影響FGX-9型干選機分選效果的內在因素分析

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)

影響FGX-9型干選機分選效果的內在因素分析

胡丙升1,2

(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)

為了進一步提高FGX-9型干選機的分選效果，以該型干選機作為分選設備，以阜新礦原煤作為原料進行工業性試驗，研究了振幅、振動頻率、床面角度、風壓與風量對原煤分選效果的影響，并尋找最佳技術參數。研究結果表明：在試驗條件下，精煤產率隨振幅增加而下降，灰分則先降低后上升，且當振幅為8 mm時，分選效果最佳；該型干選機的振動頻率通常在35～50 Hz之間，精煤產率隨振動頻率增加逐漸降低，灰分則先降低后升高，在實際生產中可以通過適當提高振動頻率來提高精煤質量；在床面縱向角度為0°時，隨著橫向角度的增加，精煤產率逐漸增大，灰分隨之上升，且當橫向角度在7°～8°之間時，精煤質量最佳；隨著風量的增加，精煤產率和灰分均先下降后上升，當風量在70 000～80 000 m3/h時，分選效果最佳。該研究對于改善FGX-9型干選機的分選效果有著重要指導意義

干法選煤；FGX-9型干選機；內在因素；分選效果

干法選煤具有不用水、節能、環保等特點，經兩段或三段除塵工藝和負壓操作，能夠保證大氣環境和工作環境不受粉塵污染，排出的氣體含塵量<50 mg/m3，低于規定的150 mg/m3標準，這符合國家當前發展潔凈煤技術等方針政策的規定，故以 FGX 系列復合式干選機為代表的重力干法分選設備在我國選煤行業得到了廣泛應用。通過不斷的創新與研發，我國已經成功研制出FGX-12、FGX-24、FGX-24A、FGX-48A 等大型復合式干選機[1-3]。影響復合式干選機分選效果的主要因素包括外在因素和內在因素，外在因素是指原煤本身的性質，在特定的原煤煤質條件下，這種因素產生的影響很難得到有效解決；內在因素是指設備本身的技術參數，干選機分選效果欠佳的主要原因是操作人員不能很好地調控設備的各項技術參數，而不當的操作會嚴重影響分選效果。為了滿足現場實際生產需要，進一步提高FGX-9型干選機的分選效果，以該型干選機作為分選設備，以阜新礦原煤為原料進行了工業性試驗，探索了常見內在因素(振幅、振動頻率、床面角度、風壓與風量)對其分選效果的影響規律，以指導實際工業生產，改善分選效果。

1 試驗部分

1.1 試驗設備

1.1.1 結構組成與工作原理

試驗設備為FGX-9型干選機(圖1)，其主要由吊掛裝置、硫化橡膠篩板、產品排料口、溜槽、產品調節翻板、振動電機、風室等組成。其中：吊掛裝置的作用是減輕設備振動過程中對支架和地基的沖擊；硫化橡膠篩板是物料的分選平臺；產品排料口可以控制床層厚度；產品調節翻板能夠調節各產品之間的分配比例；振動電機可為設備工作提供恒定的振動力；風室用于擴壓并使物料松散。

在空氣流、機械振動力的共同作用下，粒度、密度不同的物料按照干擾沉降規律分層：粒度相同的顆粒中密度較大的集中在床面底層，而密度較小的集中在床面上層；密度相同的顆粒中粒度較大的集中在床面底層，粒度較小的集中在床面上層。由于振動力垂直作用于床面長度方向，床面底部物料向背板方向運動，受背板的阻擋而向上運動，上部低密度物料在向上運動物料的推力和重力的聯合作用下，從排料邊排出；矸石、黃鐵礦等高密度物料逐漸移動到矸石排料端排出，從而完成整個分選過程[4-6]。

1—吊掛裝置；2—硫化橡膠篩板；3—產品排料口；4—精煤溜槽；5—中煤溜槽；6—矸石溜槽；7—產品調節翻板；8—矸石出料速度調節閥；9—振動電機

1.1.2 技術參數

試驗所用FGX-9型干選機的主要技術參數為：

80～90

入料粒級/mm

0～80

入料水分/%

<9

振幅/mm

8～10

占地面積/(m×m)

15×12

總功率/kW

212

1.2 試驗物料

試驗所用物料為阜新礦原煤，粒度范圍為0～80 mm，外在水分平均值為8.33%，灰分平均值為30.41%，可選性等級均為中等可選，具體情況見表1。

表1 煤樣煤質特征

煤樣的±1.80 g/cm3密度級浮沉特征(表2)表明：精煤產率平均值為74.27%，對應的灰分平均值為16.02%，精煤產率偏高且灰分較低；矸石產率平均值為25.73%，對應的灰分為72.58%，矸石產率偏低且灰分較高，說明該煤樣有分選的必要和價值。

表2 煤樣±1.80 g/cm3密度級浮沉特征

2 試驗結果與分析

2.1 振動因素對分選效果的影響

干法選煤過程中的振動因素包括振幅和振動頻率，這兩種因素均對分選效果有著重要影響。振幅影響物料的拋射高度，在風力的共同作用下，物料完成分層，并向前翻轉運動，從而實現煤與矸石的分層和分離。不同原煤所需的拋射高度(即振幅)不同，在實際生產中可通過調節振動電機偏心塊的夾角來改變振幅。一般情況下，分選粗粒原煤時，宜選用低頻率、大振幅；分選細粒原煤時，宜選用高頻率、小振幅[7-9]。

廣州地鐵平均每天運營時間為17 h，取相鄰兩列車平均運行時間間隔為3 min，則每天地鐵列車動載作用于管片的次數為340次，每年作用于管片的次數為124 100次。通過上文求得的管片極限受拉疲勞次數除以124 100即可得到管片的疲勞壽命。圖9為管片受拉疲勞壽命變化曲線。

2.1.1 振幅對分選效果的影響

在保持其他影響因素不變的條件下，改變FGX-9型干選機的振幅大小，得到了不同振幅時的分選結果(表3)。由表3可知：隨著振幅的增加，精煤產率下降，灰分先降低后上升。當振幅在8 mm以下時，由于床面向前運動的速度較小，物料從側面排出，精煤產率增大，但其質量變差，矸石混雜現象嚴重；當振幅在8 mm以上時，物料運動速度加快，精煤從側面排出量減少，但過度分層現象突出，其質量也變差；當振幅為8 mm時，精煤灰分和產率都較理想，分選效果最佳。

表3 不同振幅時的分選結果

2.1.2 振動頻率對分選效果的影響

振動頻率和振幅共同影響FGX-9型干選機的分選效果，可以通過調節變頻器來改變振動頻率的大小。一般情況下，該型干選機的振動頻率在35～50 Hz之間。在其他條件不變的情況下，將設備振幅調節為8 mm，研究了振動頻率對原煤分選效果的影響，結果見表4。

表4 不同振動頻率時的分選結果

由表4可知：振動頻率增加，物料向前運動的速度增大，矸石端排放量增多，精煤產率降低，精煤灰分先降低后升高。這是因為隨著振動頻率的增大，物料分層效果得到改善；當振動頻率繼續增大時，較好的分層狀態遭到破壞，床層內出現“返混”現象。因此，在日常生產中可以通過提高振動頻率來提高精煤質量，但不可盲目地提高振動頻率。

2.2 床面角度對分選效果的影響

影響FGX-9型干選機分選效果的另一個常見內在因素是床面角度，包括橫向角度和縱向角度。橫向角度是指從背板到排料邊方向(與背板垂直方向)的床面與水平面的夾角；縱向角度是指從給料口到矸石門方向(與背板平行方向)的床面與水平面的夾角。本研究中規定向下均為正角度。橫向角度主要用于調節精煤產品的分帶寬度和處理量，當原煤中矸石含量少且粉煤含量多時，可以適當增大橫向角度。縱向角度主要用于控制矸石產品的純度和矸石分帶寬度，當原煤中矸石量多且矸石分帶寬時，需要向下適當增大縱向角度，以加快排矸速度；當原煤中矸石量少且矸石產品帶煤較多時，需要向上適當增大縱向角度，從而使矸石向上“爬坡”，以便于煤矸分離。一般情況下，縱向角度選擇0°，且其調節范圍不超過±2°。在其他條件不變的情況下，床面角度不同時的分選效果見表5。

表5 不同床面角度時的分選效果

由表5可知：在試驗條件下，隨著橫向角度的增加，精煤產率逐漸增大，灰分隨之上升；當橫向角度在7°～8°之間時，精煤產率和灰分均處于最佳狀態。在實際生產過程中，用戶可以根據需要調節橫向角度，以實現精煤產率最高的目標。

2.3 風壓和風量對分選效果的影響

干選機是在振動力和風力的共同作用下完成物料的分層，振動力是通過“離析作用”使粗粒物料擠入底層，細粒物料集中在上層；風力作用則是通過風口向上鼓風，將細粒物料吹到上層，而粗粒物料留在下層。在物料分層過程中，鼓風的風壓和風量對分選效果有著重要影響[10-11]。

FGX-9型干選機采用主風機供風，風機的風壓(全壓)是根據管道阻力計算確定的，一般要求風壓在6 000 Pa左右；干選機風量可以通過各風室的風門調節控制，是干選機的重要操作因素。

風力作用表現在三方面：①使床層物料松散，有利于物料按密度分層；②使床層流動性增強，有利于提高設備處理能力；③與煤中細粒物料形成氣-固兩相混合介質，有利于提高分選精度。由于床面的床層厚度不同，所需的風量不同：靠近入料端的精煤段床層較厚，對應的風室風門需要全開，矸石段風門應該適當關小；中煤段風門開啟程度需要根據矸石帶煤情況確定，如果其帶煤量較大，中煤段風門需要適當開大。

在其他影響因素不變的條件下，不同風量時的分選效果見表6。

表6 不同風量時的分選效果

由表6可知：在試驗條件下，當保持原煤處理量不變時，隨著風量的增加，精煤產率和灰分均先下降后上升。這是因為風量過小時物料得不到充分松散與分層就進入產品溜槽，當風量過大時物料則會被吹亂，產生“噴泉”現象，矸石隨之也進入產品溜槽。當風量在70 000～80 000 m3/h時，物料分層界限清晰，分選效果最佳。因此，在原煤煤質和設備處理量不變的情況下，合理的風量是保證分選效果的有力保障。

3 結論

為提高FGX-9型干選機分選效果，研究從影響其分選效果的常見內在因素(振幅、振動頻率、床面角度、風壓與風量)入手，在試驗條件下得出如下結論：

(1)隨著振幅的增加，精煤產率降低，灰分先降低后上升。當振幅為8 mm時，精煤灰分和產率都較理想，分選效果最佳。

(2)振動頻率增加，精煤產率降低，其灰分先降低后升高。振動頻率的增大可以提高精煤質量，但振動頻率過大則會影響床層分層效果。在現場生產過程中需要根據實際情況調節設備振動頻率。

(3)隨著床面橫向角度的增加，精煤產率逐漸增大，灰分隨之上升。當橫向角度在7°～8°之間時，精煤產率和灰分均處于最佳狀態。

(4)保持原煤處理量不變，隨著風量的增加，精煤產率和灰分均先下降后上升。當風量在70 000～80 000 m3/h時，物料分層界限清晰，分選效果最佳。

[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.

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[3] 楊云松，李功民.迅速推廣的復合式干法選煤技術[J]. 煤質技術，2001(3): 8-13．

[4] 李功民，趙恒新.具有廣闊應用前景的復合式干法選煤[J]. 潔凈煤技術，2001 (1): 25-27．

[5] 楊云松．復合式干法選煤在煤矸石綜合利用中的應用[J]. 中國礦業，2003，12 (2): 66-67．

[6] 楊云松，李功民．復合式干法選煤技術的研究開發和應用[J]．中國煤炭，2006，32 (4): 13-22．

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[8] 王敦曾. 選煤新技術的研究與應用[M].北京:煤炭工業出版社，2005.

[9] 李功民，楊云松.復合式干法選煤技術在中國的應用[J]．煤炭加工與綜合利用，2006 (5): 33-36．

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[11] 沈麗娟. 復合式干選機選煤的工藝參數研究[J].煤炭科學技術，1996，24 (3): 17-21.

Analysis of the common internal factors influencing the separating performance of FGX-9 dry cleaning machine

HU Bing-sheng1,2

(1. Tangshan Research Institute Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Tangshan 063012, Hebei, China; 2. Hebei Province Coal Washing & Engineering Technology Research Center, Tangshan 063012, Hebei, China)

In order to further enhance the separating performance of the FGX-9 dry cleaning machine, industrial test is made with the machine for treating the raw coal from Fuxin Coal Mine, so as to determine the effect on separation performance of the machine produced by common internal factors, such as vibration amplitude, frequency, inclination angle of deck, air pressure and volume, and to define the optimum technical parameters. Test result shows that under the test condition: the yield of clean coal drops with the increase of vibration amplitude, and at an amplitude of 8mm, a best separating result can be expected; the yield of clean coal decreases with the increase of vibration frequency(The machine generally operates with a vibration frequency of 35～50 Hz), and the ash of clean coal tends to first decrease and then go up; in industrial operation of the machine, the quality of clean coal can be improved through appropriately increasing vibration frequency; at a vertical inclination angle of 0°, the yield of clean coal increases gradually with accordingly a higher ash with the increase of horizontal inclination angle; at a horizontal inclination angle of 7°～8°, a best quality of clean coal can be obtained; with the increase of air volume, both clean coal yield and ash first drop and then increase, and at an air volume of 70,000～80,000 m3/h, the machine can work with the best separating performance. The study made in the paper is of important guiding significance for the enhancement of the separating performance of the FGX-9 dry cleaning machine.

dry cleaning of coal; FGX-9 dry cleaning machine; internal factors; separating performance

1001-3571(2016)04-0006-04

TD942

A

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.002

胡丙升(1979—)，男，安徽省宿州市人，工程師，從事干法選煤技術的研究與推廣工作。

E-mail：hbs811@163.com Tel：0315-7757236

胡丙升. 影響FGX-9型干選機分選效果的內在因素分析[J]. 選煤技術，2016(4)：6-9.