螺旋滚筒粗煤泥分选系统改造探析

杜鑫

（抚顺矿业集团有限责任公司 东露天矿，辽宁 抚顺 113003）

螺旋滚筒粗煤泥分选系统改造探析

杜鑫

（抚顺矿业集团有限责任公司 东露天矿，辽宁 抚顺 113003）

由于抚顺东露天矿煤炭采区多为旧巷回填采区，造成选煤厂入洗原料含沙石杂质量大。大量的沙石杂质对滚筒洗煤厂粗煤泥质量造成巨大影响，增加了粗煤泥分选回收的难度。结合生产现状，对粗煤泥的分选回收系统改造进行了详细的探讨分析。

粗煤泥；干扰床分选机；分选

0 引 言

抚顺矿业集团东露天矿位于抚顺市区的南部、抚顺煤田的东部，是一座集煤炭生产和油母页岩综合开发、注重生态环保的现代化矿山。东露天矿的煤质特点是煤化度偏低，煤质硬度不高，易碎，坑下原煤采区发现较多旧巷和残采煤柱。目前现有的采煤工艺及煤层煤质特点造成开采出的洗选原煤中含旧巷充填细沙偏多，同时二次粉碎的细颗粒物料增多[1]。这样的洗煤原料在洗选过程中产生的粗煤泥及细颗粒物料量较大，给工艺设备的日常维修和工艺过程的生产调整带来较大困维，而现有的生产工艺水平不能有效的处理这部分物料，不仅影响粗煤泥产品质量和数量波动较大，同时经常出现煤泥水系统跑粗现象，造成相应产品质量和数量双重损失，因此对粗煤泥回收系统设备的改造升级是目前生产中较为突出的问题。

粗煤泥的分选回收工作是选煤生产过程中一个不可或缺的中间环节，不仅可以增加煤炭资源回收，还能减少煤泥水系统后续作业的负荷，降低生产成本，是选煤厂降本增效的重要环节[2]。

1 螺旋旋筒生产现状

1.1 粗煤泥分选工艺现状

螺旋滚筒洗煤厂粗煤泥分选系统采用一段分选回收，主要流程为：入选原料经过螺旋滚筒洗煤机分选后，产出的排渣脱水后转载外排，产品进入直线振动筛脱水脱泥（振动筛筛板孔径为3 mm），筛下<3 mm的物料由渣浆泵输送至分选旋流器组分选后得到粗煤泥产品，粗煤泥产品再经弧形筛和斗提挖坑脱水后外排至煤场储存。工艺流程如图1所示[3]。

1.2 生产现状及问题

螺旋滚筒洗煤厂自2009年投产以来，主要生产系统运行正常，生产效益显著。但随着生产运行时间的增加，设计中的一些缺点也逐渐暴露出来。主要是对东露天矿煤炭采区的煤层多样性特点和煤炭煤化度偏低的特性考虑不足。随着煤炭采区的逐渐降深，旧巷回填采区及残采煤柱增多，入洗原料中的大量沙石和泥化的杂质不能及时有效的得到分选，大部分混入粗煤泥中，制约了粗煤泥的分选作业，当前采用的一段分选旋流器分选回收作业不能对粗煤泥进行有效分选，影响了粗精煤产品回收的质量和产量[4]。

图1 粗煤泥分选工艺流程

日常生产产出的粗精煤灰分在35%～75%之间波动，平均灰分偏中高，大约在45%左右，粗精煤产品的质量波动较大，而且较差。对粗精煤产品的销售价格和销售数量造成较差影响，有时需要对粗精煤产品进行二次配煤调整，既浪费人力，又浪费物力，增加企业的生产成本。为此需要对粗煤泥分选系统的生产工艺进行升级改造。

2 粗煤泥分选系统改选探析

目前，国内外发展较成熟，运行较可靠的粗煤泥分选设备主要有螺旋分选机和TBS干扰床分选机。这2种粗煤泥分选设备相对比较适合我矿滚筒洗煤生产工艺，系统改造和设备布置上都比较容易实现。下面对2种主流分选设备进行简要对比后，分析确定改造方向。

2.1 螺旋分选机分选粗煤泥

螺旋分选机主要由矿浆分配器、中心柱、螺旋溜槽和产品截取器等组成。矿粒在螺旋溜槽中的分选大致经过3个阶段：第1阶段是颗粒群的分层，矿浆由分配器进入螺旋溜槽后，颗粒群在槽面上的运动过程中，重矿物沉降速度快，沉入液流下层，轻矿物则浮于液流上层，液流沿竖直方向的扰动作用强化了矿粒按密度分层；第2阶段是轻、重矿物沿横向展开，沉于下层的重矿物沿收敛的螺旋线逐渐移向内缘，浮于上层的轻矿物沿扩展螺旋线逐渐移向中间偏外区域；第3阶段是不同密度的矿粒沿各自的回转半径运动，轻、重矿物沿横向从外缘至内缘均匀排列，设在排料端部的截到器将矿物沿横向分割成精煤、中煤和尾煤3个部分，并使其通过各自的排料管排出，从而完成分选过程。

该分选机的优点是：无动力消耗，易于维护，运行费用低等。缺点是：分选精度低，分选密度高，有效分选密度1.6 g/l以上，低于该值会影响分选效果，同时产品质量易波动[5]。

2.2 TBS干扰床分选机分选粗煤泥

TBS的主要分选原理是：矿浆切向给入设备的入料井，按预定的压力和流速由泵将水打入分选机底部的分配器，通过紊流板均匀分布到干扰床分选机底部，形成向上的扰动水流，下降的物料与上升水流相遇而形成干扰层或称沸腾床层。入料中的颗粒在分选机中做干扰沉降运动，由于颗粒之间密度的不同，使干扰沉降速度存在差异，从而为分选提供了依据。当达到稳定状态时，入料中密度低于干扰床层平均密度的颗粒将浮起，进入溢流；而高于干扰床层平均密度的颗粒将穿透床层进入沉物流，并通过底部的排料口排出。排料阀门由干扰床层内的密度传感器发出的信号控制。

该分选机的优点是结构简单，对入料煤质变化的适应性强，分选密度范围较大，分选效率高等[6]。

2.3 粗煤泥分选改造工艺流程

结合东露天矿煤层多样性和复杂性的自身特点及滚筒洗煤厂房布局实际考虑，推荐使用TBS干扰床分选机分选粗煤泥，具体工艺流程如下：

原粉煤斗式提升机拆除，改为缓冲水箱，原系统旋流器保留用作粗煤泥的初次分选，除去部分沙石后进入缓冲水箱，再经渣浆泵输送进入组合分级旋流器进行分级，排除0.15 mm以下的泥浆（0.15 mm以下泥浆回到滚筒洗煤系统），旋流器底流进入TBS分选机进行二次分选。TBS分选机分选后产品进入高频振动筛，脱水后形成粉煤产品，经运输机转载后落到场地储存；TBS分选机分选后的沉沙经一台脱水筛脱水后，再经一条刮板运输机运至现有矸石仓装车舍弃。脱水筛筛下水全部回到螺旋洗煤系统循环[7]。考虑到入洗原料稳定性不是很好，有时含有旧巷充填细沙，因此保留原设计中的分选旋流器组，用作粗煤泥的预分选处理。改造过程中可以考虑对原设计分选旋流器组的入料管线进行优化，入料管线调整为也可给分级旋流器入料，如此一来，工人在生产过程中可跟据实际情况进行调整是否需要进行预分选处理，争取细化生产过程，降低生产成本。

此改造方案内容充分结合生产工艺现状及设备布局情况，在不影响生产工艺的前提下，将原有设备最大化利用。保留原有的分选旋流器组对粗煤泥进行预分选，也是在结合东露天矿原料特性后进行的合理创新，工艺流程图如图2所示。

图2 粗煤泥分选系统改造工艺流程

3 可行性分析

1）是否影响洗煤循环系统。虽然TBS干扰床分选设备增加了循环用水量，但增加的用水量全部进入闭路循环洗煤系统，总体循环仍然趋于平衡，并不影响洗煤循环系统。

2）产品及矸石去向。产品经高频筛脱水后导入原运输皮带外排储存即可，矸石外排需增加一条刮板运输机转载至原矸石运输皮带上即可。不影响现有矸石及精煤仓布局。

3）供配电设备情况。厂房现有供配电设备有一定的升级改造空间，不影响相关改造，户外变压器达到饱和，可适当增大变压器容量，现场施工内容和条件比较简单。

4）空间是否够摆放。现有厂房不需要太大改动，原有工作平台需加宽处理用来摆放相关设备，同时三楼高处需新增一处平台用来摆放分级旋流器组，不影响原有设备布局下即可实现改造，因此，现场具备施工条件[8]。

5）施工影响生产情况。单机安装调试等大部分改造工作可以独立完成不需要停产配合，可将联合调配工期与设备大修工期整合，以此来减少施工对生产的影响。

4 结 论

综上所述，需要对滚筒洗煤粗煤泥分选系统改造的主要原因有以下几方面：

1）当前分选设备对粗煤泥的分选达不到最佳效果，造成粗精煤产品质量和产量波动极大。不能有效回收资源，影响经济效益；

2）煤泥水系统经常出现跑粗现象，增加煤泥水系统后续作业的负荷，加大了生产成本；

3）部分粗精煤流失到矸石排渣里，影响矸石排渣化验指标。

通过上述介绍的粗煤泥分选改造工艺可以看出TBS分选工艺方法适用于东露天矿当前条件下的洗煤生产系统。该设备分选物料区间在0.15～3.00 mm，既可以克服大直径旋流器分选细粒煤效果差的缺点，又能够发挥浮选柱分选细煤泥效果好的优势，使煤泥水系统更加趋于合理。是理想的粗煤泥分选设备。相对于螺旋分选机，具有自动化程度高、处理量大、分选精度高、可提高精煤回收率等优势。适用于我矿洗煤生产工艺原料组成复杂多样，含沙石量大的现状。

［1］于福元，王文.采矿通论［M］.北京：中国华侨出版社，1996.

［2］张明旭.选煤厂煤泥水［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2005.

［3］吴式瑜，岳胜去.选煤基本知识［M］.北京：煤炭工业出版社，1989.

［4］韩春龙，侯亚飞.新建选煤厂粗煤泥回收系统的改造［J］.应用能源技术，2005（2）：15-17.

［5］刘文礼，陈子彤，位革老，等.干扰床分选机选粗煤泥的规律研究［J］.选煤技术，2007（4）：11-13.

［6］谢广元.选矿学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2001.

［7］匡亚莉.选煤厂设计［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2004.

［8］戴少康.选煤工艺设计思路与方法［M］.北京：煤炭工业出版社，2003.

【责任编辑：张东旭】

Analysis on coarse slime sorting system reformation of spiral drum

DU Xin
(East Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113003,China)

Fushun East Open-pit Mine coalmining area is an old lane backfilling area,which causes large quality of raw materials containing sand and gravel in the coal preparation plant.A large number of sand and stone impurities have a great effect on the quality of the coarse coal sludge in the drum washing plant,and increase the difficulty of sorting and recycling of coarse coalmud. Based on the present situation of production,this article discusses the reform of the sorting and recovery system of coarse coal mud.

coarse coal;mud interference bed;separator

TD94

B

1671－9816（2017）09－0067－03

2017-06-20

杜 鑫（1985—），男，吉林桦甸人，工程师，学士，2008年毕业于辽宁工程技术大学矿物加工工程专业，现就职于抚顺东露天矿销售处，从事煤炭洗选加工生产工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.017

杜鑫.螺旋滚筒粗煤泥分选系统改造探析［J］.露天采矿技术，2017，32（9）：67-69.