史冰森，代現(xiàn)法，夏亮亮，賈存瑞

(1.天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063000；3.山東濟礦魯能煤電股份有限公司 陽城煤礦，山東 濟寧 272000)

陽城煤礦選煤廠位于山東濟寧汶上縣，是一座處理能力2.4 Mt/a的礦井型選煤廠，選煤廠采用淺槽+動篩排矸、跳汰主洗+粗煤泥分選+浮選的分選工藝流程。經(jīng)過近些年連續(xù)生產(chǎn)，跳汰主洗設(shè)備篩下空氣室跳汰機磨損嚴(yán)重，加上煤質(zhì)變化較大，使得跳汰機的洗選精度逐漸變差，制約了選煤廠的正常生產(chǎn)[1]，降低了選煤廠的效益。為提高精煤產(chǎn)率，增加對煤炭市場的適應(yīng)能力，選煤廠計劃對主洗設(shè)備進行技術(shù)改造，最終研究決定采用SKT復(fù)振跳汰機。

1 SKT復(fù)振跳汰機

1.1 分選原理

跳汰機主要是利用一定周期上下起伏的脈動水流，對密度存在差異的物料進行分選[2]。在每個脈動周期內(nèi)，跳汰機內(nèi)物料的狀態(tài)分為起振、松散、下落和壓緊4個步驟，在這個過程中密度大的物料沉降速度較大，密度小的物料沉降速度較小，所以經(jīng)過若干次脈動以后床層按密度的高低進行分層，通過跳汰機的排料裝置將大密度礦物排出機體，小密度的物料通過機體的溢流堰進入脫水篩，從而實現(xiàn)精煤、中煤、矸石的分選[3]。一般常規(guī)跳汰機配套使用的風(fēng)箱上進氣風(fēng)閥和排氣風(fēng)閥一一對應(yīng)且數(shù)量一致，通過集控柜的電控信號進氣風(fēng)閥和排氣風(fēng)閥打開和關(guān)閉相互配合，控制低壓風(fēng)周期性地進入和排出機體，利用低壓風(fēng)實現(xiàn)床層的上下脈動和物料分選。

常規(guī)跳汰機進氣和排氣閥門數(shù)量相同，并且在正常洗選過程中進氣和排氣時間基本相同，使得物料跳起一段高度后無法保持較長的松散時間就會迅速下降，在一個周期內(nèi)的分選時間較短，可能會降低分選精度。SKT復(fù)振跳汰機相比較于常規(guī)跳汰機，在風(fēng)箱上為各組進氣風(fēng)閥新增加了復(fù)振風(fēng)閥，如圖1所示。在正常進排氣周期內(nèi)，復(fù)振風(fēng)閥可以產(chǎn)生一個不同于主進風(fēng)頻率的二次進風(fēng)，為床層提供輔助脈動從而實現(xiàn)復(fù)合振動。復(fù)振的產(chǎn)生提高了床層跳起的高度，而且延緩了床層下落的時間，加大了床層分層膨脹的時間，因此增加了單個周期內(nèi)的分選時間，可以明顯提高細粒物料分選的效果[4-6]。有研究表明，相比較于一般跳汰機，復(fù)振跳汰機能有效改善分選指標(biāo)，并且當(dāng)復(fù)振頻率是主振頻率的2倍時，復(fù)振跳汰機能有效改善矸石帶煤量、控制床層透篩量，從而提高精煤產(chǎn)率。

圖1 復(fù)振跳汰機風(fēng)箱各組風(fēng)閥布置

陽城煤礦選煤廠原跳汰機采用多室共用風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，風(fēng)箱上共有2組進、排氣風(fēng)閥控制5個室的脈動周期，且進氣風(fēng)管和排氣風(fēng)管為同一根風(fēng)管，現(xiàn)場生產(chǎn)時無法對單室的進排氣量進行調(diào)節(jié)，無論是調(diào)節(jié)控制柜的風(fēng)閥周期，還是風(fēng)閥閥門，都會影響其他室，對于單獨調(diào)節(jié)各室的透篩和跳動情況不利。原跳汰機二段機體風(fēng)箱的結(jié)構(gòu)如圖2所示，原跳汰機的三室、四室、五室均為一組進、排氣風(fēng)閥控制，進氣閥打開、排氣閥關(guān)閉時，3、4、5管道同時進風(fēng)，進氣閥關(guān)閉、排氣風(fēng)閥打開時，3、4、5管道作為排氣管同時排風(fēng)，原跳汰機的風(fēng)箱結(jié)構(gòu)無法根據(jù)煤質(zhì)變化調(diào)節(jié)進、排氣量大小，不能有效控制控制床層的吸啜力以及細粒物料的透篩量，可能造成較多細粒煤透篩過多進入中煤，造成精煤損失，或者部分中煤無法透過篩板，污染精煤產(chǎn)品。

圖2 原跳汰機風(fēng)箱三室、四室、五室供風(fēng)示意

現(xiàn)更換的SKT復(fù)振跳汰機每個室均采用單獨進、排氣風(fēng)閥控制，如圖3所示，5組進、排氣風(fēng)閥和5個室對應(yīng)，可以根據(jù)每個室的跳動情況單獨調(diào)節(jié)，進氣風(fēng)管和排氣風(fēng)管都有單獨管道和閥門控制，可以對每個室的進氣和排氣量大小進行靈活控制，實現(xiàn)對透篩物的有效調(diào)節(jié)，這對物料特別是細粒物料的分選是有利的[7-8]。

圖3 SKT復(fù)振跳汰機各室供風(fēng)示意

1.2 技術(shù)特點

(1)通過引入復(fù)振風(fēng)閥，對床層提供較大的托舉力，單個周期內(nèi)的分選時間增加，床層的膨脹期變長，松散度也得到改善，減少了細顆粒物料對分選的不利影響。

(2)復(fù)振風(fēng)閥和常規(guī)風(fēng)閥的控制和調(diào)節(jié)相互分開，可以根據(jù)煤質(zhì)變化情況選擇打開或關(guān)閉復(fù)振風(fēng)閥，對跳汰機床層的跳動調(diào)節(jié)更加靈活，正常生產(chǎn)時可以關(guān)閉復(fù)振風(fēng)閥，在煤質(zhì)變差時可以通過復(fù)振改善設(shè)備的分選精度。

(3)復(fù)振跳汰機風(fēng)箱的進氣、排氣風(fēng)管彼此獨立，可以通過調(diào)節(jié)低壓風(fēng)管的蝶閥控制床層起跳、松散、下落和壓緊的快慢，從而實現(xiàn)對透篩物的控制，調(diào)節(jié)方式簡單高效。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果

陽城煤礦選煤廠現(xiàn)采用跳汰主洗+粗煤泥分選+浮選的分選工藝流程。當(dāng)前主洗設(shè)備為2臺14 m2跳汰機(主廠房東、西側(cè)各1臺)，正常生產(chǎn)時2臺跳汰機同時工作，入洗的原煤粒度為0～50 mm，洗選后的精煤產(chǎn)品入倉后銷售，中煤產(chǎn)品供煤礦的電廠發(fā)電。選煤廠為對精煤進行提質(zhì)增效，決定對主洗系統(tǒng)的跳汰機進行升級改造。為保證選煤廠正常生產(chǎn)，將主洗車間的1臺跳汰機更換為SKT-14復(fù)振跳汰機，另1臺跳汰機在改造過程中繼續(xù)洗選。改造提高了設(shè)備的分選精度，降低了精煤損失。

為對原跳汰機在生產(chǎn)中存在的問題進行分析，首先對跳汰機入洗的0～50 mm原煤采樣化驗，浮沉結(jié)果如表1所示。原煤可選性曲線如圖4所示。

圖4 跳汰入洗原煤可選性曲線

表1 入洗原煤浮沉分析

通過原煤可行性曲線可知，當(dāng)精煤灰分為8.8%時，理論分選密度為1.491 kg/L，精煤理論產(chǎn)率為60.59%。為進一步分析原跳汰機的分選效果，對原跳汰機洗選中煤分批、分次取樣進行浮沉實驗，如表2所示。

表2 原跳汰機中煤產(chǎn)品密度分析

根據(jù)表2，對取樣當(dāng)天的精煤產(chǎn)率進行匯總，如表3所示。

由表2、表3可以看出，原跳汰機洗選后精煤實際產(chǎn)率約為42.6%，同理論產(chǎn)率60.59%相差較大，可知有部分精煤損失。通過對中煤的浮沉表分析可以看出，中煤產(chǎn)品小于1.5 g/cm3密度級(精煤)產(chǎn)量要大于1.5～1.8 g/cm3(中煤)產(chǎn)量，說明中煤里精煤含量較高，這部分精煤作為中煤出售，給選煤廠效益造成損失。

表3 原跳汰機精煤產(chǎn)率

SKT-14復(fù)振跳汰機投入生產(chǎn)后，經(jīng)過調(diào)試實現(xiàn)了正常生產(chǎn)。為對比原跳汰機和SKT-14復(fù)振跳汰機的分選效果的差異，取樣時原跳汰機停機，將SKT-14復(fù)振跳汰機調(diào)至正常生產(chǎn)指標(biāo)，精煤灰分穩(wěn)定在8.8%以下，分別在洗選精煤、中煤、矸石膠帶上進行取樣，進行浮沉、發(fā)熱量分析試驗，化驗結(jié)果如表4表示。兩種跳汰機分選效果對比見表5。

表4 SKT-14復(fù)振跳汰機分選結(jié)果分析

表5 SKT-14復(fù)振跳汰機和原跳汰機分選結(jié)果對比

由表4數(shù)據(jù)可知，復(fù)振跳汰機洗選的矸石產(chǎn)品中精煤、中煤含量較低，說明精煤、中煤在矸石中損失較少；洗選中煤產(chǎn)品中精煤的比例相比較于原跳汰產(chǎn)品明顯降低，精煤和中煤的比例約為1∶3，中煤含量所占比例最高，矸石比例的下降，使得洗選中煤產(chǎn)品的發(fā)熱量得到提高。

通過跳汰機升級改造，中煤產(chǎn)品帶精煤比例下降了17.02%，降低了精煤在中煤產(chǎn)品中的損失，選煤廠正常生產(chǎn)時中煤產(chǎn)率占入洗原煤的8%左右，則中煤帶精下降(8%×17.02%)×100=1.36%，該部分產(chǎn)品最終作為精煤出售，提高了選煤廠經(jīng)濟效益。

3 結(jié) 語

陽城煤礦選煤廠通過SKT-14復(fù)振跳汰機改造升級項目，使原跳汰分選中煤產(chǎn)品夾帶的精煤、矸石比例降低，有效減少了精煤損失，提高了精煤產(chǎn)率，同時，中煤產(chǎn)品的發(fā)熱量也得到了提高。SKT-14復(fù)振跳汰機分選的精煤產(chǎn)品灰分穩(wěn)定在8.8%之內(nèi)，中煤產(chǎn)品中精煤比例穩(wěn)定在25%以下，中煤產(chǎn)品帶精比例下降了17.02%，占入洗原煤的1.36%，顯著提高了選煤廠的效益。