SKT復振跳汰機在陽城煤礦選煤廠的應用

史冰森，代現法，夏亮亮，賈存瑞

(1.天地(唐山)礦業科技有限公司；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063000；3.山東濟礦魯能煤電股份有限公司 陽城煤礦，山東 濟寧 272000)

陽城煤礦選煤廠位于山東濟寧汶上縣，是一座處理能力2.4 Mt/a的礦井型選煤廠，選煤廠采用淺槽+動篩排矸、跳汰主洗+粗煤泥分選+浮選的分選工藝流程。經過近些年連續生產，跳汰主洗設備篩下空氣室跳汰機磨損嚴重，加上煤質變化較大，使得跳汰機的洗選精度逐漸變差，制約了選煤廠的正常生產[1]，降低了選煤廠的效益。為提高精煤產率，增加對煤炭市場的適應能力，選煤廠計劃對主洗設備進行技術改造，最終研究決定采用SKT復振跳汰機。

1 SKT復振跳汰機

1.1 分選原理

跳汰機主要是利用一定周期上下起伏的脈動水流，對密度存在差異的物料進行分選[2]。在每個脈動周期內，跳汰機內物料的狀態分為起振、松散、下落和壓緊4個步驟，在這個過程中密度大的物料沉降速度較大，密度小的物料沉降速度較小，所以經過若干次脈動以后床層按密度的高低進行分層，通過跳汰機的排料裝置將大密度礦物排出機體，小密度的物料通過機體的溢流堰進入脫水篩，從而實現精煤、中煤、矸石的分選[3]。一般常規跳汰機配套使用的風箱上進氣風閥和排氣風閥一一對應且數量一致，通過集控柜的電控信號進氣風閥和排氣風閥打開和關閉相互配合，控制低壓風周期性地進入和排出機體，利用低壓風實現床層的上下脈動和物料分選。

常規跳汰機進氣和排氣閥門數量相同，并且在正常洗選過程中進氣和排氣時間基本相同，使得物料跳起一段高度后無法保持較長的松散時間就會迅速下降，在一個周期內的分選時間較短，可能會降低分選精度。SKT復振跳汰機相比較于常規跳汰機，在風箱上為各組進氣風閥新增加了復振風閥，如圖1所示。在正常進排氣周期內，復振風閥可以產生一個不同于主進風頻率的二次進風，為床層提供輔助脈動從而實現復合振動。復振的產生提高了床層跳起的高度，而且延緩了床層下落的時間，加大了床層分層膨脹的時間，因此增加了單個周期內的分選時間，可以明顯提高細粒物料分選的效果[4-6]。有研究表明，相比較于一般跳汰機，復振跳汰機能有效改善分選指標，并且當復振頻率是主振頻率的2倍時，復振跳汰機能有效改善矸石帶煤量、控制床層透篩量，從而提高精煤產率。

圖1 復振跳汰機風箱各組風閥布置

陽城煤礦選煤廠原跳汰機采用多室共用風箱結構，風箱上共有2組進、排氣風閥控制5個室的脈動周期，且進氣風管和排氣風管為同一根風管，現場生產時無法對單室的進排氣量進行調節，無論是調節控制柜的風閥周期，還是風閥閥門，都會影響其他室，對于單獨調節各室的透篩和跳動情況不利。原跳汰機二段機體風箱的結構如圖2所示，原跳汰機的三室、四室、五室均為一組進、排氣風閥控制，進氣閥打開、排氣閥關閉時，3、4、5管道同時進風，進氣閥關閉、排氣風閥打開時，3、4、5管道作為排氣管同時排風，原跳汰機的風箱結構無法根據煤質變化調節進、排氣量大小，不能有效控制控制床層的吸啜力以及細粒物料的透篩量，可能造成較多細粒煤透篩過多進入中煤，造成精煤損失，或者部分中煤無法透過篩板，污染精煤產品。

圖2 原跳汰機風箱三室、四室、五室供風示意

現更換的SKT復振跳汰機每個室均采用單獨進、排氣風閥控制，如圖3所示，5組進、排氣風閥和5個室對應，可以根據每個室的跳動情況單獨調節，進氣風管和排氣風管都有單獨管道和閥門控制，可以對每個室的進氣和排氣量大小進行靈活控制，實現對透篩物的有效調節，這對物料特別是細粒物料的分選是有利的[7-8]。

圖3 SKT復振跳汰機各室供風示意

1.2 技術特點

(1)通過引入復振風閥，對床層提供較大的托舉力，單個周期內的分選時間增加，床層的膨脹期變長，松散度也得到改善，減少了細顆粒物料對分選的不利影響。

(2)復振風閥和常規風閥的控制和調節相互分開，可以根據煤質變化情況選擇打開或關閉復振風閥，對跳汰機床層的跳動調節更加靈活，正常生產時可以關閉復振風閥，在煤質變差時可以通過復振改善設備的分選精度。

(3)復振跳汰機風箱的進氣、排氣風管彼此獨立，可以通過調節低壓風管的蝶閥控制床層起跳、松散、下落和壓緊的快慢，從而實現對透篩物的控制，調節方式簡單高效。

2 現場應用效果

陽城煤礦選煤廠現采用跳汰主洗+粗煤泥分選+浮選的分選工藝流程。當前主洗設備為2臺14 m2跳汰機(主廠房東、西側各1臺)，正常生產時2臺跳汰機同時工作，入洗的原煤粒度為0～50 mm，洗選后的精煤產品入倉后銷售，中煤產品供煤礦的電廠發電。選煤廠為對精煤進行提質增效，決定對主洗系統的跳汰機進行升級改造。為保證選煤廠正常生產，將主洗車間的1臺跳汰機更換為SKT-14復振跳汰機，另1臺跳汰機在改造過程中繼續洗選。改造提高了設備的分選精度，降低了精煤損失。

為對原跳汰機在生產中存在的問題進行分析，首先對跳汰機入洗的0～50 mm原煤采樣化驗，浮沉結果如表1所示。原煤可選性曲線如圖4所示。

圖4 跳汰入洗原煤可選性曲線

表1 入洗原煤浮沉分析

通過原煤可行性曲線可知，當精煤灰分為8.8%時，理論分選密度為1.491 kg/L，精煤理論產率為60.59%。為進一步分析原跳汰機的分選效果，對原跳汰機洗選中煤分批、分次取樣進行浮沉實驗，如表2所示。

表2 原跳汰機中煤產品密度分析

根據表2，對取樣當天的精煤產率進行匯總，如表3所示。

由表2、表3可以看出，原跳汰機洗選后精煤實際產率約為42.6%，同理論產率60.59%相差較大，可知有部分精煤損失。通過對中煤的浮沉表分析可以看出，中煤產品小于1.5 g/cm3密度級(精煤)產量要大于1.5～1.8 g/cm3(中煤)產量，說明中煤里精煤含量較高，這部分精煤作為中煤出售，給選煤廠效益造成損失。

表3 原跳汰機精煤產率

SKT-14復振跳汰機投入生產后，經過調試實現了正常生產。為對比原跳汰機和SKT-14復振跳汰機的分選效果的差異，取樣時原跳汰機停機，將SKT-14復振跳汰機調至正常生產指標，精煤灰分穩定在8.8%以下，分別在洗選精煤、中煤、矸石膠帶上進行取樣，進行浮沉、發熱量分析試驗，化驗結果如表4表示。兩種跳汰機分選效果對比見表5。

表4 SKT-14復振跳汰機分選結果分析

表5 SKT-14復振跳汰機和原跳汰機分選結果對比

由表4數據可知，復振跳汰機洗選的矸石產品中精煤、中煤含量較低，說明精煤、中煤在矸石中損失較少；洗選中煤產品中精煤的比例相比較于原跳汰產品明顯降低，精煤和中煤的比例約為1∶3，中煤含量所占比例最高，矸石比例的下降，使得洗選中煤產品的發熱量得到提高。

通過跳汰機升級改造，中煤產品帶精煤比例下降了17.02%，降低了精煤在中煤產品中的損失，選煤廠正常生產時中煤產率占入洗原煤的8%左右，則中煤帶精下降(8%×17.02%)×100=1.36%，該部分產品最終作為精煤出售，提高了選煤廠經濟效益。

3 結 語

陽城煤礦選煤廠通過SKT-14復振跳汰機改造升級項目，使原跳汰分選中煤產品夾帶的精煤、矸石比例降低，有效減少了精煤損失，提高了精煤產率，同時，中煤產品的發熱量也得到了提高。SKT-14復振跳汰機分選的精煤產品灰分穩定在8.8%之內，中煤產品中精煤比例穩定在25%以下，中煤產品帶精比例下降了17.02%，占入洗原煤的1.36%，顯著提高了選煤廠的效益。