影響FGX-9型干選機(jī)分選效果的內(nèi)在因素分析

胡丙升

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

影響FGX-9型干選機(jī)分選效果的內(nèi)在因素分析

胡丙升1,2

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

為了進(jìn)一步提高FGX-9型干選機(jī)的分選效果，以該型干選機(jī)作為分選設(shè)備，以阜新礦原煤作為原料進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，研究了振幅、振動頻率、床面角度、風(fēng)壓與風(fēng)量對原煤分選效果的影響，并尋找最佳技術(shù)參數(shù)。研究結(jié)果表明：在試驗(yàn)條件下，精煤產(chǎn)率隨振幅增加而下降，灰分則先降低后上升，且當(dāng)振幅為8 mm時(shí)，分選效果最佳；該型干選機(jī)的振動頻率通常在35～50 Hz之間，精煤產(chǎn)率隨振動頻率增加逐漸降低，灰分則先降低后升高，在實(shí)際生產(chǎn)中可以通過適當(dāng)提高振動頻率來提高精煤質(zhì)量；在床面縱向角度為0°時(shí)，隨著橫向角度的增加，精煤產(chǎn)率逐漸增大，灰分隨之上升，且當(dāng)橫向角度在7°～8°之間時(shí)，精煤質(zhì)量最佳；隨著風(fēng)量的增加，精煤產(chǎn)率和灰分均先下降后上升，當(dāng)風(fēng)量在70 000～80 000 m3/h時(shí)，分選效果最佳。該研究對于改善FGX-9型干選機(jī)的分選效果有著重要指導(dǎo)意義

干法選煤；FGX-9型干選機(jī)；內(nèi)在因素；分選效果

干法選煤具有不用水、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，經(jīng)兩段或三段除塵工藝和負(fù)壓操作，能夠保證大氣環(huán)境和工作環(huán)境不受粉塵污染，排出的氣體含塵量<50 mg/m3，低于規(guī)定的150 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)，這符合國家當(dāng)前發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)等方針政策的規(guī)定，故以 FGX 系列復(fù)合式干選機(jī)為代表的重力干法分選設(shè)備在我國選煤行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。通過不斷的創(chuàng)新與研發(fā)，我國已經(jīng)成功研制出FGX-12、FGX-24、FGX-24A、FGX-48A 等大型復(fù)合式干選機(jī)[1-3]。影響復(fù)合式干選機(jī)分選效果的主要因素包括外在因素和內(nèi)在因素，外在因素是指原煤本身的性質(zhì)，在特定的原煤煤質(zhì)條件下，這種因素產(chǎn)生的影響很難得到有效解決；內(nèi)在因素是指設(shè)備本身的技術(shù)參數(shù)，干選機(jī)分選效果欠佳的主要原因是操作人員不能很好地調(diào)控設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，而不當(dāng)?shù)牟僮鲿?yán)重影響分選效果。為了滿足現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)需要，進(jìn)一步提高FGX-9型干選機(jī)的分選效果，以該型干選機(jī)作為分選設(shè)備，以阜新礦原煤為原料進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，探索了常見內(nèi)在因素(振幅、振動頻率、床面角度、風(fēng)壓與風(fēng)量)對其分選效果的影響規(guī)律，以指導(dǎo)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，改善分選效果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

1.1.1 結(jié)構(gòu)組成與工作原理

試驗(yàn)設(shè)備為FGX-9型干選機(jī)(圖1)，其主要由吊掛裝置、硫化橡膠篩板、產(chǎn)品排料口、溜槽、產(chǎn)品調(diào)節(jié)翻板、振動電機(jī)、風(fēng)室等組成。其中：吊掛裝置的作用是減輕設(shè)備振動過程中對支架和地基的沖擊；硫化橡膠篩板是物料的分選平臺；產(chǎn)品排料口可以控制床層厚度；產(chǎn)品調(diào)節(jié)翻板能夠調(diào)節(jié)各產(chǎn)品之間的分配比例；振動電機(jī)可為設(shè)備工作提供恒定的振動力；風(fēng)室用于擴(kuò)壓并使物料松散。

在空氣流、機(jī)械振動力的共同作用下，粒度、密度不同的物料按照干擾沉降規(guī)律分層：粒度相同的顆粒中密度較大的集中在床面底層，而密度較小的集中在床面上層；密度相同的顆粒中粒度較大的集中在床面底層，粒度較小的集中在床面上層。由于振動力垂直作用于床面長度方向，床面底部物料向背板方向運(yùn)動，受背板的阻擋而向上運(yùn)動，上部低密度物料在向上運(yùn)動物料的推力和重力的聯(lián)合作用下，從排料邊排出；矸石、黃鐵礦等高密度物料逐漸移動到矸石排料端排出，從而完成整個(gè)分選過程[4-6]。

1—吊掛裝置；2—硫化橡膠篩板；3—產(chǎn)品排料口；4—精煤溜槽；5—中煤溜槽；6—矸石溜槽；7—產(chǎn)品調(diào)節(jié)翻板；8—矸石出料速度調(diào)節(jié)閥；9—振動電機(jī)

1.1.2 技術(shù)參數(shù)

試驗(yàn)所用FGX-9型干選機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：

80～90

入料粒級/mm

0～80

入料水分/%

<9

振幅/mm

8～10

占地面積/(m×m)

15×12

總功率/kW

212

1.2 試驗(yàn)物料

試驗(yàn)所用物料為阜新礦原煤，粒度范圍為0～80 mm，外在水分平均值為8.33%，灰分平均值為30.41%，可選性等級均為中等可選，具體情況見表1。

表1 煤樣煤質(zhì)特征

煤樣的±1.80 g/cm3密度級浮沉特征(表2)表明：精煤產(chǎn)率平均值為74.27%，對應(yīng)的灰分平均值為16.02%，精煤產(chǎn)率偏高且灰分較低；矸石產(chǎn)率平均值為25.73%，對應(yīng)的灰分為72.58%，矸石產(chǎn)率偏低且灰分較高，說明該煤樣有分選的必要和價(jià)值。

表2 煤樣±1.80 g/cm3密度級浮沉特征

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 振動因素對分選效果的影響

干法選煤過程中的振動因素包括振幅和振動頻率，這兩種因素均對分選效果有著重要影響。振幅影響物料的拋射高度，在風(fēng)力的共同作用下，物料完成分層，并向前翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)煤與矸石的分層和分離。不同原煤所需的拋射高度(即振幅)不同，在實(shí)際生產(chǎn)中可通過調(diào)節(jié)振動電機(jī)偏心塊的夾角來改變振幅。一般情況下，分選粗粒原煤時(shí)，宜選用低頻率、大振幅；分選細(xì)粒原煤時(shí)，宜選用高頻率、小振幅[7-9]。

廣州地鐵平均每天運(yùn)營時(shí)間為17 h，取相鄰兩列車平均運(yùn)行時(shí)間間隔為3 min，則每天地鐵列車動載作用于管片的次數(shù)為340次，每年作用于管片的次數(shù)為124 100次。通過上文求得的管片極限受拉疲勞次數(shù)除以124 100即可得到管片的疲勞壽命。圖9為管片受拉疲勞壽命變化曲線。

2.1.1 振幅對分選效果的影響

在保持其他影響因素不變的條件下，改變FGX-9型干選機(jī)的振幅大小，得到了不同振幅時(shí)的分選結(jié)果(表3)。由表3可知：隨著振幅的增加，精煤產(chǎn)率下降，灰分先降低后上升。當(dāng)振幅在8 mm以下時(shí)，由于床面向前運(yùn)動的速度較小，物料從側(cè)面排出，精煤產(chǎn)率增大，但其質(zhì)量變差，矸石混雜現(xiàn)象嚴(yán)重；當(dāng)振幅在8 mm以上時(shí)，物料運(yùn)動速度加快，精煤從側(cè)面排出量減少，但過度分層現(xiàn)象突出，其質(zhì)量也變差；當(dāng)振幅為8 mm時(shí)，精煤灰分和產(chǎn)率都較理想，分選效果最佳。

表3 不同振幅時(shí)的分選結(jié)果

2.1.2 振動頻率對分選效果的影響

振動頻率和振幅共同影響FGX-9型干選機(jī)的分選效果，可以通過調(diào)節(jié)變頻器來改變振動頻率的大小。一般情況下，該型干選機(jī)的振動頻率在35～50 Hz之間。在其他條件不變的情況下，將設(shè)備振幅調(diào)節(jié)為8 mm，研究了振動頻率對原煤分選效果的影響，結(jié)果見表4。

表4 不同振動頻率時(shí)的分選結(jié)果

由表4可知：振動頻率增加，物料向前運(yùn)動的速度增大，矸石端排放量增多，精煤產(chǎn)率降低，精煤灰分先降低后升高。這是因?yàn)殡S著振動頻率的增大，物料分層效果得到改善；當(dāng)振動頻率繼續(xù)增大時(shí)，較好的分層狀態(tài)遭到破壞，床層內(nèi)出現(xiàn)“返混”現(xiàn)象。因此，在日常生產(chǎn)中可以通過提高振動頻率來提高精煤質(zhì)量，但不可盲目地提高振動頻率。

2.2 床面角度對分選效果的影響

影響FGX-9型干選機(jī)分選效果的另一個(gè)常見內(nèi)在因素是床面角度，包括橫向角度和縱向角度。橫向角度是指從背板到排料邊方向(與背板垂直方向)的床面與水平面的夾角；縱向角度是指從給料口到矸石門方向(與背板平行方向)的床面與水平面的夾角。本研究中規(guī)定向下均為正角度。橫向角度主要用于調(diào)節(jié)精煤產(chǎn)品的分帶寬度和處理量，當(dāng)原煤中矸石含量少且粉煤含量多時(shí)，可以適當(dāng)增大橫向角度?？v向角度主要用于控制矸石產(chǎn)品的純度和矸石分帶寬度，當(dāng)原煤中矸石量多且矸石分帶寬時(shí)，需要向下適當(dāng)增大縱向角度，以加快排矸速度；當(dāng)原煤中矸石量少且矸石產(chǎn)品帶煤較多時(shí)，需要向上適當(dāng)增大縱向角度，從而使矸石向上“爬坡”，以便于煤矸分離。一般情況下，縱向角度選擇0°，且其調(diào)節(jié)范圍不超過±2°。在其他條件不變的情況下，床面角度不同時(shí)的分選效果見表5。

表5 不同床面角度時(shí)的分選效果

由表5可知：在試驗(yàn)條件下，隨著橫向角度的增加，精煤產(chǎn)率逐漸增大，灰分隨之上升；當(dāng)橫向角度在7°～8°之間時(shí)，精煤產(chǎn)率和灰分均處于最佳狀態(tài)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，用戶可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)橫向角度，以實(shí)現(xiàn)精煤產(chǎn)率最高的目標(biāo)。

2.3 風(fēng)壓和風(fēng)量對分選效果的影響

干選機(jī)是在振動力和風(fēng)力的共同作用下完成物料的分層，振動力是通過“離析作用”使粗粒物料擠入底層，細(xì)粒物料集中在上層；風(fēng)力作用則是通過風(fēng)口向上鼓風(fēng)，將細(xì)粒物料吹到上層，而粗粒物料留在下層。在物料分層過程中，鼓風(fēng)的風(fēng)壓和風(fēng)量對分選效果有著重要影響[10-11]。

FGX-9型干選機(jī)采用主風(fēng)機(jī)供風(fēng)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓(全壓)是根據(jù)管道阻力計(jì)算確定的，一般要求風(fēng)壓在6 000 Pa左右；干選機(jī)風(fēng)量可以通過各風(fēng)室的風(fēng)門調(diào)節(jié)控制，是干選機(jī)的重要操作因素。

風(fēng)力作用表現(xiàn)在三方面：①使床層物料松散，有利于物料按密度分層；②使床層流動性增強(qiáng)，有利于提高設(shè)備處理能力；③與煤中細(xì)粒物料形成氣-固兩相混合介質(zhì)，有利于提高分選精度。由于床面的床層厚度不同，所需的風(fēng)量不同：靠近入料端的精煤段床層較厚，對應(yīng)的風(fēng)室風(fēng)門需要全開，矸石段風(fēng)門應(yīng)該適當(dāng)關(guān)??；中煤段風(fēng)門開啟程度需要根據(jù)矸石帶煤情況確定，如果其帶煤量較大，中煤段風(fēng)門需要適當(dāng)開大。

在其他影響因素不變的條件下，不同風(fēng)量時(shí)的分選效果見表6。

表6 不同風(fēng)量時(shí)的分選效果

由表6可知：在試驗(yàn)條件下，當(dāng)保持原煤處理量不變時(shí)，隨著風(fēng)量的增加，精煤產(chǎn)率和灰分均先下降后上升。這是因?yàn)轱L(fēng)量過小時(shí)物料得不到充分松散與分層就進(jìn)入產(chǎn)品溜槽，當(dāng)風(fēng)量過大時(shí)物料則會被吹亂，產(chǎn)生“噴泉”現(xiàn)象，矸石隨之也進(jìn)入產(chǎn)品溜槽。當(dāng)風(fēng)量在70 000～80 000 m3/h時(shí)，物料分層界限清晰，分選效果最佳。因此，在原煤煤質(zhì)和設(shè)備處理量不變的情況下，合理的風(fēng)量是保證分選效果的有力保障。

3 結(jié)論

為提高FGX-9型干選機(jī)分選效果，研究從影響其分選效果的常見內(nèi)在因素(振幅、振動頻率、床面角度、風(fēng)壓與風(fēng)量)入手，在試驗(yàn)條件下得出如下結(jié)論：

(1)隨著振幅的增加，精煤產(chǎn)率降低，灰分先降低后上升。當(dāng)振幅為8 mm時(shí)，精煤灰分和產(chǎn)率都較理想，分選效果最佳。

(2)振動頻率增加，精煤產(chǎn)率降低，其灰分先降低后升高。振動頻率的增大可以提高精煤質(zhì)量，但振動頻率過大則會影響床層分層效果。在現(xiàn)場生產(chǎn)過程中需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)設(shè)備振動頻率。

(3)隨著床面橫向角度的增加，精煤產(chǎn)率逐漸增大，灰分隨之上升。當(dāng)橫向角度在7°～8°之間時(shí)，精煤產(chǎn)率和灰分均處于最佳狀態(tài)。

(4)保持原煤處理量不變，隨著風(fēng)量的增加，精煤產(chǎn)率和灰分均先下降后上升。當(dāng)風(fēng)量在70 000～80 000 m3/h時(shí)，物料分層界限清晰，分選效果最佳。

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Analysis of the common internal factors influencing the separating performance of FGX-9 dry cleaning machine

HU Bing-sheng1,2

(1. Tangshan Research Institute Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Tangshan 063012, Hebei, China; 2. Hebei Province Coal Washing & Engineering Technology Research Center, Tangshan 063012, Hebei, China)

In order to further enhance the separating performance of the FGX-9 dry cleaning machine, industrial test is made with the machine for treating the raw coal from Fuxin Coal Mine, so as to determine the effect on separation performance of the machine produced by common internal factors, such as vibration amplitude, frequency, inclination angle of deck, air pressure and volume, and to define the optimum technical parameters. Test result shows that under the test condition: the yield of clean coal drops with the increase of vibration amplitude, and at an amplitude of 8mm, a best separating result can be expected; the yield of clean coal decreases with the increase of vibration frequency(The machine generally operates with a vibration frequency of 35～50 Hz), and the ash of clean coal tends to first decrease and then go up; in industrial operation of the machine, the quality of clean coal can be improved through appropriately increasing vibration frequency; at a vertical inclination angle of 0°, the yield of clean coal increases gradually with accordingly a higher ash with the increase of horizontal inclination angle; at a horizontal inclination angle of 7°～8°, a best quality of clean coal can be obtained; with the increase of air volume, both clean coal yield and ash first drop and then increase, and at an air volume of 70,000～80,000 m3/h, the machine can work with the best separating performance. The study made in the paper is of important guiding significance for the enhancement of the separating performance of the FGX-9 dry cleaning machine.

dry cleaning of coal; FGX-9 dry cleaning machine; internal factors; separating performance

1001-3571(2016)04-0006-04

TD942

A

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.002

胡丙升(1979—)，男，安徽省宿州市人，工程師，從事干法選煤技術(shù)的研究與推廣工作。

E-mail：hbs811@163.com Tel：0315-7757236

胡丙升. 影響FGX-9型干選機(jī)分選效果的內(nèi)在因素分析[J]. 選煤技術(shù)，2016(4)：6-9.