叠层高频振动细筛在中井煤矿选煤厂的改进与应用.pdf

叠层高频振动细筛在中井煤矿选煤厂的改进与应用罗元富1,娄伦宽1,高朝中1,汪 强2,张光伟2(1.贵州格目底矿业有限公司 中井煤矿选煤厂,贵州 六盘水 553000;2.威海市海王旋流器有限公司,山东 威海 264203)摘 要:针对中井煤矿选煤厂粗精煤泥截粗回收系统存在的问题,采用叠层高频振动细筛替代原有弧形筛进行粗精煤泥回收,并在入料管安装上对原设计进行了改进。改造对提高粗精煤泥回收率和精煤产率有显著效果,对改善浮选效果、提高尾煤泥灰分、降低尾煤泥产率等起到积极作用,并获得较好的经济效益。关键词:选煤厂;粗煤泥;弧形筛;叠层高频振动筛;粗精煤泥;精煤产率中图分类号:TD941.3 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(2023)07-0013-06Improvement and practical application of high frequency vibration screen in Zhongjing Coal Mine Coal Prepration PlantLUO Yuan-fu1,LOU Lun-kuan 1,GAO Chao-zhong1,WANG Qiang 2,ZHANG Guang-wei2(1.Guizhou Gemudi Mining Co.,LTD.Coal preparation plant of Zhongjing coal preparation plant,Guizhou 553000,China;2.Weihai Haiwang Cyclone Co.,Ltd,Weihai,Shandong 264203,China)Abstract:Through technical transformation of coarse coal recovery system in zhongjing coal preparation plant,laminated high frequency vibration was used to recover coarse coal slime.By improving the original design of the feed pipe installation,obvious effect has been achieved,and the recovery of coarse coal slime and coal yield have remarkable improvement,which have benefit to improve the flotation effect,the increase of sludge ash,and reduction of the sludge yield.Good technical effect and economic benefits was got after renovation works.Keywords:coal preparation plant;coarse slime;curved screen;laminated high frequency vibrating screen;coarse refined slime;clean coal yield收稿日期:2022-10-09 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.07.004作者简介:罗元富(1978),男,四川长宁人,2003 年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业,工学学士,贵州格目底矿业有限公司中井煤矿选煤厂厂长,高级工程师。引用格式:罗元富,娄伦宽,高朝中,等.叠层高频振动细筛在中井煤矿选煤厂的改进与应用 J.煤炭加工与综合利用,2023(7):13-17,21.中井煤矿选煤厂是一座群矿型炼焦煤选煤厂,主洗系统设计生产能力为 2.00 Mt/a。现有分选工艺为:不脱泥无压给料三产品重介质旋流器主洗粗煤泥重介分选细煤泥直流浮选煤泥浓缩压滤的联合生产流程,原有粗精煤泥的回收工艺为精煤磁选尾矿经 0.5 mm 弧形筛截粗和0.35 mm 煤泥离心机脱水回收。原工艺环节中有较多的大于 0.25 mm 低灰粗颗粒煤泥进入浮选系统,超出喷射式浮选机分选最佳粒度范围 0.0750.25 mm 1,导致0.250.5 mm 粒级粗颗粒精煤泥得不到有效分选而进入尾矿,造成精煤流失和经济效益损失。因此,为提高粗精煤泥回收效果和精煤产率,对粗精煤截粗回收系统进行技术改造具有非常重要的现实意义。1 粗精煤泥截粗回收工艺改造针对原有粗精煤泥截粗回收系统存在的问题,经调研分析,采用叠层高频振动细筛(型号ZKJ-1408-D5,筛缝 0.30 mm)对粗精煤泥截粗回收系统进行技术升级改造,替代原有 HXSI24-30-60 弧形筛,并将精煤泥离心机筛篮由筛缝0.35 mm 更换为 0.3 mm,减少进入浮选的粗颗31煤炭加工与综合利用No.7,2023 COAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION 粒,提高粗精煤泥回收率,并改善入浮浓度及粒度组成2-3。2 弧形筛与叠层高频振动细筛对比2.1 弧形筛弧形筛的脱泥过程为:矿浆以一定速度沿切向给入筛板内平面,垂直地流过筛条,受到筛条边棱的“切割”作用,使矿浆层厚度逐渐变薄,从而达到分离。被“切割”矿浆在离心力作用下,透过筛缝,成为筛下产品;未被“切割”矿浆则在惯性力作用下,越过筛面,成为筛上产物4-5。其结构如图 1 所示。图 1 弧形筛结构示意图弧形筛在使用过程中,存在更换筛板初期脱泥效果好,当筛板更换不及时的情况下,筛条被磨平,入料受筛条边棱的“切割”作用减弱,易造成筛上跑水,导致筛上水分、灰分失控的问题,部分现场为保证总精煤灰分,主洗环节需压低块精灰进行生产,出现“背灰”问题。由于弧形筛筛板的安装角度问题,弧形筛的实际筛分粒度约为筛孔的 0.5 倍左右,当筛缝尺寸选择过小,存在透筛率低,筛分效果差,筛上跑水严重。筛缝尺寸选择过大,存在筛下跑粗问题,为后续浮选环节的回收增加了压力6。2.2 叠层高频振动细筛ZKJ1408-D5 叠层高频振动细筛是一种借助于筛面高频振动力和物料重力实现按物料粒度分级的机械设备7,具有高频率、低振幅的振动特点,其结构如图 2 所示。其技术特点如下:(1)ZKJ1408-D5 叠层高频振动细筛采用1400mm800mm 加宽加长型高弹性聚氨酯柔性筛图 2 叠层高频振动细筛结构示意图网,开孔率 35%以上。筛机共 5 层,每层配置 2张柔性筛网,2 张筛网之间设有二次稀释洗涤水,高灰、高密度细泥二次稀释再造浆后随洗涤水透筛,从而实现了高灰细泥颗粒的高效脱除,解决了筛上粗精煤泥产品灰分受高灰细泥颗粒污染造成灰分偏高的问题8-9。(2)ZKJ1408-D5 叠层高频振动细筛配置 2 台低电耗的强力双激振电机,并配有浮动式筛框和全封闭式振动器10-11。经抗剪切橡胶弹簧传递给筛框的动负荷仅为 5%10%,即振动力的90%以上转化为筛机振动力,适合于细粒级物料的高效分级12-13。ZKJ1408-D5 叠层高频振动细筛的技术参数见表 1。表 1 ZKJ1408-D5 叠层高频振动细筛技术参数名称技术参数外形尺寸/mm550021004610柔性筛网尺寸/mm1400800筛面倾斜角度/()17.5筛框层数/层5筛机振幅/mm12振动频率/Hz25装机功率/kW5.6电机效率/%81振动形式直线振动从叠层高频振动细筛使用现场来看,一般具有以下优点:(1)筛分效率高且运行稳定,直接保证了粗精煤泥的灰分稳定;(2)粗精煤泥灰分稳定后,主洗部分不再为粗精煤泥部分“背灰”,可提高主洗的分选密度,将部分损失至中煤里的精煤回收,提高现场总精煤产率;41 煤炭加工与综合利用2023 年第 7 期(3)入浮物料的粒度有保证,降低浮选入料过粗导致粗粒精煤损失至浮选尾煤的可能性,降低浮选尾煤发热量;(4)叠层高频振动细筛具有维护方便,筛板更换简单的优点,叠层高频振动细筛筛网使用周期约为 612 个月/片,由于筛板之间相互独立,若出现局部破损问题,只需更换相应筛网,大大降低了生产成本,减轻了工人的劳动强度。3 原工艺粗精煤泥回收效果分析3.1 小筛分检测数据精煤泥截粗弧形筛入料、筛上、筛下粒度组成检测数据分别如表 2、表 3、表 4 所示。表 2 弧形筛入料小筛分试验粒级/mm产率/%灰分/%筛上累计/%产率灰分筛下累计/%产率灰分+0.55.878.035.878.03100.000.470.50.2515.510.1121.379.5494.1326.390.250.12520.0613.7341.4311.5778.6329.600.1250.074 11.2214.9752.6512.2958.5735.03-0.07447.3539.78100.0025.3147.3539.78合计100.0025.31从表 2 可知,弧形筛入料灰分 25.31%,其中,大 于 0.25 mm 粒 级 含 量 21.37%,灰 分9.54%;大于 0.125 mm 粒级产率 41.43%,灰分11.57%,灰分均满足精煤质量要求,可以回收作为精煤产品的粗精煤泥。表 3 弧形筛筛上小筛分试验粒级/mm产率/%灰分%筛上累计/%产率灰分筛下累计/%产率灰分+0.532.619.4132.619.41100.0012.420.50.2544.708.9677.319.1567.3913.870.250.1256.8213.5384.139.5022.6923.550.1250.0742.2824.5786.419.9015.8727.85-0.07413.5928.40100.0012.4213.5928.40合计100.0012.42从表 3 可知,弧形筛筛上产品灰分 12.42%,其中大于 0.125 mm 粒级产率 84.13%,灰分9.50%,是 灰 分 合 格 的 精 煤 产 品,但 小 于0.125 mm 粒级含量 15.87%,灰分 27.85%,存在高灰细泥污染产品质量问题。从表 4 可 知,弧 形 筛 筛 下 物 料 中 大 于0.25 mm 粒级含量 9.90%,灰分为 9.86%,满足合格精煤的灰分指标要求,该粒级粗煤泥进入浮选系统后,造成浮选入料浓度上升,影响浮选效果并浪费浮选药剂;同时,该低灰粗颗粒基本不能通过浮选进行回收,从浮选尾矿流失到尾煤泥,造成粗精煤泥损失。表 4 弧形筛筛下水小筛分试验粒级/mm产率/%灰分%筛上累计/%产率灰分筛下累计/%产率灰分+0.51.609.251.609.25100.0031.990.50.258.309.989.909.8698.4032.360.250.12526.9316.7436.8314.8990.1034.420.1250.074 13.1718.1250.0015.7463.1741.96-0.07450.0048.24100.0031.9950.0048.24合计100.0031.993.2 筛分效果分析根据 GB T 157162005 煤用筛分设备工艺性能评定方法14以及上述检测数据,该截粗弧形筛粗粒产品产率(c)=16.81%,综合分离指数(分级效率)=57.37%。原煤总煤泥量按 35%、精煤系统煤泥按 60%估测,即弧形筛回收的粗精煤泥产率=35%60%16.81%=3.53%。4 叠层高频振动细筛筛分效果分析4.1 检测结果叠层高频振动细筛相关检测结果见表 5、表6、表 7。表 5 叠层高频振动细筛入料小筛分试验粒级/mm产率/%灰分%筛上累计/%产率灰分筛下累计/%产率灰分+0.58.008.968.008.96100.0025.470.50.2516.009.5424.009.3592.0026.910.250.1259.3311.3433.339.9076.0030.570.1250.075 10.6719.5044.0012.2366.6733.26-0.07556.0035.88100.0025.4756.0035.88合计100.0025.47叠层高频振动细筛入料灰分 25.47%,其中,大于0.25 mm 粒级含量24%,灰分9.35%;大于0.125 mm 粒级含量 33.33%,灰分 9.905%;小于 0.075 mm 粒 级 高 灰 细 泥 产 率 56%,灰 分35.88%。叠层高频振动细筛筛上物灰分 9.96%,其512023 年第 7 期罗元富,等:叠层高频振动细筛在中井煤矿选煤厂的改进与应用中,大 于 0.25 mm 粒 级 含 量 91.22%,灰 分9.40%。小于 0.075 mm 粒级的高灰细泥含量为1.28%,灰分为 36.52%,污染相对较小。表 6 叠层高频振动细筛筛上物小筛分试验粒级/mm产率/%灰分%筛上累计/%产率灰分筛下累计/%产率灰分+0.535.039.3835.039.38100.009.960.50.2556.199.4291.229.4064.9710.280.250.1256.3011.7997.529.568.7815.750.1250.0751.2014.4298.729.622.4825.83-0.0751.2836.52100.009.961.2836.52合计100.009.96叠层高频振动细筛筛下物灰分 36.70%,其中,大于 0.25 mm 粒度级含量 3.73%,灰分10.92%,小于 0.075 mm 粒度级高灰细泥产率68.08%,灰分 47.43%。表 7 叠层高频振动细筛筛下物小筛分试验粒级/mm产率/%灰分%筛上累计/%产率灰分筛下累计/%产率灰分+0.50.449.600.449.60100.0036.700.50.253.2911.13.7310.9299.5636.820.250.12516.7411.3320.4711.2696.2737.700.1250.075 11.4518.3931.9213.8179.5343.25-0.07568.0847.43100.0036.7068.0847.43合计100.0036.704.2 效果分析4.2.1 工艺效果评定分析根据 GB T 157162005 煤用筛分设备工艺性能评定方法 和表 5、表 6、表 7 检测数据,计算出给料与产品粒度分布情况和分级效果,见表 8 和表 9。表 8 给料与产品粒度分布(叠层高频振动细筛)粒度分析方法:小筛分试验给料与产品分析计算入料百分数计算入料实际给料筛上产品筛下产品筛上产品筛下产品粒级/mm上限 S1 下限 S2粒级含量iF/%小于 S1 的累计百分数(3)粒级含量ic/%小于 S1 的累计百分数(5)粒级含量if/%小于 S1 的累计百分数(7)产率 c=24%产率 f=76%粒级含量%粒级含量%(5)c/100(7)f/100粒级含量/%(9)+(10)小于 S1 的累计百分数(11)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)1.000.508.00100.0035.03100.000.44100.007.330.357.68100.000.500.2516.0092.0056.1964.973.2999.5611.762.6014.3692.320.250.159.3376.006.308.7816.7496.271.3213.2414.5577.960.150.07410.6766.671.202.4811.4579.530.259.059.3063.400.074056.0056.001.281.2868.0868.080.2753.8354.1054.10总计100.0100.00100.0020.9379.07100.00表 9 分级效果粗粒产品的实际产率 c/%粗粒产品中的错配物 Mc/%细粒产品中的错配物 Mf/%粗粒产品的理论产率 c.t/%细粒产品的实际产率 f/%细粒产品的理论产率 f.t/%20.931.842.9522.0479.0777.96 该叠层高频振动细筛粗粒产品产率 c=20.93%。综合分离指数(分级效率)=Ec+Ef-100%=84.26%。其中:粗粒物的正配效率 Ec=c-Mcc,t 100=86.62%。细粒物的正配效率 Ef=f-Mff,t 100=97.64%。4.2.2 精煤产率分析按照检测数据理论计算,粗粒产品的实际产率(占叠层高频振动细筛入料煤泥)c=20.93%,原煤总煤泥量按 35%、精煤系统煤泥按 60%估测,即叠层高频振动细筛回收的粗精煤泥产率=35%60%20.93%=4.40%。比原有的截粗弧形筛提高=4.40%-3.53%=0.87%。根据粗精煤泥离心机检测结果和入料粒度组61 煤炭加工与综合利用2023 年第 7 期成情况,原筛缝 0.35 mm 煤泥离心机回收弧形筛筛上物的固体回收率为 54.96%;更换筛缝为 0.30 mm 筛篮后,回收叠层高频振动细筛筛上物的固体回收率为 68.74%。即最终回收的粗精煤泥产率提高=4.40%68.74%-3.53%54.96%=1.08%。4.2.3 其他附带效果及影响(1)对浮选工艺的影响:叠层高频振动细筛投用后,由于粗颗粒在浮选上游工艺进行了回收,减少了进入浮选机的矿浆量,使浮选原矿粒度更均匀,对浮选工艺环节影响较明显,主要如下:入浮浓度降低约 30 g/L。原浮选入浮浓度基本在 180 g/L 以上,叠层高频振动细筛投用后,入浮浓度约 130150 g/L,其中入洗化乐煤时较高,入洗中井煤时较低。一次浮选尾矿灰分 达 到 65%以 上,一 次 浮 选 抽 出 率 提 高6.53%。叠层高频振动细筛使用前一次浮选抽出率=(尾矿灰分-原矿灰分)/(尾矿灰分-精矿灰分)=(60%-33.96%)/(60%-12%)100%=54.25%;叠层高频振动细筛使用后一次浮选抽出率=(尾矿灰分-原矿灰分)/(尾矿灰分-精矿灰分)=(65%-33.96%)/(65%-12%)100%=60.78%。浮选药剂单耗量减少 0.018 kg/t。叠层高频振动细筛使用前,由于入浮浓度高、粒度大,为保证浮选效果和尽可能回收一部分粗颗粒,药剂用量偏大。(2)尾煤泥产率及灰分影响。叠层高频振动细筛投用后,原直接进入尾煤泥的低灰粗煤泥回收进入精煤产品,因此,尾煤泥产率同等下降1.08%,根据产率、灰分计算,尾煤泥灰分提高约 2.75%。(3)精煤水分影响较小。原击打弧形筛+煤泥离心机脱水后产品水分 9.96%,更换为叠层高频振动细筛+煤泥离心机后产品水分 9.56%,产品水分未见明显变化。针对现场叠层高频振动细筛使用效果进行经济效益分析对比,详见表 10。表 10 叠层高频振动细筛使用前后效果与效益对比分析项目使用前(截粗弧形筛)投用后(叠层高频振动细筛)后-前粗精煤泥截粗分级效率/%57.3784.2626.89筛上物产率/%3.534.400.87筛上物灰分/%12.429.96-2.46粗精煤泥回收离心机固体回收率/%54.9668.7413.78粗精煤泥产率/%1.943.021.08浮选系统入浮浓度/(gL-1)180150-30一次尾矿灰分/%60655.00一次抽出率/%54.2560.786.53尾煤泥环节尾煤泥产率/%17.0015.921.08尾煤泥灰分/%52.0054.752.75经济效益增加精煤收入/(元t-1)0.0108150016.27减少煤泥收入/(元t-1)0.159294-0.17100-2.04降低药剂成本/(元t-1)0.0187000/10000.126小计14.36 (1)粗精煤泥截粗回收环节:叠层高频振动细筛比原有弧形筛的分级效率提高 26.89%,回收的粗精煤泥(精煤产率以及综合产率)比原来提高 1.08%,粗精煤泥灰分降低 2.46%。(2)浮选工艺环节:入浮粒度更细、更均匀,一次浮选入浮浓度降低约 30 g/L,浮选尾矿灰分提高约 5%,浮选抽出率提高约 6.53%。(3)尾煤泥工艺环节:尾煤泥产率 下 降1.08%,尾煤泥灰分提高 2.75%。(4)经济效益:提高精煤产率 1.08%,入洗原煤增加经济效益 16.27 元/t;吨原煤浮选药剂成本下降 0.126 元;煤泥产率下降 1.08,煤泥灰分提高 2.75%(煤泥销售单价下降约 6 元/t)后,煤泥销售收入减少 2.04 元/t 原煤;因此,叠层高频振动细筛投用后的入洗原煤效益提高 14.36 元/t。按年入洗原煤 60 万 t 计算,可增效 861 万元/a;按年入洗原煤 100 万 t 计算,可增效 1 435 万元/a。(下转第 21 页)712023 年第 7 期罗元富,等:叠层高频振动细筛在中井煤矿选煤厂的改进与应用表 3 4 号原煤仓实验数据4 号原煤仓总质量/kg筛上煤质量/kg质量占比/%筛下煤质量/kg质量占比/%改造前2 7301 481.254.261 248.845.74改造后2 580.36 1 755.268.02825.1631.98综上所述,通过参数优化和 DEM 动态仿真,设计采用的外螺旋溜槽方案最终在大直径煤仓中应用,也做到了对煤流速度的控制,达到理想的防破碎效果,经测算,年经济效益达到了6 144 万元。5 结 语大直径煤仓采用外螺旋技术,经过对设计参数的分析和优化,配合 DEM 仿真技术,对大直径煤仓可有效降低入仓速度,从而在降低投资和缩短工期的前提下,达到防破碎效果,为大直径煤仓防破碎提供了切实可行的解决方案。参考文献1 孔德杰,祝学彬,张格强.防止块煤破碎方法的探讨J.煤炭工程,2002,34(6):39-40.2 周占雄.提高中小型煤矿块煤率的有效途径 J.山西焦煤科技,2005,29(12):32-33.3 张军,关嘉华,等.浅析提高无烟煤块煤率的措施J.选煤技术,2005(6):19-20.4 李爱启.移动式自动配仓防块煤破碎系统的研究与应用J.选煤技术,2000(6):36-37.5 罗玉祁,雷乃清,张永发,等.KSS1 型块煤防破碎自动控制系统 J.工矿自动化,2004(2):48-49.6 梁华.螺旋溜槽防破碎技术 D.焦作:河南理工大学,2006.7 王学文,杨兆建.基于 EDEM 的煤仓卸料时煤散料流动特性分析 J.煤炭科学技术,2015,43(5):133-137.8 黄鹏鹏,肖观发,李 成,等.基于 EDEM 的物料破碎效果仿真分析 J.矿山机械,2014,42(10):82-86.9 严成增,孙冠华,郑宏,等.三维 FEM/DEM 中摩擦力的实施及验证 J.岩石力学与工程学报,2014,33(6):1249-1256.10 李炳才,杨世龙.螺旋溜槽在块煤防破碎中的应用J.煤炭工程,2005,37(2):59-60.(上接第 17 页)5 结 语中井煤矿选煤厂通过采用 ZKJ1408-D5 叠层高频振动细筛对粗煤泥回收系统进行技改,有效保证了粗精煤泥灰分指标的同时,降低筛下跑粗量,粗精煤品质及回收率得到大大提升的同时,减少了浮选系统入料量,避免了部分大于 0.25 mm 粒级粗煤泥的重复分选问题,降低了浮选成本,提高了现场的精煤产率和经济效益。参考文献1 齐正义.粗煤泥分选工艺分析 J.选煤技术,2008(4):46-48.2 沈丽娟,陈建中,等.细粒级矿物分级设备的研究现状及进展 J.选煤技术,2010(3):65-68.3 石常省,王泽南,谢广元.煤泥分级浮选工艺的研究与实践 J.煤炭工程,2005,37(3):58-60.4 李少章,朱书全.低阶煤泥浮选的研究 J.煤炭工程,2004,36(12):60-62.5 路迈西,等.选煤厂技术管理 M.徐州:中国矿业大学出版社,2005.6 戴少康.选煤工艺设计的思路与方法 M.北京:煤炭工业出版社,2003.7 阎志刚,闫秋凤,等.叠层高频振动细筛在天宏选煤厂的应用 J.选煤技术,2017(3):43-45,49.8 汤凯.德瑞克高频振动细筛在选煤厂中的应用分析J.煤炭工程,2013,45(5):120-122.9 徐南喜,祝学斌.德瑞克高频细筛在薛湖选煤厂细粒煤筛分中的应用 J.煤炭加工与综合利用,2012(3):13-15.10 张燕飞.德瑞克高频细筛对选煤设计的影响研究 J.煤矿机械,2015,36(6):109-111.11 周洪林.德瑞克高频振动细筛在矿物分级和脱水中的应用 J.金属矿山,2002(7):44-47.12 祝学斌,梁 华,等.薛湖选煤厂分选工艺技术改造实践 J.煤炭加工与综合利用,2011(6):11-14.13 栗培国,黄文峰,方鲁香,等.梁北选煤厂粗精煤回收工艺系统的技术改造 J.选煤技术,2011(2):45-47.14 GB/T 157162005,煤用筛分设备工艺性能评定方法S.122023 年第 7 期霍志飞,等:大直径煤仓螺旋溜槽参数的优化及应用