疊層高頻振動細篩在運河煤礦選煤廠粗煤泥回收系統中的應用

張海燕，邵 峰，王矛庵，葛家君，張光偉，徐 濤，王秀東，翟德平，郭利健，崔學奇

(1.濟寧礦業集團有限公司 運河煤礦選煤廠，山東 濟寧 272000；2.濟寧礦業集團有限公司 機電部，山東 濟寧 272000；3.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264203)

隨著選煤廠入選煤質日益劣化，許多選煤廠入選原煤中煤泥含量日益增加，使粗煤泥回收系統和浮選系統在選煤工藝中的重要性日益凸顯。選煤行業內普遍存在著粗精煤泥灰分超標和浮選入料粒度難以控制兩個問題。粗煤泥占比逐漸升高，易導致選煤廠粗煤泥回收系統負荷增大，粗精煤泥被夾帶的高灰細泥污染，從而出現粗精煤泥灰分超標，甚至造成主選“背灰”而導致全廠精煤產率下降的問題。目前選煤廠普遍應用弧形篩作為粗煤泥分級設備，不僅篩分效率低，且難以高效脫除高灰細泥，同時伴隨著篩下跑粗問題，致使部分粗粒級煤泥進入浮選機，造成生產成本升高，且易引起精煤損失。

近年來，疊層高頻振動細篩作為一種細粒煤分級設備，在選煤廠粗煤泥回收中的作用日益凸顯?，F以ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩在運河煤礦選煤廠的應用情況，來分析該設備對選煤廠粗煤泥分選系統改善情況及帶來的經濟效益。

1 概況

運河煤礦選煤廠隸屬于山東能源濟寧礦業集團，是一座處理能力為0.6 Mt/a的礦井型煉焦煤選煤廠。該廠分選工藝為：50～1 mm粒級原煤采用無壓三產品重介質旋流器分選，1～0.25 mm粗煤泥采用干擾床分選機(TBS)處理，<0.25 mm細煤泥采用浮選機分選。

原有粗煤泥回收工藝為：預先脫泥篩篩下煤泥水經煤泥水旋流器進行分級、濃縮處理后，煤泥水旋流器溢流進入浮選系統，底流自流進入干擾床分選機(TBS)進行分選；干擾床分選機(TBS)溢流產品經振動弧形篩和煤泥離心機脫水、脫泥處理后成為粗精煤泥(摻入精煤產品)，干擾床分選機(TBS)底流產品經中矸煤泥弧形篩和高頻篩進行脫水、脫泥處理后摻入中煤產品，振動弧形篩篩下產品和煤泥離心機濾液進入浮選機進行浮選作業；煤泥弧形篩、高頻篩篩下產品進入濃縮機進行濃縮處理。工藝原則流程如圖1所示。

圖1 原粗煤泥分選回收工藝原則流程

2 存在問題

運河煤礦選煤廠原粗煤泥分選工藝存在的主要問題為：精煤泥振動弧形篩的篩分效率較低，無法保證干擾床分選機(TBS)溢流產品的脫泥降灰效果，導致粗精煤灰分超標，并存在波動較大的問題。根據選煤廠以往運行數據可知，振動弧形篩篩上灰分高達14%，遠高于現場<9.0%的合格精煤產品指標要求，從而造成了重介精煤為粗精煤泥“背灰”的問題[1-2]。

精煤泥振動弧形篩的入料、篩上產品、篩下產品的粒度分析數據分別見表1和表2。

表1 精煤泥振動弧形篩入料粒度組成

表2 精煤泥振動弧形篩篩上、篩下產品粒度組成

由表1可知：精煤泥振動弧形篩入料中1.0～0.5、0.5～0.25、0.25～0.15 mm粒級含量分別為16.75%、36.75%和17.70%，灰分分別為5.68%、7.66%和13.10%，且隨粒度減小，灰分呈升高趨勢，若將<0.15 mm粒級高灰細泥進行高效脫除，即可獲得灰分<9.0%的合格粗精煤泥產品。

由表2可知：TBS粗煤泥分選機溢流產品經振動弧形篩進行脫水、脫泥處理后，篩上產品灰分高達14.06%，其中<0.15 mm粒級含量可達12.35%，<0.15 mm粒級累計灰分高達63.40%，這部分高灰細泥的存在，是導致粗精煤泥灰分超標的根本原因。

此外，在粗精煤泥灰分難以保證的同時，振動弧形篩篩下產品存在嚴重的跑粗問題。由表2可知，篩下產品中>0.25 mm粒級含量高達48.90%，累計灰分為8.55%；>0.5 mm粒級含量可達6.35%，累計灰分為5.75%。>0.5 mm物料進入浮選系統，不但造成了重復分選問題，還提高了浮選成本，并且超過了浮選機有效分選粒度的上限，從而造成>0.5 mm物料大概率損失至尾煤產品中，也在一定程度上導致精煤產率的下降[3-4]。

3 改造方案

目前粗煤泥系統存在的主要問題是精煤泥振動弧形篩篩分效率較低，導致粗精煤泥灰分難以保證，且篩下存在較嚴重的跑粗問題，因此粗煤泥的精細分級是系統優化的主要方向。針對上述問題，運河煤礦選煤廠采用ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩對精煤泥振動弧形篩進行替換。ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩是一種借助于篩面高頻振動力和物料重力實現物料按粒度分級的機械設備[5]，具有高頻率、低振幅的振動特點，其技術特點為：

(1)ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩采用1 400 mm×800 mm加寬加長型高彈性聚氨酯柔性篩網，開孔率在35%以上。篩機共有5層，每層配置兩張柔性篩網，兩張篩網之間設有二次稀釋洗滌水，高灰、高密度細泥二次稀釋再造漿后隨洗滌水透篩，從而實現了高灰細泥顆粒的高效脫除，解決了篩上粗精煤泥產品灰分受高灰細泥顆粒污染造成灰分偏高的問題[6-7]。

(2)ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩配置兩臺低電耗的強力雙激振電機、浮動式篩框和全封閉式振動器[8-9]。經抗剪切橡膠彈簧傳遞給篩框的動負荷僅為5%～10%，即振動力的90%以上轉化為篩機振動力，適合于細粒級物料的高效分級[10-11]。

ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩的主要技術參數如下：

外形尺寸/(mm×mm×mm)

5 500×2 100×4 610

柔性篩網尺寸/(mm×mm)

1 400×800

篩面傾斜角度/(°)

17.5

篩框層數/層

5

篩機振幅/mm

1～2

振動頻率/Hz

25

裝機功率/kW

5.6

電機效率/%

81

振動形式

直線振動

相對于振動弧形篩而言，ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩具有篩分效率高的優點，可以高效脫除高灰細泥，穩定粗精煤泥指標，從而解決重介精煤為粗精煤泥的“背灰”問題[12-13]。改造后的工藝原則流程如圖2所示。

圖2 改造后粗煤泥分選回收工藝原則流程

4 改造效果

ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩的入料、篩上產品和篩下產品的粒度組成分別見表3和表4。

表3 ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩入料粒度組成

表4 ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩篩上、篩下產品粒度組成

由表3和表4看出：與改造前相比，ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩投入使用后，粗精煤泥中的<0.15 mm粒級高灰細泥含量由原來的12.35%降低至5.05%；篩下產品中>0.5 mm粒級含量由6.35%降低至0.25%；>0.25 mm粒級含量由48.90%降低至7.75%，可見，該篩在有效保證粗精煤泥灰分<9.0%的前提下，顯著降低了浮選入料量，避免了浮選尾煤中精煤損失的問題。

根據GB/T 15716—2005《煤用篩分設備工藝性能評定方法》規定[14]計算，可得精煤泥振動弧形篩和ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩的篩上、篩下產品產率、篩分效率等指標，見表5。

表5 精煤泥振動弧形篩與疊層高頻振動細篩生產數據對比

由表5可知，ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩的篩分效率較精煤泥振動弧形篩提高了50.57個百分點，在入料灰分提高5.46個百分點的前提下，使粗精煤泥灰分降低至9%以內，并且有效解決了精煤泥振動弧形篩的篩下“跑粗”問題。因此，ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩是一種更加高效的分級設備，在粗煤泥脫泥降灰工藝中的適用性更佳。

5 效益分析

運河煤礦選煤廠通過采用ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩對粗煤泥回收系統進行改造，提高了精煤產率和經濟效益[15]，主要表現在以下幾點：

(1)粗精煤泥產品的灰分由14%左右降低至9%以內，徹底解決重介精煤的“背灰”問題，使重介質旋流器的分選密度由1.27 g/cm3提高至1.33 g/cm3，TBS粗煤泥分選機的設定密度由1.20 g/cm3提升至1.25 g/cm3，從而提升了重介精煤和粗精煤的產率。

(2)顯著降低了浮選入料中>0.25 mm粒級粗煤泥的含量，實現了浮選減量化，且避免了重復分選問題，使浮選尾煤的灰分由55%左右提升至65%左右，降低了浮選成本，提高了浮選精煤產率。

據現場生產統計可知，改造后運河煤礦選煤廠的精煤產率較改造前約提高了3個百分點，按年設計能力為0.6 Mt計算，則每年可多回收精煤：0.6×3%=18 000 t，精煤與中煤差價按340元/t計算，則每年可創造效益：18 000×340=612萬元，可見經濟效益顯著。

6 結語

運河煤礦選煤廠針對粗精煤泥灰分超標且易波動的問題，采用ZKJ1408-D5疊層高頻振動細篩對粗煤泥回收系統進行了技術改造，改造后，篩分效率得以提高，并在保證粗精煤泥的灰分指標合格的基礎上，使篩下產品含量降低，實現了浮選減量化，避免了浮選尾煤中的粗粒精煤的損失，同時徹底解決了重介精煤為粗精煤泥的“背灰”問題。使重介質旋流器的分選密度和TBS粗煤泥分選機的分選密度得以提高，全精煤產率提高了3個百分點左右，經濟效益顯著。