DZSN3028型三質體高頻篩在彭莊選煤廠的應用

蔣孝勇， 紀東東

(1.山東能源臨沂礦業集團有限責任公司，山東 臨沂 276000；2.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；3.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

山東能源集團煉焦精煤選煤廠不斷深化選煤精細化管理，對提高選煤廠精煤產率和精煤質量要求愈發嚴格。粗精煤泥的分選回收環節是選煤廠生產技術管理的重點之一。隨著裝備制造技術的進步，新型高性能設備不斷應用在粗精煤泥的分選回收環節，推進了粗精煤泥分選回收工藝優化，脫除了高灰細泥，提高了精煤產率。三質體高頻篩在粗精煤泥脫除高灰細泥和脫水環節應用效果顯著，在多座選煤廠取得了較好的應用效果，助推選煤廠“煤泥減量化洗選”發展[1]。該設備設計理念先進，煤泥水在篩面上進行的是高頻振動和跳汰分選的復合過程，高灰細泥和水優先透篩，起到有效預脫水和脫泥降灰作用。設備性能穩定、節能效果顯著，利于實現智能化控制。

山東能源臨沂礦業集團有限責任公司彭莊煤礦選煤廠入選原煤可選性在中等可選與較難選之間變化，入選原煤中的矸石易泥化，粗煤泥分選采用煤泥重介分選工藝，精煤磁尾中<0.1 mm粒級的高灰細泥含量多，為了有效脫除高灰細泥，原設計采用EVOSB302060型氣動擊打振動翻轉弧形篩進行兩級篩分對精煤磁尾進行脫水降灰，工藝復雜，設備部件更換頻繁，檢修工作量大，存在篩面跑水，篩上粗精煤泥灰分偏高，造成主選精煤“背灰”，導致了精煤損失，且設備不能適應選煤廠減員提效和智能化發展的需要，亟需進行升級改造。經過調研后，彭莊選煤廠確定采用三質體高頻篩取代氣動擊打振動翻轉弧形篩對精煤磁尾進行回收。

1 選煤工藝

彭莊選煤廠是臨沂礦業集團菏澤煤電有限公司彭莊煤礦下轄選煤廠，地處山東省菏澤市鄆城縣張營鎮，設計能力為1.50 Mt/a，生產工藝為：動篩排矸+預先不脫泥無壓三產品重介質旋流器分選+粗煤泥重介分選+細煤泥浮選。選煤廠入選原煤煤種為優質氣煤，主要產品為八級精煤(灰分<9.00%，全水分<9.00%)，精煤產品作為煉焦配煤銷往焦化企業，彭莊選煤廠工藝原則流程如圖1所示。

圖1 彭莊選煤廠工藝原則流程

精煤脫介篩下合格介質經煤泥重介質旋流器分選后的溢流及精煤脫介篩下稀介經過磁選機分選，磁選機分選后的非磁性尾礦即為精煤磁選尾礦(以下簡稱為精煤磁尾)。精煤磁尾首先進入一級弧形篩(篩孔直徑為0.3 mm)脫除水分和細粒級物料，一級弧形篩篩上產品為二級弧形篩(篩孔直徑為0.3 mm)的入料，一級弧形篩篩下產物同二級弧形篩篩下產物一起進入浮選系統，二級弧形篩篩上產物為煤泥水系統的粗精煤泥，直接通過煤泥離心機脫水處理，離心脫水產品作為精煤產品，離心機離心液則返回一級弧形篩，實現離心液“小循環”，避免離心液“跑粗”現象發生[2-3]。精煤磁尾處理工藝原則流程如圖2所示。

圖2 精煤磁尾處理工藝原則流程

2 存在問題及分析

對煤泥重介分選后產品進行小篩分試驗，分析試驗結果發現煤泥重介對>0.1 mm粒級顆粒的分選效果良好，對<0.1 mm粒級顆粒的分選效果較差，如果下游設備不能有效脫除<0.1 mm粒級顆粒，則粗精煤泥灰分無法降低，將會造成重介精煤“背灰”。選煤廠原先采用4臺EVOSB302060型氣動擊打振動弧形篩(篩孔為0.3 mm)，兩兩串聯后并聯使用，對精煤磁尾進行脫水降灰篩分，由于弧形篩開孔率低(開孔率在15%～25%之間)，降灰效果對擊打器依賴較為嚴重，擊打器氣缸故障率高(每臺弧形篩配備2個擊打器，平均使用壽命為1個月)，維護量較大，擊打效果不好時會出現篩面跑水，灰分偏高的問題，脫泥降灰效果不穩定。

對精煤磁尾篩分分級脫泥系統進行技術檢查[4-5]，兩級弧形篩入料、篩上產品、篩下產品的小篩分試驗結果見表1—表5。

表1 精煤磁尾小篩分試驗結果

表3 一級振動弧形篩篩下產品小篩分試驗結果

由表1可知：精煤磁尾粒度組成是“兩端多中間少”，其主導粒級為<0.045 mm粒級，產率為38.17%，灰分為36.73%；次主導粒級為0.5～0.25 mm，產率為18.33%，灰分為8.10%；隨著粒度減小，產品灰分逐漸增加，其中>0.074 mm粒級累計灰分為8.98%,符合精煤灰分要求，而<0.074 mm粒級的累計產率高達45.61%，累計灰分為33.52%，遠遠超過了入料灰分，這一部分高灰細粒物料的存在會嚴重影響精煤灰分和篩分效率。

由表2和3可知：通過一級振動弧形篩，>0.074 mm粒級物料幾乎都進入弧形篩篩上產品，一級振動弧形篩篩上產品中<0.045 mm粒級物料產率為28.23%，灰分為35.55%，說明一級振動弧形篩篩分效率低，存在篩孔堵塞現象。

由表4和表5可知：二級振動弧形篩(篩孔為0.3 mm)篩上物料粒度相對較粗，灰分較低，>0.045 mm粒級累計灰分為8.44%，累計產率為90.17%；<0.045 mm粒級灰分相對較高為33.58%，影響粗精煤灰分。篩下物料中<0.25 mm粒級產率為95.66%，二級弧形篩與一級弧形篩相比，篩分效率有所提高。

通過兩級弧形篩篩上產品、篩下產品的小篩分試驗結果分析可知：一級弧形篩篩上產品中灰分超標粒級(<0.074 mm粒級)含量為34.75%，二級弧形篩篩上產品中灰分超標粒級(<0.045 mm粒級)含量為9.83%。在入料中高灰細泥占比較高時，振動弧形篩的分級脫灰效果較差，而兩級弧形篩串聯使用造成工藝復雜，檢修量大，最終篩上物料灰分也偏高，錯配物多，篩分效率低。經過分析后，計劃通過技術改造將兩級串聯弧形篩更換為疊篩或者電磁篩[6-8]。

表4 二級振動弧形篩篩上產品小篩分試驗結果

表5 二級振動弧形篩篩下產品小篩分試驗結果

3 改造方案

根據彭莊選煤廠原煤矸石易泥化，高灰細泥多，可選性多變的煤質特點，結合主選車間內可利用改造空間狹小等實際情況，通過對三質體高頻篩使用情況調研[9-13]，確定以DZSN3028型三質體高頻篩作為精煤磁尾核心脫泥降灰設備。該篩技術特點為：①工藝適用性強，三質體高頻篩入料不受入料濃度、入料壓力、入料粒度的影響；②分級脫泥效果好，三質體高頻篩篩網開孔率高于振動弧形篩，物料在篩面上的分級時間高于振動弧形篩，其振動頻率和振幅也高于振動弧形篩，而且有自清篩網能力， 所以三質體高頻篩的分級效果要遠高于振動弧形篩；③整機可靠性高，由于采用三質體振動原理設計，篩框振幅極小，篩網振幅較大，所以整機可靠性高，故障率低，僅需三個月左右更換一次篩網即可；④安裝方便，由于篩框幾乎不動，對地基要求不嚴格，布局簡單，安裝方便，便于在狹小空間內實施改造；⑤整機節能，由于振動集中在篩網上，參振質量小，振動效率高，能耗僅為其他篩分設備的30%左右[14-16]。

彭莊選煤廠最終采用粗精磁尾經過三質體高頻篩預分級脫泥+煤泥離心機脫水工藝。具體方案為：采用2臺DZSN3028型三質體高頻篩并聯，替代目前在用的4臺EVOSB302060型氣動擊打振動翻轉弧形篩(兩兩串聯后并聯)進行粗煤泥脫灰處理。改造后的精煤磁尾分選系統工藝原則流程如圖3所示。

圖3 改造后精煤磁尾分選系統工藝原則流程

4 改造效果

2021年4月底，在不影響選煤廠生產的情況下，克服主洗車間內空間狹小的不利因素，順利完成系統改造。改造后， 2臺DZSN3028三質體高頻篩篩孔為0.15 mm，聚氨酯篩網，由磁電式振動器及內部彈簧組成單個振動系統，單臺篩機10套振動系統，振動頻率為50 Hz。在入料煤泥水中含有高灰細泥比例較高時，煤泥沿篩面向下滑，高灰細泥及大量水分優先透篩，從而起到預脫水和脫泥降灰的作用，篩分分級效率高。三質體高頻篩篩上產品小篩分試驗結果見表6，三質體高頻篩篩下產品小篩分試驗結果見表7。

表6 三質體高頻篩篩上產品小篩分試驗結果

表7 三質體高頻篩篩下產品小篩分試驗結果

由表6和表7可知：三質體高頻篩篩上物中<0.074 mm粒級產率為2.08%，>0.125 mm粒級產率為97.26%，篩下物中>0.125 mm粒級產率為3.64%，分級效果好，高灰細泥基本全部脫除，粗精煤泥灰分為8.18%。改造后粗精煤泥灰分由10.92%將至8.18%，下降了2.74個百分點，低于精煤產品灰分<9.00%的要求，避免了重介精煤“背灰”。

彭莊選煤廠精煤產率在53%～56%之間，經過對精煤產品中的重選精煤、粗精煤泥和浮選精煤進行數質量平衡計算和精煤篩分試驗，重選精煤產率為42%～43%，粗精煤泥為8%～9%，浮選精煤為3%～4%。粗精煤泥灰分降低后，重選精煤灰分提高產率增加，生產實踐表明，因重選精煤灰分提高綜合精煤產率可提高0.5個百分點。

改造前，弧形篩篩孔為0.3 mm。改造后，三質體高頻篩篩縫降低至0.15 mm，相比改造前可有效回收0.15～0.3 mm粒級的粗精煤泥，從表1可知，0.25～0.125 mm粒級產率為14.56%，生產實踐表明，因回收粗精煤泥的粒度下限降低，精煤產率增加1個百分點。

5 結語

彭莊煤礦選煤廠采用DZSN3028三質體高頻篩對精煤磁尾分級脫泥降灰，取得了較好效果：優化了分選工藝，減少了設備數量，降低了設備維修量；分級后的粗精煤泥灰分達到商品精煤灰分上限<9%的要求，消除高灰細泥對粗精煤泥的灰分污染，避免了重介精煤“背灰”；增加了對偏細粒級粗精煤泥的回收率，增加了商品精煤總產率，創造了良好的經濟效益。

采用更高效的選煤設備實現對粗精煤泥的脫泥降灰是選煤的工藝發展趨勢，其中三質體高頻篩作為高效的粗精煤泥分級脫除高灰細泥的設備，分級粒度下限更低，脫除高灰細泥效果好，設備性能穩定，安裝便利，適合選煤廠工藝裝備升級，有利于助推選煤廠提高精煤產率，實現對煉焦精煤資源最大化回收，增加企業經濟效益。