CARPCO CS2000型螺旋分选机在漳村煤矿选煤厂的应用

王常胜，吴晓娜，张荣瑞，陶金伟，张世伟，崔志华

(1.潞安环保能源开发有限公司 漳村煤矿，山西 长治 046032；2.中煤华晋山西华宁焦煤有限责任公司 选煤厂，山西 吕梁 042100；3.河南大有能源股份有限公司 石壕煤矿洗煤厂，河南 三门峡 472123；4.枣庄矿业(集团)有限责任公司物流中心，山东 枣庄 277000；5.北京核力合众能源科技有限公司，北京 100022)

1 漳村煤矿选煤厂螺旋分选工艺流程

漳村煤矿选煤厂隶属于山西潞安环保能源开发股份有限公司漳村煤矿，是一座年设计入选原煤300万t的优质高效现代化矿井型选煤厂。1998年被煤炭部授予“一级洗水闭路循环洗煤厂”，2005年在原有跳汰—浮选工艺的基础上进行改模块化扩建，现采用的生产工艺为预脱泥两产品重介旋流器—粗煤泥三产品螺旋—细煤泥浮选—尾煤压滤。入洗原煤为贫瘦煤，精煤产品主要用于高炉喷吹用煤。

1.5～0.15 mm物料螺旋分选工艺流程为：原煤脱泥筛筛下1.5～0 mm级经分级旋流器组分级，1.5～0.15 mm级由物料分配箱自流入螺旋分选机，出精煤、中煤和矸石三种产品；精煤经弧形筛和煤泥离心机脱水后由精煤输送机运至精煤仓；中煤和矸石经高频筛脱水后，转载至厂外矸石堆或矸石再洗厂。

1.5～0.15 mm物料采用螺旋分选机分选降灰，此粒级得到了充分分选。只有小于0.15 mm级物料进入煤泥水系统，可有效缩小煤泥水系统的规模，降低浮选系统入料粒度上限，杜绝浮选跑粗。经过分选后的螺旋精煤产品采用单独的煤泥离心机脱水，产品外水分可降低到10%左右，比真空过滤机的产品水分低得多，这样，不但可以掺入产品外销，同时也减少了50%以上煤泥进入浓缩和压滤作业。洗选成本低，螺旋分选机本身为无动力设备，这使得重介系统的分选密度降到合理水平，加工成本和稳定性有大幅度改善。

2 螺旋分选机工作原理及结构特点

螺旋分选机是一种由重力和离心力联合作用的流膜选矿设备，在煤炭洗选加工中主要用作粗煤泥的分选，分选密度一般不低于1.6 g/cm3。

漳村煤矿选煤厂采用的是南非Outokumpu技术公司生产的螺旋分选机，型号为CARPCO CS2000，有东西两组，每组3头8柱，主要由矿浆分配器、给料管、螺旋溜槽、产品截取器、排料器和机架组成，其主体是一个螺旋槽。螺旋槽包括稳定、变径分选段和排料槽，螺旋叶片之间用螺栓连接，并用螺栓固定在支架上，每台螺旋溜槽安装有双头螺旋槽。入选原料经矿浆分配器给入螺旋分选机的各槽内进行分选，并用截取器截取尾煤、中煤、精煤，然后由排料管排出。

2.1 螺旋分选机工作原理

螺旋分选机的分选原理：煤泥水给入矿浆分配器中，通过入料管均匀给入各个分选槽，由于不同密度的颗粒所受重力、离心力、流体动压力及摩擦力不同，因而在运动中松散和分层。由于液流速度在深度方向有差异，悬浮在上层的矿泥及分层后的轻矿物具有很大的纵向运动速度，因而派生出相当高的离心加速度。而位于下层的重矿物沿纵向运动的速度则较低，离心加速度则较小。由于分选槽在纵向和横向都有倾角，故重力的分力在推动颗粒沿纵向移动的同时，也促使其向槽的内缘移动，不同密度的颗粒其运动速度不同。由于多种力综合作用的结果，使得上层矿泥或低密度物料所受的横向合力指向槽的外缘，而下层高密度物料所受横向合力指向槽的内缘，中间层密度物料所受横向合力为零。也就是说，不同密度矿物在分选槽的横向上展开了分带，轻物料在外缘，重物料在内缘，中间密度物料在中部，最后经各自的排料口排出分选槽。

2.2 螺旋分选机结构特点

CARPCO CS2000型螺旋分选机主要用于分选密度在1.5～2.0 g/cm3、灰分较高的煤泥，入料粒度范围在0.1～2.0 mm，入料浓度要求在30%～50%，每柱分选机的干煤处理能力在2～3.5 t/h、矿浆通过量在6～8 m3/h。

CARPCO CS2000型螺旋分选机处理能力大，紧凑、模数化的设计减少了设备空间并节约了成本；设备材料性能优越，无运动部件，无辅助设备，操作维修方便，安装灵活。CARPCO CS2000型螺旋分选机比普通螺旋分选机的直径大，较大的直径可以使颗粒更加有效地进行分选。通过连接弯道将每组螺旋分选机与入料分配器连接，达到均衡给料的目的。在每柱螺旋的表面都有流动导流板可及时调节螺旋分选机的工作状况。螺旋分选机的表面为高耐磨、光滑的聚胺脂材料。

3 螺旋分选系统存在的问题及解决方案

3.1 螺旋分选系统存在的问题

漳村煤矿选煤厂于1996年11月建成投产，两台螺旋分选机安装于主厂房四层北侧，负责分选分级旋流器底流物料。随着入洗原煤质量的不断变化，螺旋分选系统存在的问题如下：

(1)螺旋槽磨损严重，多处出现漏液现象，离心分选效果差；

(2)螺旋分选系统工艺监管不到位，操作参数调整不合理，达不到最佳分选效果。

3.2 螺旋分选系统解决方案

3.2.1 螺旋溜槽的改造

经现场勘查分析，螺旋分选机螺旋溜槽严重磨损，如果整体更换，订购相同型号的螺旋分选机在经济、安全、生产时间上可行性不大，如在现有螺旋分选机的基础上进行耐磨改造最为适宜。根据实际损坏情况，对玻璃钢螺旋体和螺旋工作面损坏部位进行修复，增强槽体的耐磨性能。螺旋分选机原材料为强化塑料(玻璃纤维)及聚胺酯，现使用耐磨材料为聚脲、层间粘合剂、乙烯基树脂、玻璃纤维、KM涂料及密封胶。

根据实际损坏情况，对玻璃钢螺旋体和螺旋工作面损坏部位进行了修复。将玻璃钢螺旋体清洗干净、表面打毛后，使用树脂混合玻璃纤维对损坏部位进行修复；将螺旋工作面破损面清洗干净，干燥后打毛处理，清除表面碎屑，然后进行层间粘合剂的施工；在层间粘合剂达到硬度后进行聚脲喷涂施工；边角部位使用耐磨颗粒胶进行填缝和修复；待各修复部件充分固化后，依次装回各部件并重新组装。

(1)对玻璃钢螺旋体的修复。将玻璃钢表面损坏部分进行打毛处理，使用树脂混合玻璃纤维进行修复。

(2)对螺旋工作面损坏部位的修复。修复前后的螺旋工作面分别见图1～图4。

图1 打毛处理后清除表面碎屑的螺旋工作面

图2 使用涂料胶(白色)修复后的螺旋工作面

图3 使用A：B粘合剂(红色)修复后的螺旋工作面

图4 使用SPUA-R300(灰色)聚脲修复后的螺旋工作面

对螺旋分选机进行耐磨改造，方法简单，既改善了漏液现象，又有效提升了离心分选效果，降低了大修维简费用，并确保设备长时间正常运行，有效提高了设备的性能，保证了螺旋系统的高效分选和螺旋分选产品质量的稳定。

3.2.2 螺旋分选系统工艺监管方案

(1)入料特性对螺旋分选系统的影响。螺旋分选机来料一般为分级旋流器底流，其特性主要包括矿浆流量及浓度。当矿浆通过量较少，且浓度较低时，有利于矿浆中的颗粒向平衡位置移动，进而促进物料按密度分选；此外，为保证颗粒在螺旋槽内正常流动，入料流量适当取小值，可以促进中高密度颗粒向螺旋槽面外边缘运动，减少跑料现象；另一方面，由于矿浆浓度过高，使得矿浆中的颗粒按密度分选过程中的运动受到阻碍，造成分选精度急剧下降。因此，及时掌握入料特性，平时加强对螺旋分选机的维护、调节，有利于螺旋分选机达到最佳分选效果。

在螺旋分选机运行时，要时刻观察、了解其入料情况，主要是入料中粗煤泥的粒度和浓度。当入料中粒度出现异常时，主要有以下几种可能：① 脱泥筛筛板所选尺寸不合适，或由于筛板破损，导致入料中大颗粒物增加；② 分级旋流器中的压力过大或过小，致使分选效果差，从而导致入料粒度变化大；③ 分级旋流器的底流口直径选择不合适，导致螺旋分选机的入料粒度或大或小。

当入料浓度异常时，可能有以下几种情况：① 脱泥筛冲水大小不合适。冲水太大则入料浓度低，冲水太小则入料浓度高；② 煤泥桶的桶位设置不合适；③ 分级旋流器的压力不合适，致使入料浓度异常。

(2)产品截取器的调整对螺旋分选系统的影响。根据选煤工艺和产品结构的要求，产品截取是将经过密度分层和分带的颗粒群分成精煤、中煤和尾煤三种产品，是准确控制各产品产率和灰分的关键部件。在入选煤泥发生较大变化时，应及时调整产品截取器的角度，以保证产品的质量和粗煤泥的分选效率。

在正常生产过程中，要根据每周样品质量抽查的末精煤灰分情况，实时调节产品截取器。若灰分较高，两台螺旋分选机精煤截取器的角度由90°调小到60°，若灰分仍高于11%，角度由60°调小到45°，直至末精煤总灰分降到10%以下；调整过程中要检查末中煤、末矸石情况，并调节冲水。总之，两台螺旋分选机的精煤灰分随截取器的角度变小都呈下降趋势。当截取器的角度最小时，末精灰分可降到10%以下，而且进仓精煤灰分也有小幅度下降。

(3)螺旋分选系统工艺管理制度。为规范螺旋分选机的运行管理，明确相关人员责任，实现末煤合理分选，确保产品质量，选煤厂制定了如下螺旋分选机工艺管理制度：① 每班要检查螺旋分选机入料管、螺旋槽。检查入料管是否有堵塞现象、螺旋槽内是否有大颗粒煤堆积，如有要做到随时疏通、冲洗。如个别入料管不易疏通，要汇报当班班长、值班主任，利用无原煤等生产停顿时间处理，也可汇报调度停水处理；② 每班要疏通、冲洗螺旋分选机入料管、螺旋槽，每5 d要检查、冲洗、清理分配器、内旋槽，全质办检查验收；③ 严禁擅自变动螺旋截取器的角度；值班主任每班都要检查各组螺旋分选机的三产品分选情况。每周一，根据环节质量检查的末精煤灰分情况，由技术厂长组织厂技术人员、浮选值班主任、班长核定调整螺旋截取器角度。④ 因螺旋分选机工艺故障，导致末精煤灰分超标等产品质量事故，由相关厂领导牵头，调度室、全质办组织相关单位责任人进行事故追查，最终视严重程度和影响情况，对责任单位和责任人严格考核。

4 结 语

螺旋分选系统在选煤厂占有举足轻重的地位，在实际生产中，加强螺旋分选系统工艺监管力度，实施螺旋分选机技术改造，可有效提高设备性能，保证系统高效分选，对选煤行业的发展具有重要意义。