型干選機分選效果評價

胡丙升

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司， 河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

蔚州礦業公司崔家寨煤礦是河北蔚縣礦區率先建設的第一對大型礦井，原煤牌號為長焰煤，矸石含量較大，灰分在20%左右，外在水分在11%左右；由于原煤中的矸石易泥化，經多方考察與比選，最終選用FX-12型干選機對原煤進行分選，以達到降灰提質的目的。崔家寨選煤廠是崔家寨煤礦的配套選煤廠，設計能力為1.80 Mt/a，主選工藝是以FX-12型干選機為核心設備的干法選煤工藝，主導產品為精煤，作為動力煤銷售、使用。

在選煤工藝設計過程中，充分利用原工業場地，將干選系統(按雙系統設計)作為一個單獨的分選系統，與原篩分、儲運系統相對獨立，并與原篩分車間緊密結合。篩后原煤進入干選系統分選，精煤經原裝車系統裝車后銷售，從而保證干選系統的完整性和靈活性。

1 FX-12型干選機

1.1 結構與工作原理

FX-12型干選機(圖1)主要由分選床、振動源、風室、機架、調坡裝置組成，分選床是完成精煤、中煤、矸石三者分離的工作平臺，振動源是為分選床持續振動提供動力的部件，風室是為分選床提供穩定風量和風壓的密閉結構，調坡裝置是用來調節物料排出速度的裝置[1-2]；機架用于支撐分選床和振動源的底座，以保證分選床振動的平穩性和連續性。

干選機通過振動力和風力的共同作用使床層松散，并使礦粒實現按密度分層；在不同的區段內，既有自生介質(粉煤)與空氣形成的混合介質分選作用(在精煤段)，又有顆粒相互作用的浮力效應(在中煤與矸石段)，二者的聯合作用形成了一種不同于其他分選設備的綜合分選機理[4-8]。

1—分選床；2—振動源；3—風室；4—機架；5—調坡裝置

在干選機工作時，入選原煤通過振動給料機進入有一定縱向和橫向傾角的分選床，同時振動源帶動分選床振動。分選床的床面下側布置有若干個可以控制風量的風室，空氣通過離心鼓風機進入風室，并穿過床面風孔向上運動，同時作用于待選原煤。在振動力和風力的共同作用下，原煤逐漸松散并按密度分層，即密度小的物料位于上層，密度大的物料位于下層。由于分選床的橫向坡度較大，上層煤在重力作用下進入下一條平行溝槽再選，經平行溝槽多次分選后，精煤首先從精煤排料端排出；矸石、黃鐵礦等高密度物料沉入槽底，然后逐漸移動到矸石排料端并排出，整個分選過程完成。

1.2 技術特點

從設備結構和現場應用情況分析，FX-12型干選機具有如下技術特點：

(1)排料角度可調。排料角度分為橫向角度和縱向角度，橫向角度的調節范圍為3°～10°，縱向角度的調節范圍為4°～11°。橫向角度決定精煤和中煤的排出速度，橫向角度越大，精煤和中煤的排出速度越快；反之，二者的排出速度越慢。縱向角度決定矸石的排出速度，縱向角度越大，矸石的排出速度越慢；反之，其排出速度越快。

(2)振動頻率可調。該型干選機采用變頻器控制振動頻率，而振動頻率的大小決定設備處理能力。當入選原煤矸石含量大時，減小振動頻率，可使物料得到充分分選，從而保證分選效果；當入選原煤矸石含量小時，增大振動頻率，可在保證分選效果的同時提高處理能力，從而有效解決設備分選效果與處理能力之間的矛盾。

(3)物料拋擲角度可調。由于其采用四連桿鉸接運動方式，而連桿的傾斜角度通過連桿下方的滑塊調節，進而可以有效調整分選床的傾斜角度。在待選原煤進入分選床后，可根據分選效果及時調節分選床的傾斜角度，以確定最佳拋擲角度，從而達到最佳分選效果。

(4)篩板設計合理。分選床床面選用耐磨拼接橡膠篩板，其為階梯形狀，并布置有上小下大的錐形風孔，有利于物料在床面向前運動，也便于維護和更換；另外，橡膠篩板自身會產生二次振動，可使粘濕物料不易粘附，其有一定的自清潔能力。

(5)適應能力強，分選精度高。采用可調的托架、轉動架、彈性連桿等機構，不但使分選床的橫向、縱向傾角可調，而且使入料端和出料端的振動方向角可調，在保證設備處理能力的同時，提高了其對各種煤質原煤的適應能力和分選精度。

(6)床面隔條高度大，基礎所受沖擊小。分選床面隔條的最大高度在300 mm左右，能夠保證床面物料厚度較大，而物料厚度較大時有利于分選。設計中選用的兩自由度振動模型和激振力抵消裝置，在保證分選床振動滿足要求的同時，確保主機對基礎的沖擊大大下降。

1.3 技術參數

FX-12型干選機的處理能力為120 t/h，入料粒度上限可達120 mm，能夠最大限度地保證塊煤率；其對待選原煤水分要求不嚴格，在原煤外在水分為11%時也能有效分選。此外，該設備的振動頻率、排料角度、拋擲角度可根據分選需要進行調節，對不同煤質的原煤適應性強。

FX-12型干選機的主要技術參數為：

參數

數值

處理能力/(t·h-1)

120

入料粒級/mm

0～120

入料外水/%

11

振動頻率/(次·min-1)

310～420

橫向角度/(°)

3～10

縱向角度/(°)

4～11

拋擲角度/(°)

0～2

2 原煤特征與分選效果

2.1 原煤特征

根據國家標準對崔家寨選煤廠的入選原煤進行采樣，有效煤樣共有三組，其化驗結果(表1)說明：煤樣粒度范圍均在0～120 mm之間，滿足干法分選對入料的粒度要求；水分、灰分均不高，水分平均值在11%左右，灰分平均值為20%，矸石含量在10%左右；煤樣的可選性為中等可選。

表1 原煤特征

2.2 分選效果

在FX-12型干選機運行正常后，分別對其入料和產品采樣，并根據相關標準對樣品進行化驗，結果見表2。

表2 FX-12型干選機入料與產品化驗結果

由表2可知：在排出純矸時，矸石灰分為82.45%，產率為6.01%；精煤產率為93.99%，灰分為17.41%，比原煤灰分低3.91個百分點。在排出低灰精煤時，矸石灰分為52.10%，產率為19.28%；精煤產率為80.72%，灰分為11.44%，比原煤低7.84個百分點。從兩組數據來看，FX-12型干選機分選效果良好。

3 分選效果評價

按照GB/T 15715—2014《煤用重選設備工藝性能評定方法》[9]規定，對FX-12型干選機的分選效果進行評價。在給料速度正常的條件下，采用數量效率對其進行評價，其計算式如下:

式中:ηe為數量效率，%；γp為精煤實際產率，%；γt為精煤理論產率，%。

崔家寨選煤廠的原煤可選性曲線如圖2所示。由圖2可知：當要求精煤灰分為11.44%時，精煤理論產率為87.58%，理論分選密度為1.86 g/cm3，δ±0.1含量為2.58%，根據相關數據計算出的數量效率為92.17%，說明分選效果良好。

圖2 原煤可選性曲線

根據GB/T 16417—2011《煤炭可選性評定方法》要求，需要扣除<1.50 g/cm3密度級含量，此時δ±0.1含量為14.82%，其為中等可選煤。根據該型干選機在現場的應用情況，對于易選煤和中等可選煤，其I值范圍在0.08～0.17之間；通過對該選煤廠原煤和產品化驗、計算可知，該設備的I值為0.15，在不完善度的經驗值范圍之內。

4 結語

干法選煤工藝系統結構簡單，分選過程無需水，適用于干旱、缺水、高寒地區煤炭及易泥化煤炭分選。隨著我國煤炭開發戰略的西移，干法選煤技術有著廣闊的應用前景。FX-12型干選機對原煤適應性強，可調節參數多，在煤炭干法分選中應用廣泛。FX-12型干選機在崔家寨選煤廠投入運行后，分選效果良好，拓寬了煤炭產品銷售渠道，為企業提產創收提供了有力保障。

[1] 石燕峰,盧連永,薛守軍,等.干法選煤技術的發展應用[J].選煤技術,2006(5):39-42.

[2] 陳清如,駱振福.干法選煤評述[J]. 選煤技術, 2003(6):34-40.

[3] 任尚錦,孫 鶴,任彥東,等.中國主要干法選煤機的研究與應用[J].潔凈煤技術,2012,18(5):1-5.

[4] 陳清如,楊玉芬.干法選煤的現狀和發展[J].中國煤炭,1997(4):19-22.

[5] 劉維生.風力跳汰干法選煤系統的研究[J].礦山機械,2010(11):95-98.

[6] 駱振福,邢洪波,何京敏.干法選煤技術應用及研究的新進展[J].中國煤炭,1996(1):43-45.

[7] 楊云松,蘆連永.干法選煤的現狀及發展前景[J].煤炭加工與綜合利用,1993(6):49-51.

[8] 杜長江,孫南翔.干法選煤對西部地區的意義[J].價值工程,2010,29(34):44-45.

[9] 中國煤炭工業協會.煤用重選設備工藝性能評定方法：GB/T15715—2014[S]. 北京：中國標準出版社，2014.