弛张筛在牛山煤矿选煤厂的应用

赵树锋

(山西科兴牛山煤业有限公司，山西 高平 048400)

1 概 述

山西科兴牛山煤业有限公司位于高平市东南约4 km处，隶属于山西科兴能源发展集团有限公司，为高平市市营煤矿。

矿区井田含煤地层为石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s)。山西组平均厚52.69 m，含煤层2层，其中3号煤层为可采煤层，煤层平均总厚6.06 m，含煤系数11.50%，可采煤层总厚5.87 m，可采含煤系数11.14%。太原组平均厚95.99 m，含煤9、11、15号煤层，其中9、15号煤层为可采煤层。煤层平均总厚6.34 m，含煤系数6.60%；可采煤层总厚5.89 m，可采含煤系数6.19%。2009年11月15日由山西省国土资源厅换发采矿许可证，批准开采3、9、15煤煤层，生产规模1.20 Mt/a，井田面积为11.775 7 km2。

矿井经过多年的开采，3号煤层资源已近枯竭，目前主要开采9号煤和15号煤。牛山煤矿选煤厂属矿井配套选煤厂，设计生产能力为1.20 Mt/a，实际最大生产能力350 t/h。选煤工艺为：100～0 mm原煤直接进入1台筛孔为13 mm的单层香蕉筛(3.6 m×7.3 m)分级，筛上大于13 mm块煤进入重介浅槽分选机分选，得到块精煤和块矸石；筛下小于13 mm末煤进入有压两产品重介旋流器分选，得到末精煤和末矸石。煤泥水经分级旋流器组分级后，底流经弧形筛、离心机脱水回收粗煤泥，粗煤泥掺入末精煤，作为洗混煤产品上仓；溢流进入浓缩机，经压滤机脱水后单独落地销售。块矸石和末矸石一同进入矸石仓，采用汽运外排。原则工艺流程见图1。

图1 原则工艺流程示意

2 问题分析

2.1 生产中存在的问题

选煤厂投产后，在生产过程中发现存在以下问题：

(1)块精煤产品用户反馈，块精煤中带有大量末煤，产品粒度控制不到位；

(2)由于块煤系统中煤泥量大，导致合格介质分流量大，稀介磁选机尾矿煤泥量大，介耗高；

(3)经统计，选煤厂入洗吨原煤介耗为1.62～1.91 kg，高于周边同类选煤厂。

上述问题导致了块精煤限下率高、产品质量不稳定、磁选尾矿煤泥含量大、介耗居高不下，严重影响了产品销售和选煤厂的经济效益。

2.2 原因分析

由于原煤粒度偏细且水分偏高，造成原煤13 mm分级筛的分级效果不佳，导致块精煤产品带末煤。为解决问题，选煤厂进行了原煤筛分试验，实际生产原煤粒度组成见表1，原煤分级筛上块煤粒度组成见表2。

表1 实际生产原煤粒度组成

从表1看出：

(1)原煤灰分为34.45%，属中高灰分煤，各粒级灰分差异不大；

(2)原煤主导粒级为6～3 mm，产率为30.12%；其次为50～13 mm，产率为20.32%；

(3)大于13 mm块煤产率为33.62%，块煤产率相对较低；

(4)小于13 mm末煤产率为66.38%，产率较高，说明煤较碎；

(5)小于0.5 mm级原生煤泥产率为6.91%，灰分为39.11%，煤泥灰分较高。

从表2可以看出，大于13 mm块煤产率仅为33.61%，小于13 mm末煤产率高达26.73%。经测算，原煤分级筛13 mm筛分效率仅为59.73%，筛分效果较差。未筛出的小于13 mm末煤进入块煤浅槽重介分选系统，导致块精煤产品带末量大，选煤厂介耗高，影响精煤产品质量。解决问题的核心方法是，选择分级效率高的筛分设备替代现有香蕉筛进行13 mm分级。

表2 原煤分级筛筛上块煤粒度组成

3 改造方案及实施

3.1 改造方案

通过对周边煤矿的走访和市场调研，相关技术人员研究后提出采用弛张筛替换现有香蕉筛。弛张筛是在原有的固定筛框内增加浮动筛框，浮动筛框在跟随固定筛框运动时，还与固定筛框作相向和相背运动，因而安装在弛张筛筛框上的聚氨酯弹性筛板产生弛张运动。筛分过程中，聚氨酯弹性筛板一张一弛的运动，可有效防止筛孔堵塞。该设备具有以下优点：

(1)筛板做弛张运动，筛孔不容易堵塞，可防止难筛物料“糊住”筛板；

(2)振幅可调，激振力强，筛分效率高；

(3)干法筛分分级粒度小，目前广泛应用的最小分级粒度为6 mm；

(4)筛板拆装方便，便于维护。

对于本厂而言，采用弛张筛替代现有香蕉筛进行原煤13 mm分级，恰好可以解决由于原煤筛分效果不佳导致的块精煤带末、系统介耗高等问题。

改造方案：将现有1台3.6 m×7.3 m单层香蕉筛更换为2.4 m×8.0 m双层弛张筛。弛张筛上层采用筛孔为25/50 mm冲孔筛板，可避免大块煤冲击下层聚氨酯弛张筛板，起到保护作用；下层采用筛孔为13 mm的聚氨酯弛张筛板，进行13 mm分级；上层大于25/50 mm和下层25/50～13 mm块煤进入块煤浅槽分选系统，筛下小于13 mm的末煤经1.5 mm脱泥后进入末煤重介旋流器分选。

3.2 方案实施

改造施工期间涉及到现有原煤分级筛和相关溜槽的拆除和更换，选煤厂无法正常生产，必须充分利用煤矿现有原煤仓和储煤场的缓冲，最大限度的减少停产时间。本次改造实施主要步骤如下：

(1)改造方案实施前，首先必须完成相关设备的采购和非标的设计工作；

(2)根据非标设计图纸下料加工，并吊装到指定位置；

(3)合理安排生产，将原煤仓及煤场内原煤全部洗完，为矿井出煤提供储量空间；

(4)利用停产时间拆除现有香蕉筛及相关非标设备，并进行新非标设备的拼焊和安装。为减少停产时间，在新的非标设备焊接期间利用大型吊机和主厂房20 t天机进行弛张筛的吊装工作；

(5)弛张筛支座和漏斗安装后，弛张筛就位安装，并进行配电改造；

(6)完成相关收尾及弛张筛调试工作后，进行带煤联动试机。

改造完成后，双层弛张筛替代现有的单层香蕉筛进行原煤的13 mm分级作业。

4 改造效果

4.1 筛分效果

改造前后筛上原煤筛分试验结果见表3。

从表3可以看出：

(1)改造后，筛上小于13 mm末煤总计产率减少了16.14个百分点；

(2)筛上各粒级减少量均非常明显。

分析表2、表3可知，改造前大于13 mm块煤产率为33.61%，小于13 mm末煤产率为66.39%。改造后筛上末煤减少16.14个百分点，其透筛末煤量由39.66%增加至55.80%，筛分效率达84.05%，筛分效果明显改善。

表3 改造前后筛上小于13 mm物料对比

4.2 介耗

改造后，原煤筛分效果得到改善，块煤系统来料中细颗粒物料少，有利于降低块煤系统介耗。

(1)块煤系统平均粒度增大，比表面积减小，产品带走的介质量减小。

(2)块煤系统中原生煤泥和次生煤泥量少，合格介质分流量小，同时稀介中颗粒物含量小，稀介磁选机工况好，有利于介质回收。

经统计，改造后选煤厂平均加介量约为7～8 t/d，每天入洗原煤量在6 000～6 500 t，因此，改造后介耗在1.07～1.33 kg/t，明显低于改造前。

5 结 语

牛山煤矿选煤厂的改造，是在分析和调研的基础上，通过选用筛分效果好、不易粘堵筛板的弛张筛替代香蕉筛进行原煤13 mm分级，改造取得了明显效果。改造工作完成并投入运行至今，运行良好，解决了块精煤产品限下率高和选煤厂介耗高的问题，提高了产品质量，同时降低了生产运行费用，提高了企业的经济效益。