高频叠筛在选煤技术中的应用研究

李济洲，陈之林

(淮北职业技术学院 机电工程系，安徽 淮北 235000)

在绿色矿山建设工作推进下，煤炭洁净与提质加工成为必然趋势。随着煤炭开采机械化、自动化程度的不断提高，入选原煤中的细粒煤泥含量不断增加，原煤的可选性逐渐变差，而目前多数选煤厂都采用重介分选工艺对煤炭进行洗选加工，这样就既加大了重介分选时的脱介难度，增加介耗，同时又加大了浮选系统处理量，从而增加了浮选油耗，也增加了浮选精煤占比及混精煤水分。这些因素既制约了选煤设备的台时处理量，又加大了选煤成本，目前攻克这一难题已经成了选煤行业和选煤设备制造企业的共同课题。在此介绍某公司在引进消化吸收国际先进技术的基础上，根据选煤厂细粒煤泥大量筛分试验数据，研发生产的一种多叠高频筛机(FY-HVS-1500)，并配套拥有专利技术的聚氨酯精细筛网，对磁选尾矿、原生煤泥以及浓缩机底流等进行截粗、脱泥和降灰等一体化分选，解决了困扰选煤行业因细粒煤泥增加而制约选煤生产的难题，取得了巨大的经济效益和社会效益。

1 多叠高频筛机结构及技术参数

1.1 多叠高频筛机主要结构

多叠高频筛机主要由分料器、喂料器、上下筛框、高频激振器、筛上产品收集料斗、筛下产品收集槽和框架及支撑平台等部分组成，如图1所示。

图1 多叠高频筛机的结构原理图[1]

1.2 多叠高频筛机的技术参数

多叠高频筛机筛箱呈多层布置，筛网受筛箱及激振器高频强力振动作用，具有优良的物理机械性能。每层筛箱单独给料，布料均匀，筛上物与筛下物单独出料，互不干涉。多叠高频筛机层级可以由3层到5层可选，根据不同的处理能力及要求选用合适的层级，其中五层筛分机主要技术参数如表1所示。

表1 FY-HVS-1500多叠高频筛机的主要技术参数

1.3 多叠高频筛机筛网技术特征

多叠高频筛分机采用的是聚氨酯材料制成的筛网，聚氨酯材料具有耐磨、高强、流动性好等特点，且聚氨酯浇筑体系成型筛网，开孔率较高，最大可达42%，可以根据工艺要求和物料粒度组成不同，选择不同筛孔尺寸的精细筛网。其主要技术参数如表2所示。

表2 FY-HVS-1500多叠高频筛机筛网的主要技术指标

2 高频叠筛在环保节能减排、环境治理方面的成功案例

多叠高频筛分机自从投入市场以来为用户在节能减排，加强环保等方面带来了丰厚的利润，得到用户的高度肯定和好评，案例分析如下：

2.1 新巨龙选煤厂技术改造——降低重选下限，采用多叠高频筛分机直接回收粗精煤泥

2.1.1 技术改造原因

随着原煤开采条件及地质条件的变化，原煤中的矸石量也随着增加。受矸石泥化现象的影响，重介系统中的煤泥量明显增加，粗精煤泥的产率增加灰分升高。由于粗精煤泥灰分太高，为保证最终精煤的质量，生产中不得不减少粗精煤泥进入最终精煤的比例，从而造成精煤损失。

2.1.2 技术改造方案

通过对各种方案进行对比论证，最终确定“粗精煤泥高效精确分级”的技术方案以减少高灰细泥对粗精煤泥灰分的影响，采FY-HVS-1500型多叠高频细筛代替弧形振动筛对粗精煤泥进行精确分级筛分。

新巨龙选煤厂根据生产现场的筛分试验报告,通过采用不同孔径筛网对比试验，对于粗精煤泥来讲，0.32mm筛网降灰效果最佳。因此将0.5mm筛缝的弧形筛更换为0.32mm聚氨酯筛网的五叠高频筛。

2.1.3 技术改造后效果

技术改造以后，分别对多叠高频筛的入料及筛上物进行筛分试验，试验结果分别如表3、表4所示。

表3 入料筛分试验表

表4 多叠高频筛机0.32mm筛网筛上物料筛分试验表

从表3和表4的数据可以看出：多叠高频筛入料中-0.32mm粒级的产率为34.12%，入料灰分为16.61%。经过筛网为0.32mm多叠高频筛筛分后，筛上产物-0.32mm粒级含量降至20.70%，较筛分前降低13.43%；筛上物灰分10.91%，较筛分前降低5.7%。上述试验数据表明，筛网为0.32mm多叠高频筛机在截粗、脱泥、降灰方面效果显著[1]。粗精煤“背灰”现象大幅度减少，同时由于将0.5mm的筛缝改为0.32mm的筛网，系统精煤产率提高2.14%，产生经济效益高达1.9亿元。

2.2 淮北选煤厂技术改造——采用多叠高频筛机代替弧形筛处理精煤、中煤磁尾

2.2.1 技术改造的原因

淮北选煤厂原设计为跳汰-浮选联合选煤工艺，后来由于煤质变化，分选难度加大，技术改造采用原煤重介-煤泥浮选联合生产工艺及“2+2”煤泥水处理流程[2]。对于重介粗精煤和粉中煤脱水回收，采用传统振动弧形筛加立式离心机的组合脱水工艺，对于末煤泥(浮选尾煤、粉中煤筛下水)，利用沉降离心机脱水回收并入中煤(见图2)。

图2 改造前采用卧式沉降离心脱水机回收粗煤泥工艺

在实际生产实践中，这两种脱水工艺存在几方面不足：一是弧形筛易窜料，导致筛分效率降低，同时影响离心机脱水效率；二是弧形筛板频繁调头、弧形筛板使用寿命短、工作量大、更换不方便，维护成本费用高；三是受制于弧形筛筛分下限，粉中煤出现二次回收现象，脱水回收工艺重复；四是沉降过滤机能耗较高，粗煤泥回收收益与电耗成本倒挂[1]。因此迫切需要一种新型设备在工艺上对上述问题进行优化。

2.2.2 技术改造方案

淮北选煤厂根据精煤、中煤磁选尾矿的筛分试验资料，同时综合考虑煤泥离心机筛网等因素，选用0.32mm筛缝的五叠高频筛处理精煤、中煤磁选尾矿。这不仅能满足重选精煤质量要求，有效减少浮选精煤占比，而且能提高中煤的产率，达到截粗、脱泥、降灰一体化分选，从而实现了采用多叠高频筛简化选煤工艺、保证产品质量和提高经济效益等多重目标。

改造后的工艺流程图如图3所示。

图3 改造后采用多叠高频筛代替弧形筛工艺

2.2.3 技术改造后效果

(1)多叠高频筛对细粒煤的脱泥效果检查

为了验证多叠高频筛对细粒煤的脱泥效果，对多叠高频筛机筛分效果进行跟踪试验，引取粉中煤弧形筛筛下水进入0.32mm筛网多叠高频筛机进行试验，结果如表5所示。

表5 多叠高频筛机试验数据

表5筛分数据表明筛上物+0.32mm产率达到80%以上，筛下物+0.32mm产率不到1%。

由此可以看出，多叠高频筛机能够实现按筛网快速精确分离物料，且有较好的截粗及降灰作用，多叠高频筛机筛分效率高，筛分效果较好。

(2)对粗精煤、粉中煤脱泥降灰作用

多叠高频筛处理粗精煤、粉中煤可以实现截粗、脱水，同时具有脱除高灰细泥的作用[3]。通过多叠高频筛分机用不同筛孔(0.32、0.23、0.18mm)聚氨酯筛网回收粗精煤的筛分试验(见表6)可以看出，入料经过三种不同筛孔的聚氨酯筛网进行筛分以后，灰分从18%以上，筛上物灰分都降低到12%以下，由此可见多叠高频筛分机对降低灰分具有良好的效果。

表6 多叠高频筛机的筛分检查试验表

(3)提高精煤产率

粗精煤经过多叠高频筛机筛分以后，筛上物料再进入离心机进一步地脱水脱泥，能够有效地控制粗精煤的灰分，大幅减少“背灰”现象，从而提高精煤产率。同时又优化了工艺和减少浮选精煤占比，实现浮选分级入浮，提升有重介、浮选指标的控制。淮北选煤厂仅停用两台粗煤泥回收的卧式沉降离心脱水机(BSB1420-6000-200)及两台入料泵即一项每年节约电费高达150万元。

2.3 凯达选煤厂技术改造——利用多叠高频筛分机处理煤泥浓缩机底流，回收粗煤泥，以达到环保要求

2.3.1 内蒙古伊泰集团凯达选煤厂技术改造之前煤泥浓缩机底流经过压滤机压滤干燥后再销售。表7是工艺未调整前浓缩机底流直接压滤的滤饼质量数据，因小于0.075mm的高灰细泥含量高达66.78%，滤饼发热量只有1600～1700Cal/g而难以销售，制约选煤生产，不得不外排，既影响效益又增加固体废物排放。随着国家环保要求的进一步提高，鄂尔多斯市环保部门要求选煤厂外排煤泥的发热量必须低于1000Cal/g，而煤泥发热量低于3000Cal/g又难以销售，这样既影响选煤厂效益又加大了环保压力。

表7 凯达选煤厂板压煤泥(2018.6.14)

2.3.2 凯达选煤厂(动力煤选煤厂)为了实现节能减排，达到环保要求，选用五叠高频筛直接从浓缩机底流中回收产品,取得预期效果。根据筛分试验报告，多叠高频筛采用0.1mm筛网，筛上物料由精煤压滤机脱水形成产品，筛下水由尾煤压滤机处理与矸石外排。

2.3.3 表8是工艺调整后选用五叠高频筛的数据统计表。1#浓缩机物料不添加絮凝剂，底流作为高频筛入料，溢流添加絮凝剂进入3#浓缩机。高频筛筛上物料压滤干燥后销售，3#底流压滤直接外排。从表中数据可以看到，高频筛筛上物料的灰分比入料降低10.66%，发热量比入料提高477Cal/g，取得较好效果。

表8 凯达选煤厂工艺调整后浓缩机底流及高频筛数据统计(2018.7.9)

经过进一步对比试验，把高频筛网由配置10张0.1mm的方案调整为5张0.1mm与5张0.075mm组合使用，高频筛筛下煤泥水的发热量降到900Cal/g(见表9)，取得了良好的效果。

表9 高频叠筛化验结论性数据(2018.8.5)

3 高频叠筛技术优势分析

通过以上的案例可以看出，高频多叠筛具有开孔率高和高频强力振动的特点，使其筛分效率大幅度提高，截粗、脱泥和降灰效果显著。主要表现在以下几方面：

(1)五层叠加，五路并联给料，节省了占地面积。

(2)操作简易、运行成本低。

(3)设备动负荷小。筛框采用橡胶弹簧悬挂支撑，噪音低、功耗小，激振器使用的两台电机[4]仅4.4kW(单台2.2kW)，故对安装基础无特殊要求。

(4)噪音低。由于高频叠筛振幅小(2mm)，因此噪音低。

(5)高频直线振动使筛面上物料获得较大动能，有利于物料在筛面上筛分分级，筛孔不堵塞，筛分效率高，筛分效果好。

(6)在设备防腐耐磨处理方面，采用美国TEMA公司聚脲喷涂工艺处理设备表面，强化了设备防腐耐磨性能，延长了设备使用年限。

(7)在设备结构设计和组件安装方面，采用先进的环槽拉铆工艺，筛机所有参加振动部件的链接均采用环槽拉铆螺栓和日本进口的偏心螺母进行紧固，组装方便快捷，设备运行稳定，真正达到了免维护。

(8)在精细筛网制造方面，高品质聚氨酯精细筛网开孔率高，耐磨性强，使用寿命长达6～12个月，技术达到了国际先进水平。

4 结语

与其他分级设备(弧形筛、分级旋流器等)相比，多叠高频振动细筛筛分精确，有利于细颗粒的透筛，能很好地控制筛分粒度，是选煤厂细粒煤分级的有效设备。多叠高频筛在粗煤泥回收工艺中的截粗、脱泥和降灰等一体化分选方面的优势，为用户解决了系统中因细粒煤泥增加而制约选煤生产的难题。同时也由于粗煤泥的回收和降灰，使得产率增加、质量提高；设备电耗大大降低、寿命长、维护操作简单等更为用户带来了丰厚的利润。

煤炭洁净与提质加工及充分利用既符合国家能源结构调整和环保要求，又有利于煤炭企业经济效益的提升。多叠高频筛机作为细粒煤分级脱泥的新型替代产品在选煤行业的大力推广和应用，必将给合作企业在节能环保方面带来巨大的经济效益和社会效益，具有广阔的使用前景。