粒的篩上物或篩下物概率皆為50%時(shí)，此粒徑顆粒稱為分配粒度，任何篩分設(shè)備分配粒度都小于篩縫(或篩孔)尺寸[7]。分配粒度是從分配曲線上查得的，試驗(yàn)中兩臺(tái)弧形篩的分配粒度分別為0.152 mm和0.270 mm。

4.2.2 分配曲線

由圖3可直觀地看到兩條分配曲線的中間段的差異，0.2 mm篩縫的分配曲線靠近縱坐標(biāo)，趨向于垂線。分配曲線趨向于垂線的陡峭程度可用平均可能偏差來定量，可能偏差值越小，表征分離精確度越高，0.2 mm篩縫的弧形篩分離精度高，平均可能偏差僅為0.016 mm，其篩條篩背狹窄，開孔率與0.4 mm篩縫弧形篩相當(dāng)，但篩縫(篩條)數(shù)目比后者多了一倍多，篩上料層每越過一個(gè)篩縫，就增加了一次篩分，同時(shí)篩條厚度較小，篩下物穿透篩面的阻力也相應(yīng)減小。

4.2.3 分配率

試驗(yàn)得到的0.2 mm篩縫的分配率，不僅可繪制成分配曲線，定量評(píng)定它分級(jí)的精確程度，同時(shí)可以預(yù)測(cè)在相近單位處理量下，采用同樣氣動(dòng)擊打器工作參數(shù)時(shí)[8-9]，不同粒度組成的入料篩上物和篩下物的質(zhì)量情況。

4.2.4 脫水率

按照MT/T995-2006《選煤廠脫水設(shè)備工藝效果評(píng)定方法》的要求[10]，脫水率η計(jì)算公式如下：

(6)

式中:a、b、c分別為入料、篩上物和篩下物的百分濃度，%。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)可知：0.4 mm篩縫脫水率為96.58%，由于篩上物數(shù)量多，粒度細(xì)，所以0.2 mm篩縫脫水率較低，為92.19%，即篩上物所攜帶水量只為入料的7.81%。脫水率可以評(píng)定弧形篩的泄水能力，如果泄水量小，篩上物濃度必然降低，攜帶水量大，易出現(xiàn)“跑水”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響篩上物的質(zhì)量。

從生產(chǎn)技術(shù)管理而言，脫水率并不是越高越好，因?yàn)楹罄m(xù)的脫水設(shè)備-沉降過濾式離心機(jī)的最佳入料濃度為20%～40%，如果篩上物濃度過高，還需補(bǔ)水稀釋。

5 結(jié)語

鳳凰臺(tái)選煤廠對(duì)0.2 mm和0.4 mm篩縫精煤泥弧形篩進(jìn)行了平行對(duì)比試驗(yàn)，0.2 mm篩縫弧形篩的篩分效率高，分級(jí)精度高，泄水能力良好，實(shí)現(xiàn)了>0.15 mm粗粒高效回收，將浮選入料上限由0.5 mm有效地降到0.15 mm，提高了粗精煤泥的產(chǎn)率近20個(gè)百分點(diǎn)，減少了入浮煤泥量近四分之一，有益于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

采用氣動(dòng)擊打弧形篩篩面，其抗擊打強(qiáng)度和使用壽命還需在生產(chǎn)中進(jìn)一步檢驗(yàn)。對(duì)于0.2 mm篩縫的不銹鋼篩面的加工制造和材質(zhì)，應(yīng)早日實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，以實(shí)現(xiàn)在我國選煤廠的推廣使用。

[1] 吳大為，閆銳敏.浮游選煤技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2014，63-68，156-158.

[2] 于一棟，武麗麗，常少雄，等.沉降過濾式離心脫水機(jī)在煤泥二次浮選、精煤泥兩段回收系統(tǒng)中的工藝效果[J].煤炭加工與綜合利用，2014(1):2-5.

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[5] GB/T477—2008煤炭篩分試驗(yàn)方法[S].

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[10] GB/T995-2006選煤廠脫水設(shè)備工藝效果評(píng)定方法[S].

Analysis of the industrial performance of the clean coal slime sieve bend with an aperture size of 0.2 mm

YU Chao-fu1, LI Xiao-chen2, GUO Jian-wei3, WANG Chun-sun3, YUAN Bo-wen3, DING Xue-gang3

(1. Beijing Guohua Technology (Group) Co., Ltd., Beijing 101300, China; 2. Anhui University of Science & Technology, Huainan, Anhui 232000, China; 3. Tangshan Guohua International Engineering Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063012, China)

For avoiding the trouble of re-washing the already up-to-the standard cleaned fine coal slime, comparative parallel industrial tests are made with 2 clean coal slime sieve bends. One bend has an aperture size of 0.2 mm and the other, 0.4 mm, and they are all fitted with pneumatic strikers. Test result indicates that the bend with a smaller aperture size works with an efficiency as high as 85.66%, 16.85 percentage points higher than that of the bend with larger openings, a partition size of 0.152 mm, a mean probable deviation of distribution curve of only 0.016 mm, a moisture removal rate of 92.19%, and recovery rate of coarse clean coal slimes nearly 20% higher as compared with the bend of 0.4 mm version. Through the use of the bend of the 0.2 mm version, the flotation feed is controlled at a top-size limit of 0.15 mm and the load of flotation circuit is reduced by approximately one quarter.

clean coal slime sieve bend; screen aperture; screen efficiency; partition curve; moisture removal rate

1001-3571(2016)06-0059-05

TD452

B

2016-10-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.016

庾朝富(1987—)，男，安徽馬鞍山市人，工程師，主要從事選煤工藝與設(shè)備研究工作。

E-mail：yuchaofuoo@163.com Tel：17051102799

庾朝富，李曉臣，郭建偉，等.0.2 mm篩縫精煤泥弧形篩工業(yè)性指標(biāo)分析[J].選煤技術(shù)，2016(6)：59-63.