細粒泥煤篩分效果評價及工藝優化分析

豐 瑜

（晉能控股煤業集團大友選煤（大同）有限責任公司，山西 大同 037003）

引言

我國的煤炭生產及使用量具世界前列，煤炭的使用為我國經濟社會的發展提供了重要的能源支撐，同時由于煤炭的使用會產生一定的廢棄物，對生態環境造成一定的污染，不利于環保型社會的構建。在煤炭的使用過程中，洗選煤可以去除煤炭中的雜質，減少煤炭中的硫含量，減少對環境的污染[1]，同時可以提高煤炭的質量，提高熱效率。在動力煤的洗選中，不同粒級的煤炭采用不同的設備進行洗選，提高洗選的效率及有效性。隨著采煤作業自動化技術的提高，煤樣中含有的細粒顆粒逐漸增加[2]，且煤炭在進行存放的過程中，由于風化等原因，也使得細粒煤泥的含量增加，細煤泥的增加使得煤泥的水分含量增加，黏性較大，不利于煤炭的洗選且降低了煤炭的熱值[3]。弛張篩是進行細粒泥煤洗選的主要設備，采用雙質量的振動系統具有較大的拋射強度，可以有效的解決篩孔堵塞的問題，從而保證弛張篩的對細粒泥煤的篩分效率[4]。針對弛張篩進行3 mm 細粒煤泥篩分過程中的工藝參數進行效果分析，對篩分的工藝進行優化，提高細粒泥煤的篩分效率，從而提高煤炭的質量。

1 細粒泥煤篩分工藝效果實驗系統

針對弛張篩對細粒煤泥的篩分效果進行分析，選用某煤礦原煤作為實驗煤樣，對煤樣中的各粒級煤炭的產率及灰分特征進行測定[5]，得到其粒度特性如圖1 所示。選用的煤樣中水分含量為24.7%，灰分為24.2%，3 mm 細粒煤泥含量為22.4%，煤樣中的矸石存在嚴重的泥化現象。煤樣中原煤在水分及黏土的作用下極易形成塊狀團煤[6]，在篩分過程中造成分層困難，不利于煤炭的篩分。

圖1 原煤粒度特性分布

采用3 m×10.8 m 的弛張篩進行煤樣的篩分實驗，篩孔的尺寸為3 mm×10 mm，對篩分的效率及錯配物的含量進行篩分效果的評價分析。首先對煤樣進行初始的篩分實驗測試，對篩分完成后的篩入料、篩上物及篩下物進行采樣統計[7]，計算出初始篩分工藝條件下的3 mm 細粒煤泥的篩分效率為81.6%，錯配物的含量為7.7%，實際的分級粒度為4 mm。從初始的篩分效果可以看出，弛張篩的篩分效率偏低，實際的分級粒度比規定的分級粒度要大。這是由于在進行篩分過程中，篩面的振動強度較大，使得煤樣的運動速度過快，減少了煤樣顆粒在篩面上的停留時間[8]，造成部分煤樣在篩面上沒有經過充分的篩分而細小的顆粒留在了篩上物中，使得細顆粒的篩分效率較低，篩分效果不佳。

篩分工藝過程中，造成煤樣振動速度不同的工藝條件主要是弛張篩的工作頻率及處理能力，工作頻率的大小直接決定了篩面的振動頻率[9]，處理能力的大小決定了不同煤樣在篩面上存在的時間，從而對篩分的效果產生不同的影響。針對篩分工藝過程中不同工作頻率及處理能力產生的效果進行分析，從而選擇合理的工作參數，優化篩分的工藝過程，提高篩分的效果。

2 細粒泥煤篩分不同工藝參數的效果分析

2.1 篩分工作頻率的影響作用分析

工作頻率對弛張篩的跳動頻率及拋射的強度具有決定性的作用，從而對煤樣的振動、分層、篩選產生影響。在實驗過程中，對驅動電機的工作頻率進行調整，選擇不同的工作頻率進行煤樣的篩分工作。選擇弛張篩的處理能力為400 t/h，工作頻率分別為6.67 Hz、8 Hz、9.33 Hz、10.67 Hz 及12 Hz，對不同工作頻率下煤樣篩分效率、煤泥脫除率及錯配物的含量分別進行統計計算，得到不同工作頻率對細煤泥的篩分效率作用曲線，如圖2 所示。

圖2 工作頻率對篩分效率的影響曲線

從圖2 中可以看出，細粒煤泥的篩分效率及煤泥的脫除率隨工作頻率的增加呈現先增加后減小的趨勢，錯配物的含量呈先減小后增加的趨勢。在工作頻率為9.33 Hz 時，弛張篩進行篩選的效果最佳，此時的篩分效率及煤泥的脫除率最高[10]，最大值分別為92.8%及95.6%，錯配的含量值最低為3.4%。工作頻率的增加使得篩面的加速度隨之增加，對煤樣的松散及分層起到促進作用，在相互碰撞的過程中，細粒煤泥從大顆粒的表面脫除，提高了煤樣整體的篩分效果[11]。當篩分工作頻率增加9.33 Hz 以上時，繼續增加工作頻率會造成煤樣的運動速度過快，篩分的時間不夠充分[12]，從而降低了細粒煤泥的篩分效率，降低了整體的篩分效果。

2.2 篩分處理能力的影響作用分析

處理能力是對篩分效果進行評價分析的重要參數，對篩選的效率具有重要的影響。設定篩分的工作頻率為9.33 Hz，選擇處理能力分別為360 t/h、400 t/h及440 t/h 進行煤樣的篩選實驗，得到不同處理能力對細煤泥的篩分效率作用曲線，如圖3 所示。

圖3 處理能力對篩分效率的影響曲線

從圖3 中可以看出，細粒煤泥進行篩分的效率及煤泥的脫除率隨處理的增加而逐漸減小，錯配物的含量隨之增加。處理能力為360t/h 時的篩分效率及煤泥脫除率最高，最大值分別為94.2%及95.8%，錯配物的含量最低為2.8%。隨著處理能力的增加，篩分效率呈基本線性變化的趨勢減小，煤泥的脫除率呈拋物線的形式下降，下降值較大。處理能力的增加使得進行篩選過程中的煤樣篩上物的厚度增加，對煤樣的松散分層作用造成影響，細粒泥煤顆粒難以在較短的時間內運動到篩孔的位置形成篩下物，從而降低了細顆粒的篩分效率。

通過上述的分析可知，在進行煤樣的篩選過程中，工作頻率及處理能力均對細粒煤泥的篩分效果具有重要的影響，依據實驗的結果，可以對弛張篩的工藝參數進行優化，選擇工作頻率為9.33 Hz，處理能力為360 t/h，進行優化后的篩分實驗，得到此時3 mm煤泥顆粒的分配曲線，如圖4 所示。從圖4 中可以看出，經過優化后的篩分工藝與初始的篩分效果相比，篩分效率為92.8%，相對提高11%，實際的分級粒度也近似3 mm，具有較好的篩分效果。

圖4 3mm 細粒泥煤優化后的篩分分配曲線

3 結語

煤炭的洗選對提高煤炭的質量及熱量效率具有重要的作用，由于細粒煤泥的存在，對煤炭的洗選造成影響，不利于煤炭的提優。采用弛張篩的形式對煤炭進行篩分，從而提高洗選煤的質量。在進行篩分的過程中，不同的工藝參數對篩分的效果具有重要的影響作用。采用弛張篩進行細粒泥煤的篩分實驗，在不同的工作頻率及處理能力時進行篩分實驗。結果表明，篩分的效率隨工作頻率的增加而先增加后減小，隨處理的能力的增加而減小。優化弛張篩的工藝參數為工作頻率9.33 Hz，處理能力為360 t/h，此時進行篩分的效果最佳，篩分效率為92.8%，實際分級粒度也接近規定的3 mm 粒度，提高了細粒煤泥篩分的效果。