段王礦選煤廠原煤干法篩分的可行性研究

何麗君，王 洋

(中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300131)

段王礦選煤廠原煤干法篩分的可行性研究

何麗君，王 洋

(中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300131)

為了滿足產品質量要求和降低企業生產成本，基于篩分效果的理論對比分析，以弛張篩作為干法篩分設備，探索段王礦選煤廠原煤干法篩分的可行性，并對其工藝布置進行優化。半工業試驗結果和生產實踐表明：采用弛張篩作為篩分設備，對該選煤廠原煤進行3 mm干法篩分完全可行；篩機處理能力達到500 t/h，篩分效率在70%以上，達到設計預期。

原煤；干法篩分；弛張篩；篩分效率

段王礦位于山西省壽陽縣，同時開采8+9#煤層和15#煤層，年產原煤4.00 Mt；煤種為貧煤和貧瘦煤，產品定位為動力煤，主要供電廠作燃料使用。該礦設計有配套選煤廠(段王礦選煤廠)，洗選工藝為100～13 mm粒級塊煤采用跳汰分選，<13 mm粒級末煤不分選。由于這部分末煤不分選，導致<13 mm粒級產品質量無法得到有效控制，存在灰分波動大和硫含量高兩大劣勢，嚴重制約煤炭產品銷售。

在目前的煤炭市場形勢下，為了保證產品利潤空間，煤炭企業必須在原煤分選深度和生產成本之間找到最佳平衡點。對于段王礦選煤廠來說，建設新的末煤分選系統迫在眉睫，同時需要確定新分選系統中原煤的分級粒度。

1 篩分方式的選擇

原煤篩分的主要任務是滿足下游分選環節的入料粒級要求，依據篩分介質的不同，可分為干法篩分和濕法篩分兩種[1]。干法篩分就是不添加任何輔助介質，只依靠煤炭自身的物理特性通過篩分機械實現分級；濕法篩分是指在篩分過程中增加噴水，利用噴水的沖擊作用和水的潤滑作用提高物料的透篩效果。

與干法篩分相比，濕法篩分的篩分效率更高且分級粒度更細[2]；但由于篩分過程中需要噴水，所需的煤泥水處理系統較大，建設投資和生產成本均很高；此外，濕法篩分過程中產生的大量煤泥，也是選煤廠面臨的一個不易解決的難題。另外，濕法篩分將使產品水分增加，將削弱甚至抵消分選降灰對產品發熱量提升貢獻的積極作用。這樣看來，在一定的分級粒度范圍內，干法篩分更具優勢[3]。

從傳統意義上講，干法篩分的有效分級粒度下限僅為8 mm，且篩分精度不高；當分級粒度要求更低時，只能采用濕法篩分工藝[4]。近年來，隨著新技術和新材料的不斷發展與成熟，一批高效細粒篩分設備在選煤廠得到廣泛應用[5]。這類設備能夠實現細粒原煤的高效篩分，且能將干法篩分的有效分級粒度下限降至6 mm，有的甚至可以達到3 mm，這給細粒原煤的有效分級與分選帶來新的突破。

2 技術經濟效益分析

基于段王礦選煤廠的改造要求，對原煤3 mm干法篩分和濕法篩分的技術經濟進行對比分析，結果見表1。

表1 原煤3 mm干法篩分與濕法篩分的技術經濟效益

由表1可知：

(1)濕法篩分的效率更高，但由于原煤處理量較少，導致末煤產品的灰分較高。由于原煤全部與水接觸，粗煤泥和壓濾煤泥產量均提高；這部分產品水分很高，致使末煤產品的外水增加4.86個百分點，其發熱量僅為21.90 MJ/kg；此外，壓濾煤泥如何處理也是需要解決的難題之一。

(2)與干法篩分相比，濕法篩分的煤泥水處理系統更加龐大，循環水量達到1 552.27 m3/h，導致振動弧形篩、煤泥離心機、壓濾機使用數量均有所增加；濕法篩分的土建、設備及安裝等投資均較高，總建設費用增加934.70萬元，噸煤加工費用增加0.95元。

因此，對于段王礦選煤廠來說，新建末煤分選系統的分選粒度下限確定為3 mm，實現方式為干法篩分。

3 半工業試驗與工藝布置

3.1 半工業試驗

弛張篩是潮濕細粒物料的有效深度篩分設備[6]，與常規振動篩相比，弛張篩的優勢可歸納為：篩面作弛張運動，篩板振動強度可在10～50 g之間調整，傳遞給物料的加速度能夠達到50 g，適用于難篩物料的篩分，且篩分粒度更細，效率更高；柔性聚氨酯篩板能夠實現彈性變形，具有“自清理”功能；能耗低，噪聲小[7]。故以弛張篩作為半工業試驗設備，對該選煤廠原煤進行3 mm干法篩分。

弛張篩的篩分效果受物料性質影響很大，尤其是其中的水分[8]，故在設備選型前，應有針對性的進行半工業試驗。同時，還應適當放大設備規格，以應對入料水分波動的不良影響。半工業試驗選用的篩分設備為3.0 m×8.0 m香蕉形弛張篩，原煤水分為6.80%，試驗數據見表2、表3、表4，通過篩分效率公式計算不同情況下的篩分效率。

表2 弛張篩3 mm篩分試驗結果1

注：弛張篩為單層，處理能力為160 t/h。

表3 弛張篩3 mm篩分試驗結果2

注：弛張篩為單層，處理能力為210 t/h。

表4 雙層弛張篩篩分試驗結果

注：弛張篩處理能力為240 t/h。

由表2、表3、表4可知：在原煤水分相同的情況下，當弛張篩處理能力為160 t/h時，篩分效率為91.94%；當弛張篩處理能力為210 t/h時，篩分效率為76.37%；當弛張篩處理能力為240 t/h時，6 mm篩分效率為89.94%、3 mm篩分效率為84.26%。因此，采用弛張篩對該選煤廠原煤進行3 mm干法篩分完全可行，最終采用的弛張篩型號為3.6 m×10.0 m，上層篩孔尺寸為6 mm，下層篩孔尺寸為3 mm。

3.2 工藝布置

為了提高篩分效果，選用雙層結構的弛張篩，該馳張篩為目前國內型號最大、分級粒度最低的弛張篩。該弛張篩在新建廠房內的局部布置圖如圖1所示。

圖1 弛張篩局部布置圖

該弛張篩的體積很大，為降低設備高度，將其設計成香蕉形結構，但篩機的整體高度仍高達6 m。因此，在設備布置過程中不僅要增加篩機所在層的層高，還要將位置很高的篩機后支撐設計成更牢固的半層結構，以減少其運行過程中產生的振動。在弛張篩運行過程中，篩面上原煤的加速度可以達到50 g，振動幅度較大；篩機側板的高度很高，但還需為篩機鋪設防護網，以防篩上原煤灑落，尤其是篩機的入料端。

4 結語

目前，該弛張篩已在新建廠房投入運行，且運行效果良好。單臺篩機處理能力已達到設計要求(500 t/h)，篩分效率一直保持在70%以上，達到設計預期。半工業試驗結果和生產實踐表明：采用弛張篩對段王礦選煤廠原煤進行深度干法篩分是成功的。

對于動力煤選煤廠而言，原煤細粒干法篩分具有巨大的優勢和廣闊的推廣前景。在不增大煤泥水處理系統的前提下，其可以有效降低原煤的入選粒度下限，不但能夠提高產品質量，而且不會導致生產成本和建設投資明顯增加。從理論上講，原煤細粒干法篩分是可行的。近年來，市場上出現了較為成熟的細粒干法篩分設備，由于其在選煤廠的應用還處在起步階段，故這類設備的可靠性和適應性仍有待檢驗。

[1] 謝廣元.選礦學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2001.

[2] 吳式瑜.選煤基本知識[M].北京：煤炭工業出版社，2012.

[3] 包小燕.香蕉型弛張篩3 mm干法脫粉在寺河礦選煤廠的應用[J].潔凈煤技術，2014(3).

[4] 方 爽，杜 杰，趙宏霞.賓得弛張篩在張集選煤二廠的應用[J].煤炭加工與綜合利用，2012(2):15-17.

[5] 王新文，姚凱旋，張春節，等.進口振動弛張篩的工作機理分析[J].礦山機械，2014(5):87-90.

[6] 劉初升，趙躍民.弛張篩篩面動態特性及其工藝參數的研究[J].中國礦業大學學報，2000, 29(3):290-292.

[7] 翟宏新，楊 麗，李 君.工業性弛張篩系統參數的整體優化[J].煤炭學報，2004，29(1):105-108.

[8] 范超群，趙洪宇，紀 龍，等.弛張篩篩分效果影響因素及發展趨勢分析[J].選煤技術，2013(1).

Feasibility study of raw coal dry screening at Duanwang Mine Coal Preparation Plant

HE Li-jun, WANG Yang

(China Coal Tianjin Engineering Co., Ltd., Tianjin 300131, China)

In order to meet the requirement on product quality and reduce plant operating cost, both theoretical study and comparative analysis are made of the performance of both dry and wet screening operations. Following that, a study is made on the feasibility of conducting dry screening of the raw coal at Duanwang Mine Coal Preparation Plant using the flip-flop screen, and the optimization of the process 1 layout. As evidenced by pilot industrial test and field application, it is practically feasible to make dry screening of the raw coal at a size of 3-mm using the flip-flop screen. The capacity and efficiency of the machine are 500t/h and over 70% respectively, well up to the expected result.

raw coal; dry screening; flip-flop screen; screening efficiency

1001-3571(2016)05-0067-03

TD941+.3

A

2016-10-03

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.018

何麗君(1985—)，女，青海省海東市人，工程師，從事礦物加工工藝研究與選煤工程設計等方面的工作。

E-mail：155351232@qq.com Tel：18920328713

何麗君，王 洋.段王礦選煤廠原煤干法篩分的可行性研究[J]. 選煤技術，2016(5)：67-69.