重介旋流器出料口预先脱介筛箱的设计与应用

张 波

(晋能控股煤业集团洗选精煤分公司 燕子山选煤厂，山西 大同 037000)

1 燕子山选煤厂概况

晋能控股煤业集团精煤分公司燕子山选煤厂属于矿井型选煤厂，入厂原煤全部来自燕子山矿井，煤层为石炭系原煤。燕子山选煤厂经多次改造后，选煤厂年处理能力500万t，处理量950 t/h。

选煤方法：100～25 mm块煤采用重介浅槽分选机分选；25～1.5 mm末煤采用两产品重介旋流器分选；1.5～0.25 mm粗煤泥采用TCS分选机分选；0.25～0 mm细煤泥采用压滤机回收，滤饼烘干后回收。

2 生产现状及存在问题

对燕子山选煤厂原煤筛分试验(表1)、煤泥的小筛分试验(表2)分析得出，燕子山选煤厂原煤灰分47%，属高灰分原煤，25 mm以上大块占比约42%，1.5～25 mm末煤占比约45%，1.5 mm以下煤泥占比约13%；随粒度的减小，原煤灰分逐渐降低。其中<0.045 mm 占本级的 20.41%，细颗粒含量高，不利于脱泥脱介。

燕子山选煤厂两产品重介质旋流器为2002年安装，无预先脱介环节。

燕子山选煤厂每天入洗原煤16 000 t，25 mm以上大块占比约42%，1.5～25 mm末煤占比约45%。块煤车间每天需要加重介质5 t左右，吨煤介耗0.8 kg；末煤车间每天需要加重介质18 t左右，末煤车间吨煤介耗2.5 kg，综合吨煤介耗1.44 kg。

针对块煤车间和末煤车间介耗差距大的原因，燕子山选煤厂技术人员经过现场取样分析发现，大块精煤筛精煤带介0.15 kg/t，大块矸石筛带介0.20 kg/t，末精煤筛精煤平均带介1.27 kg/t，末精煤经离心机脱水后产品平均带介0.89 kg/t，末矸石筛带介0.83 kg/t。

改造前6月1—10日末精煤和块精煤带介情况对比见表3。

表1 燕子山选煤厂原煤筛分试验结果

表2 煤泥的小筛分试验结果

表3 改造前末精煤和块精煤带介情况

针对这一状况，技术人员经过观察分析，因为大块精煤筛前有筛缝为1.5 mm的固定筛，固定筛预先脱去了大部分的介质，使进入大块精煤筛稀介段的合格介质大量减少，精煤带介减少，节约了介质；重介质旋流器出料经过缓冲箱缓冲后直接进入精煤筛，没有预先脱介环节，造成末煤系统产品带介偏高。

3 解决方案

选煤厂使用的预脱介设备主要有弧形筛和固定筛。传统重介质选煤工艺的预先脱介脱水设备基本采用弧形筛。弧形筛的工作机理是：料浆以一定的速度通过给料箱从上方沿切线方向给入筛面，在离心力的作用下，料浆层紧贴筛面流动，流动过程中，料浆层被横向布置的筛条边棱切割，小于筛缝的料浆透过筛面成为筛下产物，大颗粒物料及少部分水越过筛条成为筛上产物。使用过程中，由于弧形筛的切割机理，致使筛条边棱很快磨损，弧形筛筛面为整板结构，更换不方便且小面积磨损连带更换整个筛面。基于以上原因，翻转弧形筛存在筛分效率不稳定、筛网翻转次数多、更换频繁、维护量大、维修成本高等问题。

现阶段使用较多的预脱介设备是固定筛，由于固定筛筛板结构简单、组装维修方便，筛分效率稳定，维修费用低等优点被广泛使用。

经过对浅槽分选机以及浅槽前固定筛筛板寿命的分析，提出安装一个类似浅槽分选机和浅槽固定筛连接起来的预先脱介装置，经过技术人员的讨论分析，即在重介旋流器出料口安装预先脱介筛箱。

4 重介旋流器预先脱介筛箱的设计

4.1 类浅槽缓冲箱的设计

拆除原有的缓冲箱，在重介旋流器出料口下方安装一个类似浅槽的缓冲箱，让煤和重介质混料在缓冲箱内卸去压力后，从缓冲箱的溢流口流出，在溢流口安装1.5 mm筛缝的固定筛，经过固定筛预先脱介后，重介质混料落在脱介筛盲板上。

燕子山选煤厂重介旋流器直径1 150 mm，底流口直径370 mm，溢流口直径633 mm，介质循环量1 200 m3/h。

根据经验公式K(底流口/溢流口)=底流量/溢流量，K取1.1，计算底流量=0.64溢流量，按介质循环量1 200 m3/h得出，溢流量约732 m3/h，底流量约468 m3/h，在设计缓冲箱时溢流端要比底流端大1.5倍。

燕子山选煤厂精煤和矸石脱介筛筛面宽都为3 600 mm，考虑到脱介筛的晃动以及后期安装及维护，缓冲箱宽设计为3 050 mm，一排能安装5块305mm ×610mm条缝筛板，溢流端缓冲箱长600 mm，高600 mm；底流口端缓冲箱长500 mm，高500 mm；入料管溢流端为两根φ400铸石管路，底流端为两根φ325铸石管路(图1)。

4.2 固定筛板布置设计

经过对新型脱介筛的观察分析，水平振动筛的脱介效果优于弧形筛；两产品重介质旋流器工作压力在0.13 MPa左右，虽然缓冲箱卸去了部分压力，但是混料的冲击力还是很大，固定筛筛板设计为水平，煤介混料在固定筛筛面上停留时间长，能够充分脱介。

原煤进入精煤系统前，经过了预先筛分，介质系统中煤泥量较少，固定筛筛板筛缝选择为1.5 mm，单位面积泄水量为100～200 m3/h，根据溢流量和底流量计算得出，溢流端安装4排305mm×610mm条缝筛板，底流端安装3排305mm×610mm条缝筛板较为合适，物料不在筛板上堆积且能充分脱介。

4.3 预先脱介筛箱材料的选择

重介质旋流器出料压力大，且悬浮液为铁粉，对缓冲箱的冲击和磨损非常大，为了避免后期维护，缓冲箱的材料必须为耐磨钢板。技术人员经过考察，最终选定无裂纹耐磨复合板，无裂纹耐磨复合板耐磨性能高，约为Q345的42倍，为进口药芯焊丝耐磨板的3倍以上。耐磨复合钢板采用等离子熔覆工艺制造，耐磨层具有厚度均匀、成型美观、成分稳定、耐磨硬质相含量高、硬度高、耐磨性、耐蚀性优越等特点，且表面平整，能减少物料的涡流运动现象，磨损量大幅度下降。

预先脱介筛箱结构示意见图1。

图1 预先脱介筛箱结构示意

5 改造后效果分析

重介质旋流器预先脱介筛箱安装完成后，经过现场取样分析，末矸石脱介筛矸石带介由原来的0.83 kg/t，降为0.32 kg/t；末精煤脱介筛精煤带介由原来的1.2 kg/t，降为0.75 kg/t，改造后效果非常明显，末煤车间每天平均需要加16 t介质，末煤车间吨煤介耗2.2 kg，综合吨煤介耗1.31 kg。

改造后9月1—10日末精煤和块精煤带介情况对比如表4所示。

表4 改造后末精煤和块精煤带介情况

6 经济效益分析

改造完成后，燕子山选煤厂吨煤介耗降低0.13 kg/t，每天少添加2 t介质，按全年生产330 d计算，磁铁矿粉单价600元/t，年可节约成本330×600×2=39.6万元。

7 结 语

通过分析弧形筛和固定筛预脱介的优缺点，结合生产实际情况，在脱介筛前安装预先脱介筛箱，降低了末煤系统的介质消耗，降低了工人的劳动强度，创造了可观的经济效益。