干法塊、末煤聯合分選工藝分選重介質尾礦的實踐

任尚錦，孫 鶴，夏育才，任彥東，陳建中

(1.唐山開遠科技有限公司，河北 唐山 063000；2.中國礦業大學 化工學院，江蘇 徐州 221116)

山西省某淺槽重介質選煤廠的尾礦熱值為7 590.88 kJ/kg，全硫為1.57%，含末煤較多，易自燃，多年來不得不與沙土混合后露天堆放。為了有效保護環境，同時回收尾礦中的有用資源，該選煤廠新上一套干法塊、末煤聯合分選工藝。干選工藝包括4臺CFX12型差動式干選機和2臺TFX9型干法末煤跳汰機，并配置有測控功能的PLC系統集中控制，設計處理能力為300萬t/a。選出的精煤熱值為13.72 MJ/kg，全硫為0.96%，可作為電廠用煤；中煤熱值為6 215.66 kJ/kg，可作為燒磚用煤；最終矸石熱值為3 849.78 kJ/kg，可用于造地復田。工藝總投資1 203.1萬元，總配電2 143 kW，運行成本3.41元/t。

1 入選尾礦特性分析

入選尾礦原料熱值高達7 590.88 kJ/kg，含有高密度的高嶺土、白矸、黑矸、黑矸夾煤，還有熱值大于16.72 MJ/kg的混煤。不同粒度和密度的尾礦，其含量、熱值等差別較大，詳見篩分浮沉試驗結果見表1、表2。

從表2可以計算得出，小于1.80 kg/L密度級的熱值為19 972.04 kJ/kg，產率為10.26%，這是應該回收的部分；大于1.80 kg/L密度級的熱值為5 931.42 kJ/kg，如果進行解離，也許能回收一部分有用成分。

2 干法塊、末煤聯合分選工藝流程

干法塊、末煤聯合分選工藝流程如圖1所示。原料(小于150 mm) 進分級破碎機破碎，破碎機出料(小于30 mm)由刮板機分別給入4臺CFX12型差動式干選機分選，選出粗精煤、中煤、矸石、粉煤4種產品。其中粗精煤用10 mm弛張篩分級，大于10 mm的粗粒精煤由環錘式破碎機破碎到小于10 mm粒級，與弛張篩下小于10 mm粒級物料合并，送入2臺TFX9型干法末煤跳汰機再選，得到再選精煤和再選中煤。粉煤和再選精煤構成最終精煤，主選中煤和再選中煤構成最終中煤，主選矸石為最終矸石。

3 干選設備主要結構及分選原理

3.1 智能差動式干選機

差動式干選機結構如圖2所示，主要由新型差動式激振器(包括傳動臂、連接裝置、電機)、分選床面、機架、懸掛提升系統(包括電動提升裝置、鋼絲繩)、床面調坡裝置、鼓風筒、集塵罩、風室等組成。

1—傳動臂；2—新型差動式激振器；3—鼓風筒；4—連接裝置；5—電機；6—鋼絲繩；7—機架；8—分選床面；9—集塵罩；10—懸掛提升系統；11—床面調坡裝置；12—風室圖2 差動式干選機主機結構示意

CFX-12×4型差動式干選機成套設備由4臺CFX-12型差動干選機對稱布置而成(如圖3所示)，每個分選床的上部設有集塵罩，形成獨立的除塵系統。粗粒煤塵由旋風除塵器除塵后，清潔氣體引回供干選風的鼓風機，形成閉路循環，避免造成粉塵外溢；另一部分較細煤塵由布袋除塵器收集，除塵后的清潔氣體由引風機排入大氣。干選機裝配了智能密度測控系統，在監測含矸率的同時，還通過PLC控制調節干選機的給料量、供風量、分選床頻率等參數。

圖3 CFX-12×4型差動式干選機成套設備示意

智能差動式干選機的工作原理：激振器與分選床面以一定角度連接形成分選床，激振器帶動床面產生前進慢、后退快的差動振動；原煤由上部料倉通過溜槽進入給料機，由給料機均勻給入分選床，分選床底部有空氣室，通過鼓風筒與鼓風機連通；分選床上的原煤在其底部上升氣流和分選床機械振動力的作用下逐漸分層；在床面隔條的阻擋下，密度較輕的煤逐漸上浮，由分選床的側面排入精煤溜槽，密度較大的物料則沉入床層中、底部，逐步移動到中煤溜槽，床面尾部排入料到矸石溜槽。

智能差動式干選機技術參數如表3所示。

表3 CFX型智能差動式干選機技術參數

由表3可以看出：智能差動式干選機處理能力較大，處理粒度范圍寬，分選效果較好，能耗較低。

3.2 智能干法末煤跳汰機

TFX-9型干法末煤跳汰機主機結構如圖4所示：主要由機架、懸掛裝置、分選床、攤平裝置、集塵罩、激振器(八級振動電機)、可調風室、脈動供風裝置、卸料裝置、入料裝置組成。床體由矩形床箱、人工均勻布風篩板、上下篩板間分隔小箱體、中間托球小篩板、小箱體對應聯接可調小風室組成。床體同時也聯接激振器、攤平裝置、分料器、卸料裝置。分選床通過柔性懸掛裝置懸掛在機架上，入料裝置和集塵罩也固定在機架上，脈動供風裝置與分選床風室通過軟聯接方式聯接。攤平裝置固定在分選床體內，以保證被選物料在床面上分布均勻。所有配套設備均通過變頻器驅動。

1—機架；2—懸掛裝置；3—分選床；4—攤平裝置；5—集塵罩；6—激振器(八級振動電機)；7—可調風室；8—脈動供風裝置；9—卸料裝置；10—入料裝置圖4 干法末煤跳汰機主機結構示意

TFX-9×2型干法末煤跳汰機成套設備由2臺TFX-9型干法末煤跳汰機成套對稱布置而成(見圖5)，主要包括：干法末煤跳汰機主機，給料系統，供風系統，除塵系統，集塵卸灰系統，排料系統等，是一個完整的干法分選系統。由于末煤粒度小，生產過程中產生的粉塵較多，為避免篩下空氣室中粉塵堵塞篩孔，采用供開路脈動清風，保證風路暢通。除塵系統采用旋風除塵器、脈沖布袋除塵器及引風機串聯開路除塵工藝，保證系統粉塵排放，除塵效果達到17 mg/m3。設備安裝有密度測控系統，在監測含矸率的同時，由PLC控制調節干法末煤跳汰機的給料量、供風量、分選床頻率、分選床縱向角度、卸料量等參數。

圖5 TFX-9×2型干法末煤跳汰機成套設備示意

干法末煤跳汰機分選原理：當細粒級混合物料進入分選床后，在分選床的振動和分選床底部鼓入的上升脈動氣流的共同作用下，物料逐漸松散分層，密度較大的重物料逐漸沉入床層底部，密度較小的輕物料逐漸浮到床層的上部，在適宜的跳汰過程中，逐漸形成穩定的床層；分選床底部卸料裝置將沉積在床層底部的重物料排出，其他物料則隨著分選床的振動進入下一工序，經過兩次底部卸料后得到的最終產品為中煤2、中煤1和精煤(如圖4所示)。

干法末煤跳汰機特征參數如表4所示。

表4 TFX-9×2型干法末煤跳汰機特征參數

從表4可以看出，入料粒度小，外水大，設備適應能力強；分選可能偏差小，數量效率高，分選效果好；單位面積處理能力大，TFX-9×2型干法末煤跳汰機處理能力可達300 t/h；能耗低，僅為塊煤風選的1/3以下，噸煤耗電僅1.08 kW·h。

4 分選效果

4.1 差動式干選機的分選效果

差動式干選機的實際分選技術指標見表5。從表5可以出，塊精煤熱值為10 587.94 kJ/kg，煤塵熱值為13 961.20 kJ/kg，中煤熱值為6 211.48 kJ/kg，最終矸石熱值為3 849.78 kJ/kg，分選效果較好。

表5 差動式干選機分選技術指標

注：排放濃度為6.45 mg/m3。

4.2 干法末煤跳汰機分選效果

干法末煤跳汰機實際分選技術指標見表6。

表6 干法末煤跳汰機分選技術指標

備注：排放濃度為17 mg/m3。

從表6可以看出，精煤熱值13 706.22 kJ/kg，全硫0.88%。

4.3 干法塊、末煤聯合分選工藝綜合效果

干法塊、末煤聯合分選工藝綜合效果見表7。

表7 干法塊、末煤聯合分選工藝綜合效果表

從表7可看出，淺槽重介質選煤廠的尾礦，經過干法塊、末聯合工藝分選后，精煤產率為29.01%，熱值為13 718.76 kJ/kg，全硫為0.96%，可達到電廠的用煤要求(熱值大于12 540.00 kJ/kg，全硫小于1%)。中煤產率為30.23%，熱值為6 215.66 kJ/kg，可作為燒磚燃料。尾煤產率為40.76%，熱值為3 849.78 kJ/kg，可用于筑路或復田。

5 經濟分析

干法塊、末煤聯合分選工藝分選尾礦系統總投資1 203.1萬元，投資4.01元/t ，耗電3.00 kW·h/t，運行成本3.41元/t，精煤運行成本11.75元/t。投資分解情況見表8，運行成本分解情況見表9。

表8 投資分解情況

表9 運行成本分解情況

注：合計成本：3.41=2.85+1.35×0.4146。

6 結 論

利用干法塊、末煤聯合分選工藝，以智能干法末煤跳汰機和智能差動式干選機作為分選設備，將淺槽重介質選煤廠選后尾礦處理成適銷對路的多種產品是可行的。實際分選效果表明，采用該工藝不僅具有良好的經濟效益，而且具有充分回收煤炭資源、降低生產排污費用、減輕環境污染等社會效益。

(1)工藝流程合理。大顆粒物料用差動干選機分選，小顆粒物料用干法末煤跳汰機分選，各自分選作業充分發揮作用；干選工藝系統由PLC自控，自動化程度高。

(2)干選設備先進。智能型差動式干選機、智能型干法末煤跳汰機屬于新型分選設備，分別

配置密度測控系統，能自動調節干選相關參數。

(3)除塵系統匹配。差動干選機排塵濃度6.45 mg/m3，干法末煤跳汰機排塵濃度17 mg/m3。

(4)分選效果好。入選原料為重介質淺槽選后尾礦，熱值為7 590.88 kJ/kg；分選后的精煤產率29.01%，熱值13 718.76 kJ/kg，可作為電廠用煤；中煤產率30.23%，熱值6 215.66 kJ/kg，可作為燒磚燃料；矸石產率40.76%，熱值3 849.78 kJ/kg，可用于筑路或復田。

(5)經濟效益好。系統總投資1 203.1萬元，噸煤投資4.01元；總配電功率 2 143 kW，噸煤電耗3.00 kW·h；運行成本3.41元/t，精煤運行成本11.75元/t。