FGX型复合式干选机在恒宝源煤矿的应用

马 挺

(大同煤矿集团 朔州煤电有限公司，山西 怀仁 038300)

1 概 述

大同煤矿集团恒宝源煤业有限公司设计生产能力90 万t/a。矿井主要可采煤层为太原组4-1、4-2、5、9、10、11号煤层，煤种为长焰煤，属于低变质程度煤种。目前由于采出的原煤灰分高、硫分高、发热量低等，导致商品煤滞销的现象时有发生，严重影响了企业的经济效益。

为了进一步提高产品质量，需对原煤进行洗选加工处理。由于矿井原煤硬度较低，易破碎，矸石遇水易泥化，不宜采用湿法选煤，因此考虑采用干法选煤技术[1]。经过考察调研，决定采用技术比较成熟的FGX复合式干法风选机进行分选。

2 FGX型复合式干选系统

2.1 系统结构

复合式干选系统由入料环节、分选环节、供风环节、除尘环节、电气控制环节、运输环节等组成[2]。FGX型复合式干选机是该分选系统的核心部分，也是实现物料分选的关键，其组成主要包括分选床、排料挡板、格条、振动器、吊挂机架、风室等[3]。分选床和振动器由吊挂装置悬吊在机架上，实现了分选床横向与纵向角度的灵活调节[4]，结构如图1所示。

图1 FGX型复合式干选机结构示意

2.2 分选机理及技术特征

复合式干选机的分选是利用振动力和风力的综合作用，将物料按密度、粒度、形状等特征差异进行分选[5]，具体分选机理为：

(1)物料在分选床上的螺旋翻转分选作用。物料经入料口进入具有一定纵向和横向倾角的分选床面，底层物料受床面振动惯性力的作用，向背板运动，上层物料在背板推力和自身重力的作用下，由物料表层做下滑运动[6]。由于入料压力和床层振动作用，使得不断翻转的物料做近似螺旋运动，并向矸石端运动。因分选床面沿横向宽度逐渐减小，使得轻产物优先经排料档板排出，重产物沿床层继续做螺旋运动，并经矸石端排出[7]。物料在床面的分选运动如图2所示。

图2 干选机床面物料分选运动示意

(2)自生悬浮介质的分选作用。物料中含有的细粒物料与床面上升的空气流形成气—固两相悬浮介质层[8]，低密度物料经分选进入上层，高密度物料进入下层，实现物料按密度的分选。

(3)综合作用力下的分层分选。入选物料受床层振动产生的离析作用和上升气流产生的悬浮作用，进行松散分层。根据热力学第二定律可知，分选物料体系位能降低，轻产物进入上层，重产物进入下层，实现物料分层[9]。物料分层作用如图3所示。

(4)重颗粒物相互碰撞挤压产生的浮力作用。分选过程中床面底部矸石层颗粒相互碰撞挤压产生浮力作用[10]，轻产物浮出矸石层，实现物料按密度的有效分离。

图3 床面物料分层作用

FGX型复合式干选机技术特征如表1所示。

表1 FGX型复合式干法分选机技术特征

3 工艺流程

矿井原煤由主斜井带式输送机提升出井后，带式输送机将其运至筛分车间，筛分机筛孔30 mm；小于30 mm粒级的筛下物通过犁式卸料器卸入末煤储煤场；大于30 mm粒级的筛上物块煤进入干法分选系统，分选出精煤、中煤和矸石。

4 分选效果评定

4.1 原煤可选性分析

本次干法分选试验采用的煤样来自恒宝源煤矿9号层煤，煤样的筛分浮沉试验结果分别见表2和表3，可选性曲线见图4。

表2 9号层煤筛分试验结果

表3 9号层煤浮沉试验结果

图4 恒宝源煤矿9号层煤可选性曲线

从可选性曲线可见，9号层煤的可选性特征为，曲线弯曲度较大，±0.1含量曲线在1.5～1.6 g/mL密度级转折较大。按《中国煤炭可选性评定标准(GB/T 16417—1996)》，用分选密度±0.1含量评定，见表4。

由表4可知，9号层煤理论分选密度1.60 g/mL，精煤回收率63.0%，±0.1含量扣除沉矸10.55%，可选性等级属中等可选。

4.2 分选效果评定

原煤通过复合式干法分选机分选出三种产品，分别为精煤、中煤、矸石。各分选产品及原煤化验结果见表5。

表4 可选性评定

表5 各分选产品及原煤化验结果

从表5可知，经过干法分选，较之原煤，精煤灰分降低了10.14%，硫分降低了0.80%，发热量提高了4.46 MJ/kg，矸石灰分提高了32.27%，可见干选设备排矸效果较好，不仅提高了产品的发热量，而且还降低了硫分。从回收率来看，精煤产率为60.85%，中煤产率为17.32%，矸石产率为21.83%，将中煤掺入精煤销售，产品回收率达到78.17%。

5 经济效益分析

恒宝源煤矿年生产原煤80 万t，大于30 mm筛上物占原煤的30%，干选机年处理量为24 万t。综合考虑原煤成本、分选成本、产品售价等因素，其经济效益分析如表6所示。

表6 干法分选经济效益

从表6可知，大于30 mm筛上物采用干法分选，年洗选成本3 912 万元，年收入5 040 万元，年利润为1 128 万元，具有很好的经济效益。

6 对提高分选效果的建议

为了进一步提高干法分选机的分选效果，应对影响复合式干选机分选效果的因素进行分析。建议在今后的使用过程中，从以下几个方面来探究：

(1)从设备结构参数看，要根据实际生产需要选择适合现场的分选设备，主要包括设备的处理能力、分选面积及结构尺寸等参数。

(2)从操作参数来看，主要包括床面的振动频率、床面振幅等因素[11]，如何选择合适的操作参数还需要进一步的探究试验。

(3)从入选原煤性质来看，主要包括入料的粒度组成和外在水分，探究入料粒度组成和水分对分选效果的影响还需进一步的试验研究[12]。

7 结 论

恒宝源煤矿采用干法分选，分选效果显著，能保证产品质量得到进一步提升。

产生的中煤可以根据需要返回系统进行再选，也可掺入精煤进行配煤销售，这样不仅提高了配煤产品的灵活性，同时也提高了产品的市场适应性。

干法分选机对入料的外在水分适应性比较强，当外在水分小于9%时，对分选效果影响很小，能够减少煤中水分对发热量的影响，提高产品质量。

干法分选不用水，省去了繁杂的煤泥水系统，不产生煤泥水污染，节约了资源，降低了成本。

复合式干选机结构简单，操作简便，维修量小；干法分选系统工艺流程简单，辅助设备少，相对于湿法分选可节省大量基建投资。