選煤廠干擾床分選機的改進

安 洋

（山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責任公司， 山西 沁水 048214）

引言

經(jīng)過多年的發(fā)展與創(chuàng)新，選煤工藝已經(jīng)逐漸趨于完善，并形成了以密度為基礎(chǔ)進行分選的理論，但在實際選煤過程中，由于煤質(zhì)以及分選技術(shù)的問題，分選效果往往不盡人意，經(jīng)常會出現(xiàn)粗精煤背灰的現(xiàn)象，從而降低了精煤的產(chǎn)率和質(zhì)量，導(dǎo)致了精煤資源的浪費，因此有必要增加分選機的分選精度，穩(wěn)定精煤的灰分，提高精煤的產(chǎn)量。某選煤廠主要生產(chǎn)焦煤，年生產(chǎn)能力為6 Mt，該廠處于在建設(shè)期間，工程分為兩期進行，前期生產(chǎn)量為400萬t，后期生產(chǎn)量為200萬t。其生產(chǎn)工藝流程為：首先對工作面采下的原煤進行脫泥處理，該過程是由有壓重介質(zhì)旋流器來完成的，分選的粒徑為1～50mm；然后用粗煤泥分選機對其進行二次分選，分選的粒徑為0.25～1mm，但在這個過程中，一期工程和二期工程所用的分選機是不同的，前期用RC分選機，后期用TBS分選機；而小于0.25mm的粒徑則由浮選機進行分選，但要注意的是，浮選尾礦與浮選精煤所用的脫水裝置不同，前者用的是壓濾機，后者用的是加壓過濾機。在該選煤廠進行二期粗煤泥分選階段，采用的是干擾床分選機，其設(shè)備型號為XGR-3000型，該分選機在實際應(yīng)用中存在著不少的問題，不僅底流排料不正常，而且精煤的灰分變化較大，因此導(dǎo)致了精煤質(zhì)量的降低，造成了精煤資源的極大浪費[1]。

1 XGR-3000型干擾床分選機

1.1 工作原理

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究者們利用干擾沉降原理設(shè)計研制了一種物料分選設(shè)備——干擾床分選機，該設(shè)備是利用底流上升以及物料下降來形成具有一定密度的干擾床層，從而對0.15～2mm粒徑之間的物料進行分選。

該干擾床分選機在實際工作過程中，首先從槽體的上端將原煤加入，原煤需垂直于入料井，依靠自身重力進入到筒體中，筒體底部位置處注入了上升水流，該水流的壓力和流量均勻分布，當原煤下降到筒體后，與該水流在筒體的中部位置相遇混合，并發(fā)生干擾沉降作用，形成干擾床層；當系統(tǒng)穩(wěn)定后，低于干擾床層密度的顆粒就會向筒體上方浮動，直到流出筒體進入收集槽中，這部分煤炭就是精煤，而對于密度高于干擾床層的顆粒則進入到筒體底部，由排料閥門排出，從而形成尾礦。

1.2 控制系統(tǒng)

在選煤過程中，干擾床分選機之所以能通過密度的不同來實現(xiàn)對原煤的穩(wěn)定分選，主要是依靠控制系統(tǒng)來完成的。該控制系統(tǒng)的主要組成部分包括密度探測器、執(zhí)行機構(gòu)以及控制器。密度探測器主要用來測量干擾床層的密度，在測定完成后，將該數(shù)值與設(shè)定的密度進行比較后會產(chǎn)生一個差值，再利用編程控制器對該差值進行運算，進而輸出一個電流控制信號給執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對排放閥的控制，通過開啟或者關(guān)閉排放閥來使干擾床層的密度接近于設(shè)定值，從而達到自動調(diào)節(jié)的目的[2]。

1.3 技術(shù)特征

該分選機的技術(shù)特征如表1所示。

表1 XGR-3000干擾床分選機技術(shù)參數(shù)情況

2 存在問題及分析

該選煤廠在建設(shè)后期進行粗煤泥分選時，首先要將煤泥水進行分級濃縮，所用的分選設(shè)備是水力分級旋流器，之后在旋流器底部沉降的0.25～1mm粒徑的物料會再次進行分選，其分選的設(shè)備為XGR-3000型干擾床分選機，物料在該分選機進行分選后，分選出的煤泥水再經(jīng)過水力旋流器進行濃縮，之后再經(jīng)過脫水作業(yè)產(chǎn)生精煤。但是在實際應(yīng)用過程中，該分選機還存在有不少的問題，具體有以下幾點。

1）該分選機筒體的底流在排料閥打開的過程中，常常會出現(xiàn)排料不正常的現(xiàn)象，使分選機不能進行主動排料，此時必須經(jīng)過處理或者手動操作才能繼續(xù)進行排料，使其恢復(fù)正常的運行，而在這個過程中就會造成精煤資源的浪費。經(jīng)過實際的探查可知，當密度探測器附近的物料積聚的過多時，由于堆積物料過多，密度探測器在進行密度測量時會產(chǎn)生很大的偏差，從而導(dǎo)致與設(shè)定值的差值變大，反饋給控制系統(tǒng)之后，干擾床層的密度就會由于遠遠高于設(shè)定值的密度而導(dǎo)致排料閥長時間處于開啟狀態(tài)，這樣在筒體內(nèi)物料就很難沉降，形成穩(wěn)定的床層，繼而導(dǎo)致精煤不能被完全地分選出來，而隨物料被排出成為尾礦。

2）精煤灰分不穩(wěn)定，發(fā)生上下波動。在使用該干擾床分選機進行選煤過程中，各項技術(shù)參數(shù)都是一定的，但是在進行分選時，精煤的灰分在9%～16%的范圍內(nèi)變化，而正是由于這種變化的存在，精煤的質(zhì)量得不到良好的保證，給生產(chǎn)造成了極大的阻礙。經(jīng)過對該問題進行分析可知，原煤由入料口進入筒體中，在進入筒體的這段時間內(nèi)，物料由于自身重量的作用沿入料井垂直下落，但是從橫向方向上來看，該物料的分布比較雜亂，不均勻，所以在沉降過程中，一旦干擾床層達到了穩(wěn)定，就會發(fā)生此床層并不是均勻的，其厚度分布不一，密度變化也比較大，因此在進行物料實際分選的過程中，分選的密度會變大，遠遠大于設(shè)定好的密度值，從而產(chǎn)生較大的偏差，對精煤的分選造成影響，使精煤不能保證穩(wěn)定的灰分[3-5]。

綜合上述兩個原因可以發(fā)現(xiàn)，造成該分選機出現(xiàn)問題的根本原因在于，物料在入料井中下降時，不能保證物料在橫向方向上具有一定的穩(wěn)定性，以及物料在筒體中沉降后，容易在密度探測器附近出現(xiàn)積聚現(xiàn)象，這兩個原因在共同作用后，極大地影響了干擾床層的穩(wěn)定性，降低了精煤的產(chǎn)率。

3 改進措施

由于干擾床分選機的分選過程所基于的原理是密度的差異性，因此要想確保選煤過程高效地進行，就必須保證該干擾床分選機密度的穩(wěn)定性，只有確保密度穩(wěn)定，才能更好地實現(xiàn)對物料的分選，提高精煤的灰分，加強精煤的產(chǎn)率。因此為了解決干擾床層密度不穩(wěn)定的問題，應(yīng)該從消除物料下降過程中的非均勻分布以及減少物料積聚出發(fā)，從而達到分選效果增強的目的。為此特提出了以下改進措施：

1）在入料井正下方設(shè)置一個旋流裝置，該旋流裝置如圖1所示，從圖中可以看出，該旋流裝置由兩部分組成，包括錐形底座以及旋流片，在整個裝置中，一共安裝有6片旋流片，呈均勻分布狀態(tài)，作用是在物料由入料口給到入料井并下降的過程中，會經(jīng)過該旋流裝置，從而使物料在該裝置的作用下形成穩(wěn)定的旋流，從而使物料在進入筒體之前是均勻分散的。

圖1 旋流裝置示意圖

2）為了很好地實現(xiàn)該旋流裝置的作用，還需要對入料井進行改進，具體表現(xiàn)在減少入料井的直徑，使物料在通過旋流裝置時，不會由于入料井直徑過大，而從井壁附近直接下降到筒體，從而確保所有的物料都可以通過旋流裝置，呈均勻分散狀態(tài)。

4 實施效果

通過上述改進措施，對該選煤廠XGR-3000型干擾床分選機進行改造后，對進入到該分選機的原煤灰分以及分選后所得到的精煤和尾礦的灰分和精煤的產(chǎn)率進行了測量和統(tǒng)計，其實驗數(shù)據(jù)見表2和表3。從表2和表3的數(shù)據(jù)中可以看出，經(jīng)過改造后，精煤的灰分波動程度減少，最大與最小值之間僅僅差2%，同時精煤的產(chǎn)率也相應(yīng)地增強，而對于尾礦來說，灰分的穩(wěn)定性也得到了提高，基本上穩(wěn)定在63%～68%范圍內(nèi)[6]。

表2 改進前各項實驗數(shù)據(jù)情況 %

表3 改造后各項實驗數(shù)據(jù)情況 %

5 結(jié)論

在XGR-3000型干擾床分選機中設(shè)置旋流裝置，減少入料井直徑后發(fā)現(xiàn)，避免了物料的不均勻分布對干擾床層的影響，解決了精煤灰分波動程度大的問題，提高了分選裝置分選的效果，并且恢復(fù)了排料的正常進行，消除了密度探測器附近的物料積聚的現(xiàn)象，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)了排料的自動調(diào)節(jié)與控制，一旦發(fā)生排料異常時，不需要進行手動操作就可以對積聚的物料進行清理，不僅減輕了作業(yè)人員的負擔，還提高了精煤的產(chǎn)率。因此該改進措施既解決了此選煤廠分選機分選效果不理想的問題，還可為其他選煤廠提高精煤的產(chǎn)率提供新的解決途徑和參考。