選煤廠干擾床分選機的改進

安 洋

（山西蘭花科創玉溪煤礦有限責任公司， 山西 沁水 048214）

引言

經過多年的發展與創新，選煤工藝已經逐漸趨于完善，并形成了以密度為基礎進行分選的理論，但在實際選煤過程中，由于煤質以及分選技術的問題，分選效果往往不盡人意，經常會出現粗精煤背灰的現象，從而降低了精煤的產率和質量，導致了精煤資源的浪費，因此有必要增加分選機的分選精度，穩定精煤的灰分，提高精煤的產量。某選煤廠主要生產焦煤，年生產能力為6 Mt，該廠處于在建設期間，工程分為兩期進行，前期生產量為400萬t，后期生產量為200萬t。其生產工藝流程為：首先對工作面采下的原煤進行脫泥處理，該過程是由有壓重介質旋流器來完成的，分選的粒徑為1～50mm；然后用粗煤泥分選機對其進行二次分選，分選的粒徑為0.25～1mm，但在這個過程中，一期工程和二期工程所用的分選機是不同的，前期用RC分選機，后期用TBS分選機；而小于0.25mm的粒徑則由浮選機進行分選，但要注意的是，浮選尾礦與浮選精煤所用的脫水裝置不同，前者用的是壓濾機，后者用的是加壓過濾機。在該選煤廠進行二期粗煤泥分選階段，采用的是干擾床分選機，其設備型號為XGR-3000型，該分選機在實際應用中存在著不少的問題，不僅底流排料不正常，而且精煤的灰分變化較大，因此導致了精煤質量的降低，造成了精煤資源的極大浪費[1]。

1 XGR-3000型干擾床分選機

1.1 工作原理

近年來，隨著科學技術的發展，研究者們利用干擾沉降原理設計研制了一種物料分選設備——干擾床分選機，該設備是利用底流上升以及物料下降來形成具有一定密度的干擾床層，從而對0.15～2mm粒徑之間的物料進行分選。

該干擾床分選機在實際工作過程中，首先從槽體的上端將原煤加入，原煤需垂直于入料井，依靠自身重力進入到筒體中，筒體底部位置處注入了上升水流，該水流的壓力和流量均勻分布，當原煤下降到筒體后，與該水流在筒體的中部位置相遇混合，并發生干擾沉降作用，形成干擾床層；當系統穩定后，低于干擾床層密度的顆粒就會向筒體上方浮動，直到流出筒體進入收集槽中，這部分煤炭就是精煤，而對于密度高于干擾床層的顆粒則進入到筒體底部，由排料閥門排出，從而形成尾礦。

1.2 控制系統

在選煤過程中，干擾床分選機之所以能通過密度的不同來實現對原煤的穩定分選，主要是依靠控制系統來完成的。該控制系統的主要組成部分包括密度探測器、執行機構以及控制器。密度探測器主要用來測量干擾床層的密度，在測定完成后，將該數值與設定的密度進行比較后會產生一個差值，再利用編程控制器對該差值進行運算，進而輸出一個電流控制信號給執行機構，實現對排放閥的控制，通過開啟或者關閉排放閥來使干擾床層的密度接近于設定值，從而達到自動調節的目的[2]。

1.3 技術特征

該分選機的技術特征如表1所示。

表1 XGR-3000干擾床分選機技術參數情況

2 存在問題及分析

該選煤廠在建設后期進行粗煤泥分選時，首先要將煤泥水進行分級濃縮，所用的分選設備是水力分級旋流器，之后在旋流器底部沉降的0.25～1mm粒徑的物料會再次進行分選，其分選的設備為XGR-3000型干擾床分選機，物料在該分選機進行分選后，分選出的煤泥水再經過水力旋流器進行濃縮，之后再經過脫水作業產生精煤。但是在實際應用過程中，該分選機還存在有不少的問題，具體有以下幾點。

1）該分選機筒體的底流在排料閥打開的過程中，常常會出現排料不正常的現象，使分選機不能進行主動排料，此時必須經過處理或者手動操作才能繼續進行排料，使其恢復正常的運行，而在這個過程中就會造成精煤資源的浪費。經過實際的探查可知，當密度探測器附近的物料積聚的過多時，由于堆積物料過多，密度探測器在進行密度測量時會產生很大的偏差，從而導致與設定值的差值變大，反饋給控制系統之后，干擾床層的密度就會由于遠遠高于設定值的密度而導致排料閥長時間處于開啟狀態，這樣在筒體內物料就很難沉降，形成穩定的床層，繼而導致精煤不能被完全地分選出來，而隨物料被排出成為尾礦。

2）精煤灰分不穩定，發生上下波動。在使用該干擾床分選機進行選煤過程中，各項技術參數都是一定的，但是在進行分選時，精煤的灰分在9%～16%的范圍內變化，而正是由于這種變化的存在，精煤的質量得不到良好的保證，給生產造成了極大的阻礙。經過對該問題進行分析可知，原煤由入料口進入筒體中，在進入筒體的這段時間內，物料由于自身重量的作用沿入料井垂直下落，但是從橫向方向上來看，該物料的分布比較雜亂，不均勻，所以在沉降過程中，一旦干擾床層達到了穩定，就會發生此床層并不是均勻的，其厚度分布不一，密度變化也比較大，因此在進行物料實際分選的過程中，分選的密度會變大，遠遠大于設定好的密度值，從而產生較大的偏差，對精煤的分選造成影響，使精煤不能保證穩定的灰分[3-5]。

綜合上述兩個原因可以發現，造成該分選機出現問題的根本原因在于，物料在入料井中下降時，不能保證物料在橫向方向上具有一定的穩定性，以及物料在筒體中沉降后，容易在密度探測器附近出現積聚現象，這兩個原因在共同作用后，極大地影響了干擾床層的穩定性，降低了精煤的產率。

3 改進措施

由于干擾床分選機的分選過程所基于的原理是密度的差異性，因此要想確保選煤過程高效地進行，就必須保證該干擾床分選機密度的穩定性，只有確保密度穩定，才能更好地實現對物料的分選，提高精煤的灰分，加強精煤的產率。因此為了解決干擾床層密度不穩定的問題，應該從消除物料下降過程中的非均勻分布以及減少物料積聚出發，從而達到分選效果增強的目的。為此特提出了以下改進措施：

1）在入料井正下方設置一個旋流裝置，該旋流裝置如圖1所示，從圖中可以看出，該旋流裝置由兩部分組成，包括錐形底座以及旋流片，在整個裝置中，一共安裝有6片旋流片，呈均勻分布狀態，作用是在物料由入料口給到入料井并下降的過程中，會經過該旋流裝置，從而使物料在該裝置的作用下形成穩定的旋流，從而使物料在進入筒體之前是均勻分散的。

圖1 旋流裝置示意圖

2）為了很好地實現該旋流裝置的作用，還需要對入料井進行改進，具體表現在減少入料井的直徑，使物料在通過旋流裝置時，不會由于入料井直徑過大，而從井壁附近直接下降到筒體，從而確保所有的物料都可以通過旋流裝置，呈均勻分散狀態。

4 實施效果

通過上述改進措施，對該選煤廠XGR-3000型干擾床分選機進行改造后，對進入到該分選機的原煤灰分以及分選后所得到的精煤和尾礦的灰分和精煤的產率進行了測量和統計，其實驗數據見表2和表3。從表2和表3的數據中可以看出，經過改造后，精煤的灰分波動程度減少，最大與最小值之間僅僅差2%，同時精煤的產率也相應地增強，而對于尾礦來說，灰分的穩定性也得到了提高，基本上穩定在63%～68%范圍內[6]。

表2 改進前各項實驗數據情況 %

表3 改造后各項實驗數據情況 %

5 結論

在XGR-3000型干擾床分選機中設置旋流裝置，減少入料井直徑后發現，避免了物料的不均勻分布對干擾床層的影響，解決了精煤灰分波動程度大的問題，提高了分選裝置分選的效果，并且恢復了排料的正常進行，消除了密度探測器附近的物料積聚的現象，通過控制系統實現了排料的自動調節與控制，一旦發生排料異常時，不需要進行手動操作就可以對積聚的物料進行清理，不僅減輕了作業人員的負擔，還提高了精煤的產率。因此該改進措施既解決了此選煤廠分選機分選效果不理想的問題，還可為其他選煤廠提高精煤的產率提供新的解決途徑和參考。