重介旋流器出料口預先脫介篩箱的設計與應用

張 波

(晉能控股煤業集團洗選精煤分公司 燕子山選煤廠，山西 大同 037000)

1 燕子山選煤廠概況

晉能控股煤業集團精煤分公司燕子山選煤廠屬于礦井型選煤廠，入廠原煤全部來自燕子山礦井，煤層為石炭系原煤。燕子山選煤廠經多次改造后，選煤廠年處理能力500萬t，處理量950 t/h。

選煤方法：100～25 mm塊煤采用重介淺槽分選機分選；25～1.5 mm末煤采用兩產品重介旋流器分選；1.5～0.25 mm粗煤泥采用TCS分選機分選；0.25～0 mm細煤泥采用壓濾機回收，濾餅烘干后回收。

2 生產現狀及存在問題

對燕子山選煤廠原煤篩分試驗(表1)、煤泥的小篩分試驗(表2)分析得出，燕子山選煤廠原煤灰分47%，屬高灰分原煤，25 mm以上大塊占比約42%，1.5～25 mm末煤占比約45%，1.5 mm以下煤泥占比約13%；隨粒度的減小，原煤灰分逐漸降低。其中<0.045 mm 占本級的 20.41%，細顆粒含量高，不利于脫泥脫介。

燕子山選煤廠兩產品重介質旋流器為2002年安裝，無預先脫介環節。

燕子山選煤廠每天入洗原煤16 000 t，25 mm以上大塊占比約42%，1.5～25 mm末煤占比約45%。塊煤車間每天需要加重介質5 t左右，噸煤介耗0.8 kg；末煤車間每天需要加重介質18 t左右，末煤車間噸煤介耗2.5 kg，綜合噸煤介耗1.44 kg。

針對塊煤車間和末煤車間介耗差距大的原因，燕子山選煤廠技術人員經過現場取樣分析發現，大塊精煤篩精煤帶介0.15 kg/t，大塊矸石篩帶介0.20 kg/t，末精煤篩精煤平均帶介1.27 kg/t，末精煤經離心機脫水后產品平均帶介0.89 kg/t，末矸石篩帶介0.83 kg/t。

改造前6月1—10日末精煤和塊精煤帶介情況對比見表3。

表1 燕子山選煤廠原煤篩分試驗結果

表2 煤泥的小篩分試驗結果

表3 改造前末精煤和塊精煤帶介情況

針對這一狀況，技術人員經過觀察分析，因為大塊精煤篩前有篩縫為1.5 mm的固定篩，固定篩預先脫去了大部分的介質，使進入大塊精煤篩稀介段的合格介質大量減少，精煤帶介減少，節約了介質；重介質旋流器出料經過緩沖箱緩沖后直接進入精煤篩，沒有預先脫介環節，造成末煤系統產品帶介偏高。

3 解決方案

選煤廠使用的預脫介設備主要有弧形篩和固定篩。傳統重介質選煤工藝的預先脫介脫水設備基本采用弧形篩?；⌒魏Y的工作機理是：料漿以一定的速度通過給料箱從上方沿切線方向給入篩面，在離心力的作用下，料漿層緊貼篩面流動，流動過程中，料漿層被橫向布置的篩條邊棱切割，小于篩縫的料漿透過篩面成為篩下產物，大顆粒物料及少部分水越過篩條成為篩上產物。使用過程中，由于弧形篩的切割機理，致使篩條邊棱很快磨損，弧形篩篩面為整板結構，更換不方便且小面積磨損連帶更換整個篩面?；谝陨显?，翻轉弧形篩存在篩分效率不穩定、篩網翻轉次數多、更換頻繁、維護量大、維修成本高等問題。

現階段使用較多的預脫介設備是固定篩，由于固定篩篩板結構簡單、組裝維修方便，篩分效率穩定，維修費用低等優點被廣泛使用。

經過對淺槽分選機以及淺槽前固定篩篩板壽命的分析，提出安裝一個類似淺槽分選機和淺槽固定篩連接起來的預先脫介裝置，經過技術人員的討論分析，即在重介旋流器出料口安裝預先脫介篩箱。

4 重介旋流器預先脫介篩箱的設計

4.1 類淺槽緩沖箱的設計

拆除原有的緩沖箱，在重介旋流器出料口下方安裝一個類似淺槽的緩沖箱，讓煤和重介質混料在緩沖箱內卸去壓力后，從緩沖箱的溢流口流出，在溢流口安裝1.5 mm篩縫的固定篩，經過固定篩預先脫介后，重介質混料落在脫介篩盲板上。

燕子山選煤廠重介旋流器直徑1 150 mm，底流口直徑370 mm，溢流口直徑633 mm，介質循環量1 200 m3/h。

根據經驗公式K(底流口/溢流口)=底流量/溢流量，K取1.1，計算底流量=0.64溢流量，按介質循環量1 200 m3/h得出，溢流量約732 m3/h，底流量約468 m3/h，在設計緩沖箱時溢流端要比底流端大1.5倍。

燕子山選煤廠精煤和矸石脫介篩篩面寬都為3 600 mm，考慮到脫介篩的晃動以及后期安裝及維護，緩沖箱寬設計為3 050 mm，一排能安裝5塊305mm ×610mm條縫篩板，溢流端緩沖箱長600 mm，高600 mm；底流口端緩沖箱長500 mm，高500 mm；入料管溢流端為兩根φ400鑄石管路，底流端為兩根φ325鑄石管路(圖1)。

4.2 固定篩板布置設計

經過對新型脫介篩的觀察分析，水平振動篩的脫介效果優于弧形篩；兩產品重介質旋流器工作壓力在0.13 MPa左右，雖然緩沖箱卸去了部分壓力，但是混料的沖擊力還是很大，固定篩篩板設計為水平，煤介混料在固定篩篩面上停留時間長，能夠充分脫介。

原煤進入精煤系統前，經過了預先篩分，介質系統中煤泥量較少，固定篩篩板篩縫選擇為1.5 mm，單位面積泄水量為100～200 m3/h，根據溢流量和底流量計算得出，溢流端安裝4排305mm×610mm條縫篩板，底流端安裝3排305mm×610mm條縫篩板較為合適，物料不在篩板上堆積且能充分脫介。

4.3 預先脫介篩箱材料的選擇

重介質旋流器出料壓力大，且懸浮液為鐵粉，對緩沖箱的沖擊和磨損非常大，為了避免后期維護，緩沖箱的材料必須為耐磨鋼板。技術人員經過考察，最終選定無裂紋耐磨復合板，無裂紋耐磨復合板耐磨性能高，約為Q345的42倍，為進口藥芯焊絲耐磨板的3倍以上。耐磨復合鋼板采用等離子熔覆工藝制造，耐磨層具有厚度均勻、成型美觀、成分穩定、耐磨硬質相含量高、硬度高、耐磨性、耐蝕性優越等特點，且表面平整，能減少物料的渦流運動現象，磨損量大幅度下降。

預先脫介篩箱結構示意見圖1。

圖1 預先脫介篩箱結構示意

5 改造后效果分析

重介質旋流器預先脫介篩箱安裝完成后，經過現場取樣分析，末矸石脫介篩矸石帶介由原來的0.83 kg/t，降為0.32 kg/t；末精煤脫介篩精煤帶介由原來的1.2 kg/t，降為0.75 kg/t，改造后效果非常明顯，末煤車間每天平均需要加16 t介質，末煤車間噸煤介耗2.2 kg，綜合噸煤介耗1.31 kg。

改造后9月1—10日末精煤和塊精煤帶介情況對比如表4所示。

表4 改造后末精煤和塊精煤帶介情況

6 經濟效益分析

改造完成后，燕子山選煤廠噸煤介耗降低0.13 kg/t，每天少添加2 t介質，按全年生產330 d計算，磁鐵礦粉單價600元/t，年可節約成本330×600×2=39.6萬元。

7 結 語

通過分析弧形篩和固定篩預脫介的優缺點，結合生產實際情況，在脫介篩前安裝預先脫介篩箱，降低了末煤系統的介質消耗，降低了工人的勞動強度，創造了可觀的經濟效益。