细粒泥煤筛分效果评价及工艺优化分析

丰 瑜

（晋能控股煤业集团大友选煤（大同）有限责任公司，山西 大同 037003）

引言

我国的煤炭生产及使用量具世界前列，煤炭的使用为我国经济社会的发展提供了重要的能源支撑，同时由于煤炭的使用会产生一定的废弃物，对生态环境造成一定的污染，不利于环保型社会的构建。在煤炭的使用过程中，洗选煤可以去除煤炭中的杂质，减少煤炭中的硫含量，减少对环境的污染[1]，同时可以提高煤炭的质量，提高热效率。在动力煤的洗选中，不同粒级的煤炭采用不同的设备进行洗选，提高洗选的效率及有效性。随着采煤作业自动化技术的提高，煤样中含有的细粒颗粒逐渐增加[2]，且煤炭在进行存放的过程中，由于风化等原因，也使得细粒煤泥的含量增加，细煤泥的增加使得煤泥的水分含量增加，黏性较大，不利于煤炭的洗选且降低了煤炭的热值[3]。弛张筛是进行细粒泥煤洗选的主要设备，采用双质量的振动系统具有较大的抛射强度，可以有效的解决筛孔堵塞的问题，从而保证弛张筛的对细粒泥煤的筛分效率[4]。针对弛张筛进行3 mm 细粒煤泥筛分过程中的工艺参数进行效果分析，对筛分的工艺进行优化，提高细粒泥煤的筛分效率，从而提高煤炭的质量。

1 细粒泥煤筛分工艺效果实验系统

针对弛张筛对细粒煤泥的筛分效果进行分析，选用某煤矿原煤作为实验煤样，对煤样中的各粒级煤炭的产率及灰分特征进行测定[5]，得到其粒度特性如图1 所示。选用的煤样中水分含量为24.7%，灰分为24.2%，3 mm 细粒煤泥含量为22.4%，煤样中的矸石存在严重的泥化现象。煤样中原煤在水分及黏土的作用下极易形成块状团煤[6]，在筛分过程中造成分层困难，不利于煤炭的筛分。

图1 原煤粒度特性分布

采用3 m×10.8 m 的弛张筛进行煤样的筛分实验，筛孔的尺寸为3 mm×10 mm，对筛分的效率及错配物的含量进行筛分效果的评价分析。首先对煤样进行初始的筛分实验测试，对筛分完成后的筛入料、筛上物及筛下物进行采样统计[7]，计算出初始筛分工艺条件下的3 mm 细粒煤泥的筛分效率为81.6%，错配物的含量为7.7%，实际的分级粒度为4 mm。从初始的筛分效果可以看出，弛张筛的筛分效率偏低，实际的分级粒度比规定的分级粒度要大。这是由于在进行筛分过程中，筛面的振动强度较大，使得煤样的运动速度过快，减少了煤样颗粒在筛面上的停留时间[8]，造成部分煤样在筛面上没有经过充分的筛分而细小的颗粒留在了筛上物中，使得细颗粒的筛分效率较低，筛分效果不佳。

筛分工艺过程中，造成煤样振动速度不同的工艺条件主要是弛张筛的工作频率及处理能力，工作频率的大小直接决定了筛面的振动频率[9]，处理能力的大小决定了不同煤样在筛面上存在的时间，从而对筛分的效果产生不同的影响。针对筛分工艺过程中不同工作频率及处理能力产生的效果进行分析，从而选择合理的工作参数，优化筛分的工艺过程，提高筛分的效果。

2 细粒泥煤筛分不同工艺参数的效果分析

2.1 筛分工作频率的影响作用分析

工作频率对弛张筛的跳动频率及抛射的强度具有决定性的作用，从而对煤样的振动、分层、筛选产生影响。在实验过程中，对驱动电机的工作频率进行调整，选择不同的工作频率进行煤样的筛分工作。选择弛张筛的处理能力为400 t/h，工作频率分别为6.67 Hz、8 Hz、9.33 Hz、10.67 Hz 及12 Hz，对不同工作频率下煤样筛分效率、煤泥脱除率及错配物的含量分别进行统计计算，得到不同工作频率对细煤泥的筛分效率作用曲线，如图2 所示。

图2 工作频率对筛分效率的影响曲线

从图2 中可以看出，细粒煤泥的筛分效率及煤泥的脱除率随工作频率的增加呈现先增加后减小的趋势，错配物的含量呈先减小后增加的趋势。在工作频率为9.33 Hz 时，弛张筛进行筛选的效果最佳，此时的筛分效率及煤泥的脱除率最高[10]，最大值分别为92.8%及95.6%，错配的含量值最低为3.4%。工作频率的增加使得筛面的加速度随之增加，对煤样的松散及分层起到促进作用，在相互碰撞的过程中，细粒煤泥从大颗粒的表面脱除，提高了煤样整体的筛分效果[11]。当筛分工作频率增加9.33 Hz 以上时，继续增加工作频率会造成煤样的运动速度过快，筛分的时间不够充分[12]，从而降低了细粒煤泥的筛分效率，降低了整体的筛分效果。

2.2 筛分处理能力的影响作用分析

处理能力是对筛分效果进行评价分析的重要参数，对筛选的效率具有重要的影响。设定筛分的工作频率为9.33 Hz，选择处理能力分别为360 t/h、400 t/h及440 t/h 进行煤样的筛选实验，得到不同处理能力对细煤泥的筛分效率作用曲线，如图3 所示。

图3 处理能力对筛分效率的影响曲线

从图3 中可以看出，细粒煤泥进行筛分的效率及煤泥的脱除率随处理的增加而逐渐减小，错配物的含量随之增加。处理能力为360t/h 时的筛分效率及煤泥脱除率最高，最大值分别为94.2%及95.8%，错配物的含量最低为2.8%。随着处理能力的增加，筛分效率呈基本线性变化的趋势减小，煤泥的脱除率呈抛物线的形式下降，下降值较大。处理能力的增加使得进行筛选过程中的煤样筛上物的厚度增加，对煤样的松散分层作用造成影响，细粒泥煤颗粒难以在较短的时间内运动到筛孔的位置形成筛下物，从而降低了细颗粒的筛分效率。

通过上述的分析可知，在进行煤样的筛选过程中，工作频率及处理能力均对细粒煤泥的筛分效果具有重要的影响，依据实验的结果，可以对弛张筛的工艺参数进行优化，选择工作频率为9.33 Hz，处理能力为360 t/h，进行优化后的筛分实验，得到此时3 mm煤泥颗粒的分配曲线，如图4 所示。从图4 中可以看出，经过优化后的筛分工艺与初始的筛分效果相比，筛分效率为92.8%，相对提高11%，实际的分级粒度也近似3 mm，具有较好的筛分效果。

图4 3mm 细粒泥煤优化后的筛分分配曲线

3 结语

煤炭的洗选对提高煤炭的质量及热量效率具有重要的作用，由于细粒煤泥的存在，对煤炭的洗选造成影响，不利于煤炭的提优。采用弛张筛的形式对煤炭进行筛分，从而提高洗选煤的质量。在进行筛分的过程中，不同的工艺参数对筛分的效果具有重要的影响作用。采用弛张筛进行细粒泥煤的筛分实验，在不同的工作频率及处理能力时进行筛分实验。结果表明，筛分的效率随工作频率的增加而先增加后减小，随处理的能力的增加而减小。优化弛张筛的工艺参数为工作频率9.33 Hz，处理能力为360 t/h，此时进行筛分的效果最佳，筛分效率为92.8%，实际分级粒度也接近规定的3 mm 粒度，提高了细粒煤泥筛分的效果。