影响FGX-9型干选机分选效果的内在因素分析

胡丙升

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

影响FGX-9型干选机分选效果的内在因素分析

胡丙升1,2

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

为了进一步提高FGX-9型干选机的分选效果，以该型干选机作为分选设备，以阜新矿原煤作为原料进行工业性试验，研究了振幅、振动频率、床面角度、风压与风量对原煤分选效果的影响，并寻找最佳技术参数。研究结果表明：在试验条件下，精煤产率随振幅增加而下降，灰分则先降低后上升，且当振幅为8 mm时，分选效果最佳；该型干选机的振动频率通常在35～50 Hz之间，精煤产率随振动频率增加逐渐降低，灰分则先降低后升高，在实际生产中可以通过适当提高振动频率来提高精煤质量；在床面纵向角度为0°时，随着横向角度的增加，精煤产率逐渐增大，灰分随之上升，且当横向角度在7°～8°之间时，精煤质量最佳；随着风量的增加，精煤产率和灰分均先下降后上升，当风量在70 000～80 000 m3/h时，分选效果最佳。该研究对于改善FGX-9型干选机的分选效果有着重要指导意义

干法选煤；FGX-9型干选机；内在因素；分选效果

干法选煤具有不用水、节能、环保等特点，经两段或三段除尘工艺和负压操作，能够保证大气环境和工作环境不受粉尘污染，排出的气体含尘量<50 mg/m3，低于规定的150 mg/m3标准，这符合国家当前发展洁净煤技术等方针政策的规定，故以 FGX 系列复合式干选机为代表的重力干法分选设备在我国选煤行业得到了广泛应用。通过不断的创新与研发，我国已经成功研制出FGX-12、FGX-24、FGX-24A、FGX-48A 等大型复合式干选机[1-3]。影响复合式干选机分选效果的主要因素包括外在因素和内在因素，外在因素是指原煤本身的性质，在特定的原煤煤质条件下，这种因素产生的影响很难得到有效解决；内在因素是指设备本身的技术参数，干选机分选效果欠佳的主要原因是操作人员不能很好地调控设备的各项技术参数，而不当的操作会严重影响分选效果。为了满足现场实际生产需要，进一步提高FGX-9型干选机的分选效果，以该型干选机作为分选设备，以阜新矿原煤为原料进行了工业性试验，探索了常见内在因素(振幅、振动频率、床面角度、风压与风量)对其分选效果的影响规律，以指导实际工业生产，改善分选效果。

1 试验部分

1.1 试验设备

1.1.1 结构组成与工作原理

试验设备为FGX-9型干选机(图1)，其主要由吊挂装置、硫化橡胶筛板、产品排料口、溜槽、产品调节翻板、振动电机、风室等组成。其中：吊挂装置的作用是减轻设备振动过程中对支架和地基的冲击；硫化橡胶筛板是物料的分选平台；产品排料口可以控制床层厚度；产品调节翻板能够调节各产品之间的分配比例；振动电机可为设备工作提供恒定的振动力；风室用于扩压并使物料松散。

在空气流、机械振动力的共同作用下，粒度、密度不同的物料按照干扰沉降规律分层：粒度相同的颗粒中密度较大的集中在床面底层，而密度较小的集中在床面上层；密度相同的颗粒中粒度较大的集中在床面底层，粒度较小的集中在床面上层。由于振动力垂直作用于床面长度方向，床面底部物料向背板方向运动，受背板的阻挡而向上运动，上部低密度物料在向上运动物料的推力和重力的联合作用下，从排料边排出；矸石、黄铁矿等高密度物料逐渐移动到矸石排料端排出，从而完成整个分选过程[4-6]。

1—吊挂装置；2—硫化橡胶筛板；3—产品排料口；4—精煤溜槽；5—中煤溜槽；6—矸石溜槽；7—产品调节翻板；8—矸石出料速度调节阀；9—振动电机

1.1.2 技术参数

试验所用FGX-9型干选机的主要技术参数为：

80～90

入料粒级/mm

0～80

入料水分/%

<9

振幅/mm

8～10

占地面积/(m×m)

15×12

总功率/kW

212

1.2 试验物料

试验所用物料为阜新矿原煤，粒度范围为0～80 mm，外在水分平均值为8.33%，灰分平均值为30.41%，可选性等级均为中等可选，具体情况见表1。

表1 煤样煤质特征

煤样的±1.80 g/cm3密度级浮沉特征(表2)表明：精煤产率平均值为74.27%，对应的灰分平均值为16.02%，精煤产率偏高且灰分较低；矸石产率平均值为25.73%，对应的灰分为72.58%，矸石产率偏低且灰分较高，说明该煤样有分选的必要和价值。

表2 煤样±1.80 g/cm3密度级浮沉特征

2 试验结果与分析

2.1 振动因素对分选效果的影响

干法选煤过程中的振动因素包括振幅和振动频率，这两种因素均对分选效果有着重要影响。振幅影响物料的抛射高度，在风力的共同作用下，物料完成分层，并向前翻转运动，从而实现煤与矸石的分层和分离。不同原煤所需的抛射高度(即振幅)不同，在实际生产中可通过调节振动电机偏心块的夹角来改变振幅。一般情况下，分选粗粒原煤时，宜选用低频率、大振幅；分选细粒原煤时，宜选用高频率、小振幅[7-9]。

广州地铁平均每天运营时间为17 h，取相邻两列车平均运行时间间隔为3 min，则每天地铁列车动载作用于管片的次数为340次，每年作用于管片的次数为124 100次。通过上文求得的管片极限受拉疲劳次数除以124 100即可得到管片的疲劳寿命。图9为管片受拉疲劳寿命变化曲线。

2.1.1 振幅对分选效果的影响

在保持其他影响因素不变的条件下，改变FGX-9型干选机的振幅大小，得到了不同振幅时的分选结果(表3)。由表3可知：随着振幅的增加，精煤产率下降，灰分先降低后上升。当振幅在8 mm以下时，由于床面向前运动的速度较小，物料从侧面排出，精煤产率增大，但其质量变差，矸石混杂现象严重；当振幅在8 mm以上时，物料运动速度加快，精煤从侧面排出量减少，但过度分层现象突出，其质量也变差；当振幅为8 mm时，精煤灰分和产率都较理想，分选效果最佳。

表3 不同振幅时的分选结果

2.1.2 振动频率对分选效果的影响

振动频率和振幅共同影响FGX-9型干选机的分选效果，可以通过调节变频器来改变振动频率的大小。一般情况下，该型干选机的振动频率在35～50 Hz之间。在其他条件不变的情况下，将设备振幅调节为8 mm，研究了振动频率对原煤分选效果的影响，结果见表4。

表4 不同振动频率时的分选结果

由表4可知：振动频率增加，物料向前运动的速度增大，矸石端排放量增多，精煤产率降低，精煤灰分先降低后升高。这是因为随着振动频率的增大，物料分层效果得到改善；当振动频率继续增大时，较好的分层状态遭到破坏，床层内出现“返混”现象。因此，在日常生产中可以通过提高振动频率来提高精煤质量，但不可盲目地提高振动频率。

2.2 床面角度对分选效果的影响

影响FGX-9型干选机分选效果的另一个常见内在因素是床面角度，包括横向角度和纵向角度。横向角度是指从背板到排料边方向(与背板垂直方向)的床面与水平面的夹角；纵向角度是指从给料口到矸石门方向(与背板平行方向)的床面与水平面的夹角。本研究中规定向下均为正角度。横向角度主要用于调节精煤产品的分带宽度和处理量，当原煤中矸石含量少且粉煤含量多时，可以适当增大横向角度。纵向角度主要用于控制矸石产品的纯度和矸石分带宽度，当原煤中矸石量多且矸石分带宽时，需要向下适当增大纵向角度，以加快排矸速度；当原煤中矸石量少且矸石产品带煤较多时，需要向上适当增大纵向角度，从而使矸石向上“爬坡”，以便于煤矸分离。一般情况下，纵向角度选择0°，且其调节范围不超过±2°。在其他条件不变的情况下，床面角度不同时的分选效果见表5。

表5 不同床面角度时的分选效果

由表5可知：在试验条件下，随着横向角度的增加，精煤产率逐渐增大，灰分随之上升；当横向角度在7°～8°之间时，精煤产率和灰分均处于最佳状态。在实际生产过程中，用户可以根据需要调节横向角度，以实现精煤产率最高的目标。

2.3 风压和风量对分选效果的影响

干选机是在振动力和风力的共同作用下完成物料的分层，振动力是通过“离析作用”使粗粒物料挤入底层，细粒物料集中在上层；风力作用则是通过风口向上鼓风，将细粒物料吹到上层，而粗粒物料留在下层。在物料分层过程中，鼓风的风压和风量对分选效果有着重要影响[10-11]。

FGX-9型干选机采用主风机供风，风机的风压(全压)是根据管道阻力计算确定的，一般要求风压在6 000 Pa左右；干选机风量可以通过各风室的风门调节控制，是干选机的重要操作因素。

风力作用表现在三方面：①使床层物料松散，有利于物料按密度分层；②使床层流动性增强，有利于提高设备处理能力；③与煤中细粒物料形成气-固两相混合介质，有利于提高分选精度。由于床面的床层厚度不同，所需的风量不同：靠近入料端的精煤段床层较厚，对应的风室风门需要全开，矸石段风门应该适当关小；中煤段风门开启程度需要根据矸石带煤情况确定，如果其带煤量较大，中煤段风门需要适当开大。

在其他影响因素不变的条件下，不同风量时的分选效果见表6。

表6 不同风量时的分选效果

由表6可知：在试验条件下，当保持原煤处理量不变时，随着风量的增加，精煤产率和灰分均先下降后上升。这是因为风量过小时物料得不到充分松散与分层就进入产品溜槽，当风量过大时物料则会被吹乱，产生“喷泉”现象，矸石随之也进入产品溜槽。当风量在70 000～80 000 m3/h时，物料分层界限清晰，分选效果最佳。因此，在原煤煤质和设备处理量不变的情况下，合理的风量是保证分选效果的有力保障。

3 结论

为提高FGX-9型干选机分选效果，研究从影响其分选效果的常见内在因素(振幅、振动频率、床面角度、风压与风量)入手，在试验条件下得出如下结论：

(1)随着振幅的增加，精煤产率降低，灰分先降低后上升。当振幅为8 mm时，精煤灰分和产率都较理想，分选效果最佳。

(2)振动频率增加，精煤产率降低，其灰分先降低后升高。振动频率的增大可以提高精煤质量，但振动频率过大则会影响床层分层效果。在现场生产过程中需要根据实际情况调节设备振动频率。

(3)随着床面横向角度的增加，精煤产率逐渐增大，灰分随之上升。当横向角度在7°～8°之间时，精煤产率和灰分均处于最佳状态。

(4)保持原煤处理量不变，随着风量的增加，精煤产率和灰分均先下降后上升。当风量在70 000～80 000 m3/h时，物料分层界限清晰，分选效果最佳。

[1] 石燕峰，卢连永，薛守军，等.干法选煤技术的发展应用[J].选煤技术，2006 (5):39.

[2] 赵跃民，李功民，骆振福，等.干法重介质流化床选煤技术及工业应用[C]//《选煤技术》编辑部.2014年全国选煤学术交流会论文集.唐山：《选煤技术》编辑部，2014.

[3] 杨云松，李功民.迅速推广的复合式干法选煤技术[J]. 煤质技术，2001(3): 8-13．

[4] 李功民，赵恒新.具有广阔应用前景的复合式干法选煤[J]. 洁净煤技术，2001 (1): 25-27．

[5] 杨云松．复合式干法选煤在煤矸石综合利用中的应用[J]. 中国矿业，2003，12 (2): 66-67．

[6] 杨云松，李功民．复合式干法选煤技术的研究开发和应用[J]．中国煤炭，2006，32 (4): 13-22．

[7] 孙晓华，刘雪梅，李功民．复合式干法选煤工艺在分选煤矸石中的应用[J]．选煤技术，2008 (3): 49-50．

[8] 王敦曾. 选煤新技术的研究与应用[M].北京:煤炭工业出版社，2005.

[9] 李功民，杨云松.复合式干法选煤技术在中国的应用[J]．煤炭加工与综合利用，2006 (5): 33-36．

[10] 杨云松，李功民.大型复合式干法选煤设备的开发和应用[J].选煤技术，2008 (4): 47-50.

[11] 沈丽娟. 复合式干选机选煤的工艺参数研究[J].煤炭科学技术，1996，24 (3): 17-21.

Analysis of the common internal factors influencing the separating performance of FGX-9 dry cleaning machine

HU Bing-sheng1,2

(1. Tangshan Research Institute Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Tangshan 063012, Hebei, China; 2. Hebei Province Coal Washing & Engineering Technology Research Center, Tangshan 063012, Hebei, China)

In order to further enhance the separating performance of the FGX-9 dry cleaning machine, industrial test is made with the machine for treating the raw coal from Fuxin Coal Mine, so as to determine the effect on separation performance of the machine produced by common internal factors, such as vibration amplitude, frequency, inclination angle of deck, air pressure and volume, and to define the optimum technical parameters. Test result shows that under the test condition: the yield of clean coal drops with the increase of vibration amplitude, and at an amplitude of 8mm, a best separating result can be expected; the yield of clean coal decreases with the increase of vibration frequency(The machine generally operates with a vibration frequency of 35～50 Hz), and the ash of clean coal tends to first decrease and then go up; in industrial operation of the machine, the quality of clean coal can be improved through appropriately increasing vibration frequency; at a vertical inclination angle of 0°, the yield of clean coal increases gradually with accordingly a higher ash with the increase of horizontal inclination angle; at a horizontal inclination angle of 7°～8°, a best quality of clean coal can be obtained; with the increase of air volume, both clean coal yield and ash first drop and then increase, and at an air volume of 70,000～80,000 m3/h, the machine can work with the best separating performance. The study made in the paper is of important guiding significance for the enhancement of the separating performance of the FGX-9 dry cleaning machine.

dry cleaning of coal; FGX-9 dry cleaning machine; internal factors; separating performance

1001-3571(2016)04-0006-04

TD942

A

2016-08-12

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.002

胡丙升(1979—)，男，安徽省宿州市人，工程师，从事干法选煤技术的研究与推广工作。

E-mail：hbs811@163.com Tel：0315-7757236

胡丙升. 影响FGX-9型干选机分选效果的内在因素分析[J]. 选煤技术，2016(4)：6-9.