麻家梁選煤廠主洗系統脫水脫介技術的應用研究

張彩英 王艷春 高 振

（1.大同煤礦集團大地選煤工程有限責任公司麻家梁選煤廠，山西 大同 037000；2.山西小回溝煤業有限公司，山西 太原 030000）

麻家梁選煤廠是麻家梁煤礦的配套項目，設計年生產能力為12.0 Mt/a，屬于大型礦井型選煤廠。其混精煤由塊精煤、末精煤、粗煤泥、細煤泥四個部分組成。自2018 年年初開始，精煤中的水分持續居高不下。經研究發現塊精煤脫水系統與其他三部分精煤脫水系統不同，塊精煤脫水脫介篩是雙層篩，入料粒度為150～13 mm 之間，上層篩板篩孔為50 mm，篩上物因粒度大于50 mm，粒度大，比表面積小，篩上物水分低，下層篩板塞縫為1.5 mm，下層篩板篩上物粒度為50～13 mm，粒度小，比表面積大，且因檢修空間有限、篩孔占比小等原因導致篩板頻繁被原煤中尼龍雜物堵塞進而導致了精煤中的水分增加。本文提出了采用自清潔固定篩板、優化篩板縫隙、增加篩孔百分比等方案對主洗系統進行優化的方案，根據在麻家梁選煤廠的實際應用表明，優化后系統的塊精煤水分降低了0.7%，煤介耗降低了0.25 kg/t，年節約經濟成本約1668 萬元，顯著提升了麻家梁選煤廠的精煤品質和經濟效益。目前該方案已在麻家梁選煤廠得到了廣泛的應用。

1 現狀分析

通過對麻家梁選煤廠塊煤脫水系統工藝流程分析可知，塊原煤由重介淺槽分選機分選，入洗粒度為150～13 mm。重介淺槽分選出輕產品和重產品兩種產物，輕產物為精煤，重產物為矸石，精煤和矸石進入各自的雙層脫水脫介香蕉篩，雙層脫水脫介香蕉篩上層篩孔為50 mm，下層篩縫為1.5 mm。精煤和矸石雙層脫水脫介香蕉篩分出150～50 mm 和50～13 mm 兩種產品，矸石直接進入矸石皮帶運走，150～50 mm 粒級的精煤進入破碎機破碎后進入精煤皮帶，50～13 mm 粒級的精煤直接經溜槽進入精煤皮帶。麻家梁選煤廠塊煤脫水系統工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 麻家梁選煤廠塊煤脫水系統工藝流程圖

分析可知，塊精煤脫水脫介設備只有雙層脫水脫介香蕉篩[1]，因此如果雙層脫水脫介香蕉篩脫水脫介效果不佳將直接影響塊精煤水分和塊煤系統脫介效果。而且因檢修空間有限、篩孔占比小等原因導致篩板頻繁被原煤中尼龍雜物堵塞，當煤流經過篩板時，煤表面的水和介質不能及時通過篩板進入下一環節，導致脫水脫介效果較差。

2 優化方案分析

針對選煤廠現有塊煤脫水系統所存在的問題，項目組通過多次試驗驗證，最終確定了多方案結合的綜合解決方案。首先是采用自清潔的固定篩板替代了原先的固定式篩板[2]。自清潔固定篩板是在普通篩板的基礎上，在篩面增焊14 條擋筋，相當于將篩面分割成了15 小份。當物料通過普通固定篩板時，因為篩板篩縫大，篩面沒有阻擋，物料中的毛絮很容易進入篩板篩縫中，堵塞固定篩板。因此將篩縫由3 mm 改為2 mm，篩縫變小，增強在外側對毛絮的阻擋效果。當物料通過改造后的固定篩板時，因篩板篩縫較小，篩面有14 根擋筋阻隔，物料中的毛絮進入篩板篩縫的概率變為原來的1/14，因此自清潔固定篩板的透篩率高，脫水脫介效果更好。優化前后的篩板結構如圖2 所示。

精煤脫水脫介上層篩板[3]結構優化，是指將篩板篩孔從50 mm 更為25 mm 圓孔和長條孔篩板。優化后塊精煤脫水脫介篩上層篩板篩上物由23.05%增加至38.68%，增加了15.63%。即上下層篩版之間的物料減少了15.68%，也就是下層物料厚度變薄，脫水效果變好。同時，上層物料雖然變厚，但脫水效果基本沒變，因為50～25 mm 這部分塊煤在下層的脫水效果一定不如在上層的脫水效果。優化前后上層篩板結構如圖3 所示。

圖2 優化前后篩板結構示意圖

圖3 優化前后上層篩板結構示意圖

下層篩板結構優化是指將聚氨酯不銹鋼直線型篩板更改為自清潔篩面篩板。聚氨酯不銹鋼直線型篩板[4]篩條寬，篩縫面積占篩面百分比較低，透篩率較低，當物料經過篩面時，脫水、脫介及脫泥效果一般。同時因井下原煤開采過程中，易混入尼龍條式雜物，在洗選過程中，經常掛在篩條上，堵塞篩板篩縫，降低了篩板的脫水、脫介及脫泥的效果。自清潔篩面篩板篩條寬為圓形，其篩縫面積占篩板篩面總面積的比例大于直線型篩面篩板，透篩率提高。當物料經過篩面時，脫水、脫介及脫泥效果明顯改善。同時經實踐生產證明，因自清潔篩面篩板篩條寬為圓形，不易掛尼龍條形雜物，篩縫被堵塞的頻率大幅降低，脫水脫介效果明顯。優化前后下層篩板結構如圖4 所示，優化后篩縫面積占篩面百分比由優化前的94.2%提升到了優化后的97.6%。

圖4 優化前后下層篩板結構示意圖

3 改善效果分析

麻家梁選煤廠塊煤脫水系統優化前后的塊煤含水量對比如表1 所示。

由表1 可知，塊精煤脫水脫介篩改造前篩上層塊精煤水分為5.02%，改造后篩上層塊精煤水分為5.04%，基本沒有變化；塊精煤脫水脫介篩改造前篩下層塊精煤水分為6.58%，改造后篩下層塊精煤水分為5.54%，水分降低了1.04%。最終結果為塊精煤水分從5.85%降低至5.15%，降低了0.7%，精煤發熱量提高了25 大卡。按每噸商品煤單價增加2 元計算，麻家梁選煤廠年入洗原煤1200 萬t，精煤產率為62%，經濟效益為1200 萬t×0.62×3 元/t=1488 萬元。

表1 優化前后塊煤含水量統計表

改造前后煤介耗的消耗對比如表2 所示。

表2 優化前后噸煤介耗變化量統計表

由表2 可知，優化后麻家梁選煤廠塊煤脫水系統的噸煤介耗降低了0.25 kg/t。麻家梁選煤廠年處理量按1200 萬t 計算，介質價格為600 元/t，經濟效益為 1200 萬 t×600 元 /t×0.25 kg/t=180 萬元。

4 結論

為了解決麻家梁選煤廠主洗系統脫水、脫介過程中存在的塊精煤水分不穩定、介質消耗量大、毛絮堵塞固定篩板嚴重的難題，項目組提出了采用自清潔固定篩板、優化篩板縫隙、增加篩孔百分比等方案對主洗系統進行優化，根據分析結果表明：

（1）麻家梁選煤廠塊煤脫水系統出現脫水脫介效果不佳的原因在于檢修空間有限、篩孔占比小等，導致篩板頻繁被原煤中尼龍雜物堵塞。當煤流經過篩板時，煤表面的水和介質不能及時通過篩板進入下一環節，進而導致脫水脫介效果不佳。

（2）通過采用自清潔的固定篩板替代原先的固定式篩板并對上篩板和下篩板結構進行優化，能夠有效地提升脫水脫介效果。

（3）優化后系統的塊精煤水分降低了0.7%，煤介耗降低了0.25 kg/t，年節約經濟成本約1668 萬元，顯著提升了麻家梁選煤廠的精煤品質和經濟效益。