關于呂家坨礦洗煤廠塊精煤機選除雜工藝的研究

楊春宇

（開灤股份煤炭洗選加工中心呂家坨礦選煤廠，河北 唐山 063100）

呂家坨礦洗煤廠是依托于呂家坨礦業分公司的礦井型選煤廠。該廠分選工藝為塊煤（大于13 mm）重介立輪主再選、末煤（13～2 mm）無壓給料三產品重介旋流器分選、粗煤泥（2.0～0.5 mm）三錐水介質旋流器分選、細煤泥（小于0.5 mm）浮選的聯合選煤工藝。其中，塊煤重介主再選系統中主洗立輪選出矸石和粗精煤，再洗立輪分選出塊精煤和塊中煤。主要產品有煉焦精煤、塊中煤、末中煤、塊矸石、末矸石和煤泥。

呂家坨礦業分公司巷道掘進、毛煤開采等采用架棚支護、錨網固定方式。礦井提升原煤中含有大量的廢舊劈柴、編制網等生產廢舊物資。此外，井下作業產生的生活垃圾（如塑料瓶、塑料袋等）也會混入到提升原煤中。該部分輕質雜物經原煤分級后進入塊煤重介立輪主再選系統。因雜物密度明顯低于再洗立輪的分選比重，分選過程雜物會隨著塊精煤隨水平流排出混入精煤產品[1]。這會造成精煤質量下降、輸送溜槽堵塞、放倉困難等問題。為解決該問題，呂家坨礦洗煤廠一直采用員工手選挑揀除雜（在塊精煤脫介篩篩口）的方式，其存在小塊雜物挑揀率低、員工勞動強度大、安全系數低等問題。

隨著企業自動化水平的提高和減人提效的發展，呂家坨礦洗煤廠急需解決人工挑揀的作業模式，決定對塊精煤水介質淺槽分選機除雜工藝進行研究并在呂家坨礦洗煤廠應用。

1 總體思路

機選除雜過程決定以循環水為介質，利用雜物與塊精煤密度上的差異實現有效分層并分別排出，最終實現雜物與塊精煤的有效分離；采用淺槽分選機作為除雜設備，并對雜物易纏繞傳動鏈問題進行針對性研究；將脫介篩出口篩板篩縫由原來的0.5 mm，增加至13 mm，實現脫介分級功能，減少進入淺槽分選機的細粒級物料含量；水源利用現有的循環水系統排水水源，自壓給入，不增加循環水系統設備；利用脫介篩篩口下方空間位置安裝設備，減少對生產的影響。

2 技術方案

2.1 淺槽分選機工作原理

通過多方的調研、論證，呂家坨礦業分公司決定采用QG 型水介質淺槽分選機作為塊精煤機選除雜設備。循環水以水平流和上升流兩種形式給至淺槽分選機分選槽內部；含有雜物的塊精煤通過溜槽給入分選槽內部。密度低于1.0 g/cm3的劈柴、編織網、塑料瓶等雜物在分選槽內上浮，在水平流的作用下運動到分選槽另一側并由撥料輪排出；密度高于1.0 g/cm3的塊精煤下沉到分選槽底部并由提升刮板排出。排出的雜物、塊精煤分別進入淺槽分選機出料口附帶的固定式脫水篩進行脫水，最后經溜槽分別給至對應儲運系統。

2.2 淺槽分選機局部優化

針對雜物易卷入淺槽分選機傳動鏈、鏈輪之間縫隙造成落鏈、鏈斜問題，呂家坨礦洗煤廠做了針對性改造。一是優化鏈條結構，選用滾珠式鏈條代替普通鏈環式鏈條，縮小與軌道的間隙，避免雜物插入軌道影響運行。二是改進雜物排出口刮板形式，由間隔180°布置的兩條刮板改為間隔90°布置的4 條刮板，在轉速不變的情況下排料效率增加1 倍；同時刮板料端增加凹槽設計，更好地卡住物料，保證有效刮出。

2.3 改造方案

2.3.1 工藝對比

改造前后，精煤除雜環節工藝對比如圖1、圖2所示。

圖1 改造前工藝

圖2 改造后工藝

2.3.2 改造項目

（1）在重介車間三層特定位置安裝QG1516 型水介質淺槽分選機1 臺，設備編號定為358。對357塊精煤脫介篩篩板及篩箱進行優化。其中，出料口第一排篩板由原來的0.5 mm 篩縫篩板更換為13 mm 篩孔篩板，更換后的13 mm 篩孔篩板位置起分級作用；篩箱由合格段、稀介段兩段改為合格段、稀介段、13～0.5 mm 末煤集料三段。另外13～0.5 mm 末煤集料箱下配備有溜煤槽與511 帶式輸送機對接，實現末精煤的轉運[2]。

（2）在357 脫介篩、358 淺槽分選機間安裝溜煤槽實現對接。敷設358 淺槽分選機給水管路。水源為無壓給料三產品重介旋流器系統精煤磁尾經濃縮旋流器處理后的部分溢流水。該溢流水從358 分選槽上端水平和底部垂直給入，在使物料充分分散的同時快速地將雜物沖擊至出料口。

（3）敷設358 淺槽分選機排水管路。該淺槽分選機煤流、雜物流出口分別附帶固定式脫水篩，篩下水自流至原有383 集水倉，最終經泵打至浮選系統，回收精煤泥。制作安裝358 煤流脫水篩至511 帶式輸送機間溜煤槽。安裝359 帶式輸送機1 臺，用于運輸經脫水后的雜物。完成供配電及控制相關改造，最終實現集控室遠程集中開停車。

3 關鍵技術及創新點

3.1 關鍵技術

根據雜物與塊精煤密度的差異，以循環水為介質實現分選；解決淺槽分選機除雜過程雜物對傳動機構運轉的影響；357 塊精煤脫介篩出口篩板篩孔放大，控制進入淺槽分選機的煤泥量，防止塊精煤夾帶粗粒煤泥進入浮選系統無法有效回收；合理調控358 淺槽分選機除雜系統給水量、雜物流脫水篩安裝角度及篩孔尺寸，在降低雜物夾帶水量的同時保證能沿脫水篩順利下滑。

3.2 技術創新點

（1）淺槽分選機給水采用從設備底部垂直給入、給料端水平給入兩種方式。循環水從底部垂直給入可使分選槽內形成上升流，有利于物料的充分分散；循環水從給料端水平給入有利于雜物的快速排出，防止雜物聚集對鏈條、鏈輪等運轉造成影響。

（2）采用淺槽分選機進行塊精煤除雜，分選原理成熟，結構簡單，占用空間，維護工作量小；優化了傳動鏈條、排雜刮板的結構，可將雜物快速排出，解決因雜物纏繞造成的傳動鏈斜、落鏈等問題；采用機選塊精煤除雜工藝代替原有的人工挑揀作業方式，提高了除雜精度，降低了員工勞動強度；利用現場空間合理布置設備，采用精煤磁尾濃縮旋流器自流水作為淺槽分選機給水，不需要增加循環水桶和泵，減少了基礎投資，同時后期不涉及相關電力費用。

4 實施效果

塊精煤淺槽分選機機選除雜工藝投產后，精煤質量明顯提升，混雜率降至零，用戶反饋良好；原有的人員挑揀雜物作業方式取消，減少崗位人員配置2人/班，共計8 人，可節約勞務成本約38 萬元/a。

呂家坨礦洗煤廠塊精煤淺槽分選機機選除雜改造投入設備、材料及使用費用共計83.80 萬元。另外，增加運行功率24 kW，增加電力費用5.7 萬元/a。

系統投產后,每年可以創造經濟價值32.3 萬元，投資回收期為2.59 a。

除上述直接經濟價值外，系統投產后精煤混雜率降至0，精煤質量提高，溜煤槽堵塞、放倉困難得到有效解決，同時員工作業環境改善、勞動強度明顯降低，得到產品用戶和企業員工的一致認可。

5 結論

當前，客戶對精煤質量的要求不斷提高，為了實現減人提效，洗煤廠需逐步淘汰落后作業方式，提高機械化、自動化水平。利用塊精煤、雜物密度上的差異，呂家坨礦洗煤廠塊精煤除雜采用淺槽分選機機選代替人工挑揀的工藝研究取得成功，投產后精煤質量提高、勞務成本降低，具有一定的推廣意義。