CARPCO CS2000型螺旋分選機在漳村煤礦選煤廠的應用

王常勝，吳曉娜，張榮瑞，陶金偉，張世偉，崔志華

(1.潞安環保能源開發有限公司 漳村煤礦，山西 長治 046032；2.中煤華晉山西華寧焦煤有限責任公司 選煤廠，山西 呂梁 042100；3.河南大有能源股份有限公司 石壕煤礦洗煤廠，河南 三門峽 472123；4.棗莊礦業(集團)有限責任公司物流中心，山東 棗莊 277000；5.北京核力合眾能源科技有限公司，北京 100022)

1 漳村煤礦選煤廠螺旋分選工藝流程

漳村煤礦選煤廠隸屬于山西潞安環保能源開發股份有限公司漳村煤礦，是一座年設計入選原煤300萬t的優質高效現代化礦井型選煤廠。1998年被煤炭部授予“一級洗水閉路循環洗煤廠”，2005年在原有跳汰—浮選工藝的基礎上進行改模塊化擴建，現采用的生產工藝為預脫泥兩產品重介旋流器—粗煤泥三產品螺旋—細煤泥浮選—尾煤壓濾。入洗原煤為貧瘦煤，精煤產品主要用于高爐噴吹用煤。

1.5～0.15 mm物料螺旋分選工藝流程為：原煤脫泥篩篩下1.5～0 mm級經分級旋流器組分級，1.5～0.15 mm級由物料分配箱自流入螺旋分選機，出精煤、中煤和矸石三種產品；精煤經弧形篩和煤泥離心機脫水后由精煤輸送機運至精煤倉；中煤和矸石經高頻篩脫水后，轉載至廠外矸石堆或矸石再洗廠。

1.5～0.15 mm物料采用螺旋分選機分選降灰，此粒級得到了充分分選。只有小于0.15 mm級物料進入煤泥水系統，可有效縮小煤泥水系統的規模，降低浮選系統入料粒度上限，杜絕浮選跑粗。經過分選后的螺旋精煤產品采用單獨的煤泥離心機脫水，產品外水分可降低到10%左右，比真空過濾機的產品水分低得多，這樣，不但可以摻入產品外銷，同時也減少了50%以上煤泥進入濃縮和壓濾作業。洗選成本低，螺旋分選機本身為無動力設備，這使得重介系統的分選密度降到合理水平，加工成本和穩定性有大幅度改善。

2 螺旋分選機工作原理及結構特點

螺旋分選機是一種由重力和離心力聯合作用的流膜選礦設備，在煤炭洗選加工中主要用作粗煤泥的分選，分選密度一般不低于1.6 g/cm3。

漳村煤礦選煤廠采用的是南非Outokumpu技術公司生產的螺旋分選機，型號為CARPCO CS2000，有東西兩組，每組3頭8柱，主要由礦漿分配器、給料管、螺旋溜槽、產品截取器、排料器和機架組成，其主體是一個螺旋槽。螺旋槽包括穩定、變徑分選段和排料槽，螺旋葉片之間用螺栓連接，并用螺栓固定在支架上，每臺螺旋溜槽安裝有雙頭螺旋槽。入選原料經礦漿分配器給入螺旋分選機的各槽內進行分選，并用截取器截取尾煤、中煤、精煤，然后由排料管排出。

2.1 螺旋分選機工作原理

螺旋分選機的分選原理：煤泥水給入礦漿分配器中，通過入料管均勻給入各個分選槽，由于不同密度的顆粒所受重力、離心力、流體動壓力及摩擦力不同，因而在運動中松散和分層。由于液流速度在深度方向有差異，懸浮在上層的礦泥及分層后的輕礦物具有很大的縱向運動速度，因而派生出相當高的離心加速度。而位于下層的重礦物沿縱向運動的速度則較低，離心加速度則較小。由于分選槽在縱向和橫向都有傾角，故重力的分力在推動顆粒沿縱向移動的同時，也促使其向槽的內緣移動，不同密度的顆粒其運動速度不同。由于多種力綜合作用的結果，使得上層礦泥或低密度物料所受的橫向合力指向槽的外緣，而下層高密度物料所受橫向合力指向槽的內緣，中間層密度物料所受橫向合力為零。也就是說，不同密度礦物在分選槽的橫向上展開了分帶，輕物料在外緣，重物料在內緣，中間密度物料在中部，最后經各自的排料口排出分選槽。

2.2 螺旋分選機結構特點

CARPCO CS2000型螺旋分選機主要用于分選密度在1.5～2.0 g/cm3、灰分較高的煤泥，入料粒度范圍在0.1～2.0 mm，入料濃度要求在30%～50%，每柱分選機的干煤處理能力在2～3.5 t/h、礦漿通過量在6～8 m3/h。

CARPCO CS2000型螺旋分選機處理能力大，緊湊、模數化的設計減少了設備空間并節約了成本；設備材料性能優越，無運動部件，無輔助設備，操作維修方便，安裝靈活。CARPCO CS2000型螺旋分選機比普通螺旋分選機的直徑大，較大的直徑可以使顆粒更加有效地進行分選。通過連接彎道將每組螺旋分選機與入料分配器連接，達到均衡給料的目的。在每柱螺旋的表面都有流動導流板可及時調節螺旋分選機的工作狀況。螺旋分選機的表面為高耐磨、光滑的聚胺脂材料。

3 螺旋分選系統存在的問題及解決方案

3.1 螺旋分選系統存在的問題

漳村煤礦選煤廠于1996年11月建成投產，兩臺螺旋分選機安裝于主廠房四層北側，負責分選分級旋流器底流物料。隨著入洗原煤質量的不斷變化，螺旋分選系統存在的問題如下：

(1)螺旋槽磨損嚴重，多處出現漏液現象，離心分選效果差；

(2)螺旋分選系統工藝監管不到位，操作參數調整不合理，達不到最佳分選效果。

3.2 螺旋分選系統解決方案

3.2.1 螺旋溜槽的改造

經現場勘查分析，螺旋分選機螺旋溜槽嚴重磨損，如果整體更換，訂購相同型號的螺旋分選機在經濟、安全、生產時間上可行性不大，如在現有螺旋分選機的基礎上進行耐磨改造最為適宜。根據實際損壞情況，對玻璃鋼螺旋體和螺旋工作面損壞部位進行修復，增強槽體的耐磨性能。螺旋分選機原材料為強化塑料(玻璃纖維)及聚胺酯，現使用耐磨材料為聚脲、層間粘合劑、乙烯基樹脂、玻璃纖維、KM涂料及密封膠。

根據實際損壞情況，對玻璃鋼螺旋體和螺旋工作面損壞部位進行了修復。將玻璃鋼螺旋體清洗干凈、表面打毛后，使用樹脂混合玻璃纖維對損壞部位進行修復；將螺旋工作面破損面清洗干凈，干燥后打毛處理，清除表面碎屑，然后進行層間粘合劑的施工；在層間粘合劑達到硬度后進行聚脲噴涂施工；邊角部位使用耐磨顆粒膠進行填縫和修復；待各修復部件充分固化后，依次裝回各部件并重新組裝。

(1)對玻璃鋼螺旋體的修復。將玻璃鋼表面損壞部分進行打毛處理，使用樹脂混合玻璃纖維進行修復。

(2)對螺旋工作面損壞部位的修復。修復前后的螺旋工作面分別見圖1～圖4。

圖1 打毛處理后清除表面碎屑的螺旋工作面

圖2 使用涂料膠(白色)修復后的螺旋工作面

圖3 使用A：B粘合劑(紅色)修復后的螺旋工作面

圖4 使用SPUA-R300(灰色)聚脲修復后的螺旋工作面

對螺旋分選機進行耐磨改造，方法簡單，既改善了漏液現象，又有效提升了離心分選效果，降低了大修維簡費用，并確保設備長時間正常運行，有效提高了設備的性能，保證了螺旋系統的高效分選和螺旋分選產品質量的穩定。

3.2.2 螺旋分選系統工藝監管方案

(1)入料特性對螺旋分選系統的影響。螺旋分選機來料一般為分級旋流器底流，其特性主要包括礦漿流量及濃度。當礦漿通過量較少，且濃度較低時，有利于礦漿中的顆粒向平衡位置移動，進而促進物料按密度分選；此外，為保證顆粒在螺旋槽內正常流動，入料流量適當取小值，可以促進中高密度顆粒向螺旋槽面外邊緣運動，減少跑料現象；另一方面，由于礦漿濃度過高，使得礦漿中的顆粒按密度分選過程中的運動受到阻礙，造成分選精度急劇下降。因此，及時掌握入料特性，平時加強對螺旋分選機的維護、調節，有利于螺旋分選機達到最佳分選效果。

在螺旋分選機運行時，要時刻觀察、了解其入料情況，主要是入料中粗煤泥的粒度和濃度。當入料中粒度出現異常時，主要有以下幾種可能：① 脫泥篩篩板所選尺寸不合適，或由于篩板破損，導致入料中大顆粒物增加；② 分級旋流器中的壓力過大或過小，致使分選效果差，從而導致入料粒度變化大；③ 分級旋流器的底流口直徑選擇不合適，導致螺旋分選機的入料粒度或大或小。

當入料濃度異常時，可能有以下幾種情況：① 脫泥篩沖水大小不合適。沖水太大則入料濃度低，沖水太小則入料濃度高；② 煤泥桶的桶位設置不合適；③ 分級旋流器的壓力不合適，致使入料濃度異常。

(2)產品截取器的調整對螺旋分選系統的影響。根據選煤工藝和產品結構的要求，產品截取是將經過密度分層和分帶的顆粒群分成精煤、中煤和尾煤三種產品，是準確控制各產品產率和灰分的關鍵部件。在入選煤泥發生較大變化時，應及時調整產品截取器的角度，以保證產品的質量和粗煤泥的分選效率。

在正常生產過程中，要根據每周樣品質量抽查的末精煤灰分情況，實時調節產品截取器。若灰分較高，兩臺螺旋分選機精煤截取器的角度由90°調小到60°，若灰分仍高于11%，角度由60°調小到45°，直至末精煤總灰分降到10%以下；調整過程中要檢查末中煤、末矸石情況，并調節沖水。總之，兩臺螺旋分選機的精煤灰分隨截取器的角度變小都呈下降趨勢。當截取器的角度最小時，末精灰分可降到10%以下，而且進倉精煤灰分也有小幅度下降。

(3)螺旋分選系統工藝管理制度。為規范螺旋分選機的運行管理，明確相關人員責任，實現末煤合理分選，確保產品質量，選煤廠制定了如下螺旋分選機工藝管理制度：① 每班要檢查螺旋分選機入料管、螺旋槽。檢查入料管是否有堵塞現象、螺旋槽內是否有大顆粒煤堆積，如有要做到隨時疏通、沖洗。如個別入料管不易疏通，要匯報當班班長、值班主任，利用無原煤等生產停頓時間處理，也可匯報調度停水處理；② 每班要疏通、沖洗螺旋分選機入料管、螺旋槽，每5 d要檢查、沖洗、清理分配器、內旋槽，全質辦檢查驗收；③ 嚴禁擅自變動螺旋截取器的角度；值班主任每班都要檢查各組螺旋分選機的三產品分選情況。每周一，根據環節質量檢查的末精煤灰分情況，由技術廠長組織廠技術人員、浮選值班主任、班長核定調整螺旋截取器角度。④ 因螺旋分選機工藝故障，導致末精煤灰分超標等產品質量事故，由相關廠領導牽頭，調度室、全質辦組織相關單位責任人進行事故追查，最終視嚴重程度和影響情況，對責任單位和責任人嚴格考核。

4 結 語

螺旋分選系統在選煤廠占有舉足輕重的地位，在實際生產中，加強螺旋分選系統工藝監管力度，實施螺旋分選機技術改造，可有效提高設備性能，保證系統高效分選，對選煤行業的發展具有重要意義。