干法块、末煤联合分选工艺分选重介质尾矿的实践

任尚锦，孙 鹤，夏育才，任彦东，陈建中

(1.唐山开远科技有限公司，河北 唐山 063000；2.中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116)

山西省某浅槽重介质选煤厂的尾矿热值为7 590.88 kJ/kg，全硫为1.57%，含末煤较多，易自燃，多年来不得不与沙土混合后露天堆放。为了有效保护环境，同时回收尾矿中的有用资源，该选煤厂新上一套干法块、末煤联合分选工艺。干选工艺包括4台CFX12型差动式干选机和2台TFX9型干法末煤跳汰机，并配置有测控功能的PLC系统集中控制，设计处理能力为300万t/a。选出的精煤热值为13.72 MJ/kg，全硫为0.96%，可作为电厂用煤；中煤热值为6 215.66 kJ/kg，可作为烧砖用煤；最终矸石热值为3 849.78 kJ/kg，可用于造地复田。工艺总投资1 203.1万元，总配电2 143 kW，运行成本3.41元/t。

1 入选尾矿特性分析

入选尾矿原料热值高达7 590.88 kJ/kg，含有高密度的高岭土、白矸、黑矸、黑矸夹煤，还有热值大于16.72 MJ/kg的混煤。不同粒度和密度的尾矿，其含量、热值等差别较大，详见筛分浮沉试验结果见表1、表2。

从表2可以计算得出，小于1.80 kg/L密度级的热值为19 972.04 kJ/kg，产率为10.26%，这是应该回收的部分；大于1.80 kg/L密度级的热值为5 931.42 kJ/kg，如果进行解离，也许能回收一部分有用成分。

2 干法块、末煤联合分选工艺流程

干法块、末煤联合分选工艺流程如图1所示。原料(小于150 mm) 进分级破碎机破碎，破碎机出料(小于30 mm)由刮板机分别给入4台CFX12型差动式干选机分选，选出粗精煤、中煤、矸石、粉煤4种产品。其中粗精煤用10 mm弛张筛分级，大于10 mm的粗粒精煤由环锤式破碎机破碎到小于10 mm粒级，与弛张筛下小于10 mm粒级物料合并，送入2台TFX9型干法末煤跳汰机再选，得到再选精煤和再选中煤。粉煤和再选精煤构成最终精煤，主选中煤和再选中煤构成最终中煤，主选矸石为最终矸石。

3 干选设备主要结构及分选原理

3.1 智能差动式干选机

差动式干选机结构如图2所示，主要由新型差动式激振器(包括传动臂、连接装置、电机)、分选床面、机架、悬挂提升系统(包括电动提升装置、钢丝绳)、床面调坡装置、鼓风筒、集尘罩、风室等组成。

1—传动臂；2—新型差动式激振器；3—鼓风筒；4—连接装置；5—电机；6—钢丝绳；7—机架；8—分选床面；9—集尘罩；10—悬挂提升系统；11—床面调坡装置；12—风室图2 差动式干选机主机结构示意

CFX-12×4型差动式干选机成套设备由4台CFX-12型差动干选机对称布置而成(如图3所示)，每个分选床的上部设有集尘罩，形成独立的除尘系统。粗粒煤尘由旋风除尘器除尘后，清洁气体引回供干选风的鼓风机，形成闭路循环，避免造成粉尘外溢；另一部分较细煤尘由布袋除尘器收集，除尘后的清洁气体由引风机排入大气。干选机装配了智能密度测控系统，在监测含矸率的同时，还通过PLC控制调节干选机的给料量、供风量、分选床频率等参数。

图3 CFX-12×4型差动式干选机成套设备示意

智能差动式干选机的工作原理：激振器与分选床面以一定角度连接形成分选床，激振器带动床面产生前进慢、后退快的差动振动；原煤由上部料仓通过溜槽进入给料机，由给料机均匀给入分选床，分选床底部有空气室，通过鼓风筒与鼓风机连通；分选床上的原煤在其底部上升气流和分选床机械振动力的作用下逐渐分层；在床面隔条的阻挡下，密度较轻的煤逐渐上浮，由分选床的侧面排入精煤溜槽，密度较大的物料则沉入床层中、底部，逐步移动到中煤溜槽，床面尾部排入料到矸石溜槽。

智能差动式干选机技术参数如表3所示。

表3 CFX型智能差动式干选机技术参数

由表3可以看出：智能差动式干选机处理能力较大，处理粒度范围宽，分选效果较好，能耗较低。

3.2 智能干法末煤跳汰机

TFX-9型干法末煤跳汰机主机结构如图4所示：主要由机架、悬挂装置、分选床、摊平装置、集尘罩、激振器(八级振动电机)、可调风室、脉动供风装置、卸料装置、入料装置组成。床体由矩形床箱、人工均匀布风筛板、上下筛板间分隔小箱体、中间托球小筛板、小箱体对应联接可调小风室组成。床体同时也联接激振器、摊平装置、分料器、卸料装置。分选床通过柔性悬挂装置悬挂在机架上，入料装置和集尘罩也固定在机架上，脉动供风装置与分选床风室通过软联接方式联接。摊平装置固定在分选床体内，以保证被选物料在床面上分布均匀。所有配套设备均通过变频器驱动。

1—机架；2—悬挂装置；3—分选床；4—摊平装置；5—集尘罩；6—激振器(八级振动电机)；7—可调风室；8—脉动供风装置；9—卸料装置；10—入料装置图4 干法末煤跳汰机主机结构示意

TFX-9×2型干法末煤跳汰机成套设备由2台TFX-9型干法末煤跳汰机成套对称布置而成(见图5)，主要包括：干法末煤跳汰机主机，给料系统，供风系统，除尘系统，集尘卸灰系统，排料系统等，是一个完整的干法分选系统。由于末煤粒度小，生产过程中产生的粉尘较多，为避免筛下空气室中粉尘堵塞筛孔，采用供开路脉动清风，保证风路畅通。除尘系统采用旋风除尘器、脉冲布袋除尘器及引风机串联开路除尘工艺，保证系统粉尘排放，除尘效果达到17 mg/m3。设备安装有密度测控系统，在监测含矸率的同时，由PLC控制调节干法末煤跳汰机的给料量、供风量、分选床频率、分选床纵向角度、卸料量等参数。

图5 TFX-9×2型干法末煤跳汰机成套设备示意

干法末煤跳汰机分选原理：当细粒级混合物料进入分选床后，在分选床的振动和分选床底部鼓入的上升脉动气流的共同作用下，物料逐渐松散分层，密度较大的重物料逐渐沉入床层底部，密度较小的轻物料逐渐浮到床层的上部，在适宜的跳汰过程中，逐渐形成稳定的床层；分选床底部卸料装置将沉积在床层底部的重物料排出，其他物料则随着分选床的振动进入下一工序，经过两次底部卸料后得到的最终产品为中煤2、中煤1和精煤(如图4所示)。

干法末煤跳汰机特征参数如表4所示。

表4 TFX-9×2型干法末煤跳汰机特征参数

从表4可以看出，入料粒度小，外水大，设备适应能力强；分选可能偏差小，数量效率高，分选效果好；单位面积处理能力大，TFX-9×2型干法末煤跳汰机处理能力可达300 t/h；能耗低，仅为块煤风选的1/3以下，吨煤耗电仅1.08 kW·h。

4 分选效果

4.1 差动式干选机的分选效果

差动式干选机的实际分选技术指标见表5。从表5可以出，块精煤热值为10 587.94 kJ/kg，煤尘热值为13 961.20 kJ/kg，中煤热值为6 211.48 kJ/kg，最终矸石热值为3 849.78 kJ/kg，分选效果较好。

表5 差动式干选机分选技术指标

注：排放浓度为6.45 mg/m3。

4.2 干法末煤跳汰机分选效果

干法末煤跳汰机实际分选技术指标见表6。

表6 干法末煤跳汰机分选技术指标

备注：排放浓度为17 mg/m3。

从表6可以看出，精煤热值13 706.22 kJ/kg，全硫0.88%。

4.3 干法块、末煤联合分选工艺综合效果

干法块、末煤联合分选工艺综合效果见表7。

表7 干法块、末煤联合分选工艺综合效果表

从表7可看出，浅槽重介质选煤厂的尾矿，经过干法块、末联合工艺分选后，精煤产率为29.01%，热值为13 718.76 kJ/kg，全硫为0.96%，可达到电厂的用煤要求(热值大于12 540.00 kJ/kg，全硫小于1%)。中煤产率为30.23%，热值为6 215.66 kJ/kg，可作为烧砖燃料。尾煤产率为40.76%，热值为3 849.78 kJ/kg，可用于筑路或复田。

5 经济分析

干法块、末煤联合分选工艺分选尾矿系统总投资1 203.1万元，投资4.01元/t ，耗电3.00 kW·h/t，运行成本3.41元/t，精煤运行成本11.75元/t。投资分解情况见表8，运行成本分解情况见表9。

表8 投资分解情况

表9 运行成本分解情况

注：合计成本：3.41=2.85+1.35×0.4146。

6 结 论

利用干法块、末煤联合分选工艺，以智能干法末煤跳汰机和智能差动式干选机作为分选设备，将浅槽重介质选煤厂选后尾矿处理成适销对路的多种产品是可行的。实际分选效果表明，采用该工艺不仅具有良好的经济效益，而且具有充分回收煤炭资源、降低生产排污费用、减轻环境污染等社会效益。

(1)工艺流程合理。大颗粒物料用差动干选机分选，小颗粒物料用干法末煤跳汰机分选，各自分选作业充分发挥作用；干选工艺系统由PLC自控，自动化程度高。

(2)干选设备先进。智能型差动式干选机、智能型干法末煤跳汰机属于新型分选设备，分别

配置密度测控系统，能自动调节干选相关参数。

(3)除尘系统匹配。差动干选机排尘浓度6.45 mg/m3，干法末煤跳汰机排尘浓度17 mg/m3。

(4)分选效果好。入选原料为重介质浅槽选后尾矿，热值为7 590.88 kJ/kg；分选后的精煤产率29.01%，热值13 718.76 kJ/kg，可作为电厂用煤；中煤产率30.23%，热值6 215.66 kJ/kg，可作为烧砖燃料；矸石产率40.76%，热值3 849.78 kJ/kg，可用于筑路或复田。

(5)经济效益好。系统总投资1 203.1万元，吨煤投资4.01元；总配电功率 2 143 kW，吨煤电耗3.00 kW·h；运行成本3.41元/t，精煤运行成本11.75元/t。