趙樹鋒

(山西科興牛山煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400)

1 概 述

山西科興牛山煤業(yè)有限公司位于高平市東南約4 km處，隸屬于山西科興能源發(fā)展集團(tuán)有限公司，為高平市市營(yíng)煤礦。

礦區(qū)井田含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)和二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)。山西組平均厚52.69 m，含煤層2層，其中3號(hào)煤層為可采煤層，煤層平均總厚6.06 m，含煤系數(shù)11.50%，可采煤層總厚5.87 m，可采含煤系數(shù)11.14%。太原組平均厚95.99 m，含煤9、11、15號(hào)煤層，其中9、15號(hào)煤層為可采煤層。煤層平均總厚6.34 m，含煤系數(shù)6.60%；可采煤層總厚5.89 m，可采含煤系數(shù)6.19%。2009年11月15日由山西省國(guó)土資源廳換發(fā)采礦許可證，批準(zhǔn)開采3、9、15煤煤層，生產(chǎn)規(guī)模1.20 Mt/a，井田面積為11.775 7 km2。

礦井經(jīng)過(guò)多年的開采，3號(hào)煤層資源已近枯竭，目前主要開采9號(hào)煤和15號(hào)煤。牛山煤礦選煤廠屬礦井配套選煤廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.20 Mt/a，實(shí)際最大生產(chǎn)能力350 t/h。選煤工藝為：100～0 mm原煤直接進(jìn)入1臺(tái)篩孔為13 mm的單層香蕉篩(3.6 m×7.3 m)分級(jí)，篩上大于13 mm塊煤進(jìn)入重介淺槽分選機(jī)分選，得到塊精煤和塊矸石；篩下小于13 mm末煤進(jìn)入有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選，得到末精煤和末矸石。煤泥水經(jīng)分級(jí)旋流器組分級(jí)后，底流經(jīng)弧形篩、離心機(jī)脫水回收粗煤泥，粗煤泥摻入末精煤，作為洗混煤產(chǎn)品上倉(cāng)；溢流進(jìn)入濃縮機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后單獨(dú)落地銷售。塊矸石和末矸石一同進(jìn)入矸石倉(cāng)，采用汽運(yùn)外排。原則工藝流程見圖1。

圖1 原則工藝流程示意

2 問題分析

2.1 生產(chǎn)中存在的問題

選煤廠投產(chǎn)后，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

(1)塊精煤產(chǎn)品用戶反饋，塊精煤中帶有大量末煤，產(chǎn)品粒度控制不到位；

(2)由于塊煤系統(tǒng)中煤泥量大，導(dǎo)致合格介質(zhì)分流量大，稀介磁選機(jī)尾礦煤泥量大，介耗高；

(3)經(jīng)統(tǒng)計(jì)，選煤廠入洗噸原煤介耗為1.62～1.91 kg，高于周邊同類選煤廠。

上述問題導(dǎo)致了塊精煤限下率高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、磁選尾礦煤泥含量大、介耗居高不下，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品銷售和選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 原因分析

由于原煤粒度偏細(xì)且水分偏高，造成原煤13 mm分級(jí)篩的分級(jí)效果不佳，導(dǎo)致塊精煤產(chǎn)品帶末煤。為解決問題，選煤廠進(jìn)行了原煤篩分試驗(yàn)，實(shí)際生產(chǎn)原煤粒度組成見表1，原煤分級(jí)篩上塊煤粒度組成見表2。

表1 實(shí)際生產(chǎn)原煤粒度組成

從表1看出：

(1)原煤灰分為34.45%，屬中高灰分煤，各粒級(jí)灰分差異不大；

(2)原煤主導(dǎo)粒級(jí)為6～3 mm，產(chǎn)率為30.12%；其次為50～13 mm，產(chǎn)率為20.32%；

(3)大于13 mm塊煤產(chǎn)率為33.62%，塊煤產(chǎn)率相對(duì)較低；

(4)小于13 mm末煤產(chǎn)率為66.38%，產(chǎn)率較高，說(shuō)明煤較碎；

(5)小于0.5 mm級(jí)原生煤泥產(chǎn)率為6.91%，灰分為39.11%，煤泥灰分較高。

從表2可以看出，大于13 mm塊煤產(chǎn)率僅為33.61%，小于13 mm末煤產(chǎn)率高達(dá)26.73%。經(jīng)測(cè)算，原煤分級(jí)篩13 mm篩分效率僅為59.73%，篩分效果較差。未篩出的小于13 mm末煤進(jìn)入塊煤淺槽重介分選系統(tǒng)，導(dǎo)致塊精煤產(chǎn)品帶末量大，選煤廠介耗高，影響精煤產(chǎn)品質(zhì)量。解決問題的核心方法是，選擇分級(jí)效率高的篩分設(shè)備替代現(xiàn)有香蕉篩進(jìn)行13 mm分級(jí)。

表2 原煤分級(jí)篩篩上塊煤粒度組成

3 改造方案及實(shí)施

3.1 改造方案

通過(guò)對(duì)周邊煤礦的走訪和市場(chǎng)調(diào)研，相關(guān)技術(shù)人員研究后提出采用弛張篩替換現(xiàn)有香蕉篩。弛張篩是在原有的固定篩框內(nèi)增加浮動(dòng)篩框，浮動(dòng)篩框在跟隨固定篩框運(yùn)動(dòng)時(shí)，還與固定篩框作相向和相背運(yùn)動(dòng)，因而安裝在弛張篩篩框上的聚氨酯彈性篩板產(chǎn)生弛張運(yùn)動(dòng)。篩分過(guò)程中，聚氨酯彈性篩板一張一弛的運(yùn)動(dòng)，可有效防止篩孔堵塞。該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)篩板做弛張運(yùn)動(dòng)，篩孔不容易堵塞，可防止難篩物料“糊住”篩板；

(2)振幅可調(diào)，激振力強(qiáng)，篩分效率高；

(3)干法篩分分級(jí)粒度小，目前廣泛應(yīng)用的最小分級(jí)粒度為6 mm；

(4)篩板拆裝方便，便于維護(hù)。

對(duì)于本廠而言，采用弛張篩替代現(xiàn)有香蕉篩進(jìn)行原煤13 mm分級(jí)，恰好可以解決由于原煤篩分效果不佳導(dǎo)致的塊精煤帶末、系統(tǒng)介耗高等問題。

改造方案：將現(xiàn)有1臺(tái)3.6 m×7.3 m單層香蕉篩更換為2.4 m×8.0 m雙層弛張篩。弛張篩上層采用篩孔為25/50 mm沖孔篩板，可避免大塊煤沖擊下層聚氨酯弛張篩板，起到保護(hù)作用；下層采用篩孔為13 mm的聚氨酯弛張篩板，進(jìn)行13 mm分級(jí)；上層大于25/50 mm和下層25/50～13 mm塊煤進(jìn)入塊煤淺槽分選系統(tǒng)，篩下小于13 mm的末煤經(jīng)1.5 mm脫泥后進(jìn)入末煤重介旋流器分選。

3.2 方案實(shí)施

改造施工期間涉及到現(xiàn)有原煤分級(jí)篩和相關(guān)溜槽的拆除和更換，選煤廠無(wú)法正常生產(chǎn)，必須充分利用煤礦現(xiàn)有原煤倉(cāng)和儲(chǔ)煤場(chǎng)的緩沖，最大限度的減少停產(chǎn)時(shí)間。本次改造實(shí)施主要步驟如下：

(1)改造方案實(shí)施前，首先必須完成相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)和非標(biāo)的設(shè)計(jì)工作；

(2)根據(jù)非標(biāo)設(shè)計(jì)圖紙下料加工，并吊裝到指定位置；

(3)合理安排生產(chǎn)，將原煤倉(cāng)及煤場(chǎng)內(nèi)原煤全部洗完，為礦井出煤提供儲(chǔ)量空間；

(4)利用停產(chǎn)時(shí)間拆除現(xiàn)有香蕉篩及相關(guān)非標(biāo)設(shè)備，并進(jìn)行新非標(biāo)設(shè)備的拼焊和安裝。為減少停產(chǎn)時(shí)間，在新的非標(biāo)設(shè)備焊接期間利用大型吊機(jī)和主廠房20 t天機(jī)進(jìn)行弛張篩的吊裝工作；

(5)弛張篩支座和漏斗安裝后，弛張篩就位安裝，并進(jìn)行配電改造；

(6)完成相關(guān)收尾及弛張篩調(diào)試工作后，進(jìn)行帶煤聯(lián)動(dòng)試機(jī)。

改造完成后，雙層弛張篩替代現(xiàn)有的單層香蕉篩進(jìn)行原煤的13 mm分級(jí)作業(yè)。

4 改造效果

4.1 篩分效果

改造前后篩上原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出：

(1)改造后，篩上小于13 mm末煤總計(jì)產(chǎn)率減少了16.14個(gè)百分點(diǎn)；

(2)篩上各粒級(jí)減少量均非常明顯。

分析表2、表3可知，改造前大于13 mm塊煤產(chǎn)率為33.61%，小于13 mm末煤產(chǎn)率為66.39%。改造后篩上末煤減少16.14個(gè)百分點(diǎn)，其透篩末煤量由39.66%增加至55.80%，篩分效率達(dá)84.05%，篩分效果明顯改善。

表3 改造前后篩上小于13 mm物料對(duì)比

4.2 介耗

改造后，原煤篩分效果得到改善，塊煤系統(tǒng)來(lái)料中細(xì)顆粒物料少，有利于降低塊煤系統(tǒng)介耗。

(1)塊煤系統(tǒng)平均粒度增大，比表面積減小，產(chǎn)品帶走的介質(zhì)量減小。

(2)塊煤系統(tǒng)中原生煤泥和次生煤泥量少，合格介質(zhì)分流量小，同時(shí)稀介中顆粒物含量小，稀介磁選機(jī)工況好，有利于介質(zhì)回收。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，改造后選煤廠平均加介量約為7～8 t/d，每天入洗原煤量在6 000～6 500 t，因此，改造后介耗在1.07～1.33 kg/t，明顯低于改造前。

5 結(jié) 語(yǔ)

牛山煤礦選煤廠的改造，是在分析和調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過(guò)選用篩分效果好、不易粘堵篩板的弛張篩替代香蕉篩進(jìn)行原煤13 mm分級(jí)，改造取得了明顯效果。改造工作完成并投入運(yùn)行至今，運(yùn)行良好，解決了塊精煤產(chǎn)品限下率高和選煤廠介耗高的問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)降低了生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。