FGX型復合式干選機在恒寶源煤礦的應用

馬 挺

(大同煤礦集團 朔州煤電有限公司，山西 懷仁 038300)

1 概 述

大同煤礦集團恒寶源煤業有限公司設計生產能力90 萬t/a。礦井主要可采煤層為太原組4-1、4-2、5、9、10、11號煤層，煤種為長焰煤，屬于低變質程度煤種。目前由于采出的原煤灰分高、硫分高、發熱量低等，導致商品煤滯銷的現象時有發生，嚴重影響了企業的經濟效益。

為了進一步提高產品質量，需對原煤進行洗選加工處理。由于礦井原煤硬度較低，易破碎，矸石遇水易泥化，不宜采用濕法選煤，因此考慮采用干法選煤技術[1]。經過考察調研，決定采用技術比較成熟的FGX復合式干法風選機進行分選。

2 FGX型復合式干選系統

2.1 系統結構

復合式干選系統由入料環節、分選環節、供風環節、除塵環節、電氣控制環節、運輸環節等組成[2]。FGX型復合式干選機是該分選系統的核心部分，也是實現物料分選的關鍵，其組成主要包括分選床、排料擋板、格條、振動器、吊掛機架、風室等[3]。分選床和振動器由吊掛裝置懸吊在機架上，實現了分選床橫向與縱向角度的靈活調節[4]，結構如圖1所示。

圖1 FGX型復合式干選機結構示意

2.2 分選機理及技術特征

復合式干選機的分選是利用振動力和風力的綜合作用，將物料按密度、粒度、形狀等特征差異進行分選[5]，具體分選機理為：

(1)物料在分選床上的螺旋翻轉分選作用。物料經入料口進入具有一定縱向和橫向傾角的分選床面，底層物料受床面振動慣性力的作用，向背板運動，上層物料在背板推力和自身重力的作用下，由物料表層做下滑運動[6]。由于入料壓力和床層振動作用，使得不斷翻轉的物料做近似螺旋運動，并向矸石端運動。因分選床面沿橫向寬度逐漸減小，使得輕產物優先經排料檔板排出，重產物沿床層繼續做螺旋運動，并經矸石端排出[7]。物料在床面的分選運動如圖2所示。

圖2 干選機床面物料分選運動示意

(2)自生懸浮介質的分選作用。物料中含有的細粒物料與床面上升的空氣流形成氣—固兩相懸浮介質層[8]，低密度物料經分選進入上層，高密度物料進入下層，實現物料按密度的分選。

(3)綜合作用力下的分層分選。入選物料受床層振動產生的離析作用和上升氣流產生的懸浮作用，進行松散分層。根據熱力學第二定律可知，分選物料體系位能降低，輕產物進入上層，重產物進入下層，實現物料分層[9]。物料分層作用如圖3所示。

(4)重顆粒物相互碰撞擠壓產生的浮力作用。分選過程中床面底部矸石層顆粒相互碰撞擠壓產生浮力作用[10]，輕產物浮出矸石層，實現物料按密度的有效分離。

圖3 床面物料分層作用

FGX型復合式干選機技術特征如表1所示。

表1 FGX型復合式干法分選機技術特征

3 工藝流程

礦井原煤由主斜井帶式輸送機提升出井后，帶式輸送機將其運至篩分車間，篩分機篩孔30 mm；小于30 mm粒級的篩下物通過犁式卸料器卸入末煤儲煤場；大于30 mm粒級的篩上物塊煤進入干法分選系統，分選出精煤、中煤和矸石。

4 分選效果評定

4.1 原煤可選性分析

本次干法分選試驗采用的煤樣來自恒寶源煤礦9號層煤，煤樣的篩分浮沉試驗結果分別見表2和表3，可選性曲線見圖4。

表2 9號層煤篩分試驗結果

表3 9號層煤浮沉試驗結果

圖4 恒寶源煤礦9號層煤可選性曲線

從可選性曲線可見，9號層煤的可選性特征為，曲線彎曲度較大，±0.1含量曲線在1.5～1.6 g/mL密度級轉折較大。按《中國煤炭可選性評定標準(GB/T 16417—1996)》，用分選密度±0.1含量評定，見表4。

由表4可知，9號層煤理論分選密度1.60 g/mL，精煤回收率63.0%，±0.1含量扣除沉矸10.55%，可選性等級屬中等可選。

4.2 分選效果評定

原煤通過復合式干法分選機分選出三種產品，分別為精煤、中煤、矸石。各分選產品及原煤化驗結果見表5。

表4 可選性評定

表5 各分選產品及原煤化驗結果

從表5可知，經過干法分選，較之原煤，精煤灰分降低了10.14%，硫分降低了0.80%，發熱量提高了4.46 MJ/kg，矸石灰分提高了32.27%，可見干選設備排矸效果較好，不僅提高了產品的發熱量，而且還降低了硫分。從回收率來看，精煤產率為60.85%，中煤產率為17.32%，矸石產率為21.83%，將中煤摻入精煤銷售，產品回收率達到78.17%。

5 經濟效益分析

恒寶源煤礦年生產原煤80 萬t，大于30 mm篩上物占原煤的30%，干選機年處理量為24 萬t。綜合考慮原煤成本、分選成本、產品售價等因素，其經濟效益分析如表6所示。

表6 干法分選經濟效益

從表6可知，大于30 mm篩上物采用干法分選，年洗選成本3 912 萬元，年收入5 040 萬元，年利潤為1 128 萬元，具有很好的經濟效益。

6 對提高分選效果的建議

為了進一步提高干法分選機的分選效果，應對影響復合式干選機分選效果的因素進行分析。建議在今后的使用過程中，從以下幾個方面來探究：

(1)從設備結構參數看，要根據實際生產需要選擇適合現場的分選設備，主要包括設備的處理能力、分選面積及結構尺寸等參數。

(2)從操作參數來看，主要包括床面的振動頻率、床面振幅等因素[11]，如何選擇合適的操作參數還需要進一步的探究試驗。

(3)從入選原煤性質來看，主要包括入料的粒度組成和外在水分，探究入料粒度組成和水分對分選效果的影響還需進一步的試驗研究[12]。

7 結 論

恒寶源煤礦采用干法分選，分選效果顯著，能保證產品質量得到進一步提升。

產生的中煤可以根據需要返回系統進行再選，也可摻入精煤進行配煤銷售，這樣不僅提高了配煤產品的靈活性，同時也提高了產品的市場適應性。

干法分選機對入料的外在水分適應性比較強，當外在水分小于9%時，對分選效果影響很小，能夠減少煤中水分對發熱量的影響，提高產品質量。

干法分選不用水，省去了繁雜的煤泥水系統，不產生煤泥水污染，節約了資源，降低了成本。

復合式干選機結構簡單，操作簡便，維修量小；干法分選系統工藝流程簡單，輔助設備少，相對于濕法分選可節省大量基建投資。