乌兰木伦选煤厂螺旋分选机运行问题分析及工艺改进

[摘 要]乌兰木伦洗煤厂建成末煤系统以来，使用螺旋分选机对末煤粗煤泥进行分选，但是分选效果并不理想，矸石产品中跑精煤情况比较严重。通过简述本厂螺旋分选机的种类、型号及作用，论述螺旋分选机的工作原理，阐述影响分选效率的因素，从而提出改进措施，进而提高螺旋分选机的分选效果，提高经济效益。

[关键词]螺旋分选机；粗煤泥；精煤

中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0047-01

一、乌兰木伦选煤厂简介

乌兰木伦选煤厂位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇乌兰木伦村，于2003年建成投产，设计能力为3.0Mt/a，经过几年的技术改造，生产能力已达7.0 Mt/a，主要生产低灰、低硫、低磷，中高发热量动力用煤产品，其生产工艺是重介质选煤。

相应末煤粗煤泥处理工艺流程为：原煤经2mm脱泥筛脱泥后，煤泥水经煤泥泵打入水力旋流器分级，旋流器底流进入螺旋分选机分选，精煤经弧形筛和离心机脱水后掺入精煤，矸石则经弧形筛和高频筛脱水后进入矸石皮带。弧形筛筛下水、离心液和旋流器的溢流进入细煤泥处理系统。

二、螺旋分选机分析

螺旋分选机是一种依靠重力、离心力、水力、冲压力等综合作用下，实现按密度分选的设备。入选煤浆进入螺旋分选机中，在螺旋槽中做螺旋运动，这时除了受重力作用外，还在离心力的作用下，使螺旋槽外缘附近水面高于内缘附近水面， 即出现横向水面坡度。离心力和横向液面坡度作用的结果是：在螺旋槽横断面上，上层水流中的液体质点所受合力指向槽的外缘，液体向外流动，下层水流中液体质点所受力指向槽的内缘，液体向内缘流动，中层水流中液体质点所受横向合力等于零，液体横向流速等于零。由于水流运动的连续性形成了断面环流，内缘水层薄、流速小；外缘水层厚流速大；加强了断面环流。这样煤浆中由于煤颗粒的力度和密度的不同， 所受作用力不同，故断面环流中运动轨迹不同。

影响分选的因素包括结构因素和操作因素。前者有螺旋直径、槽的横断面形状、螺距和螺旋槽圈数等；后者有给矿体积、给矿浓度、冲洗水量及矿石性质等。

三、问题分析

乌兰木伦选煤厂使用两组（1）Bank of （8） D15B-T123型螺旋分选机，每组10台/3头 ，单组处理量为90吨/小时，两组共180吨/小时。螺旋分选机入料量为138吨/小时，入料浓度为29.1%。

由实验数据分析可得螺旋分选机入料的主体粒级为+0.25mm，占到了82.9%，该粒级在精煤和矸石产品中也占到了82.3%和59.0%。

参考西铭矿选煤厂1.0～0.1mm粒级采用煤用LD7螺旋分选机分选数据，该厂采用的是中煤截取器截取精煤和尾煤两种产品的结构，分选密度在1.7～2.0g/cm3的范围之内，螺旋分选机的分选精度在同一粒级范围内基本上是一样的；入料的分选粒度范围在1.5～2.5mm时，分选效果较好，可以达到生产要求；当入料的分选粒度-0.25mm时，分选效果不理想。因此，把分选入料下限应控制在0.25mm。

另外，泰戈特公司对中国不同矿区的煤质进行了类似实验，根据相关数据，认为螺旋分选机的分选下限可达0.15mm。

乌兰木伦选煤厂为动力煤选煤厂，由以上分析可知，螺旋分选机的入料粒度是满足分选要求的。

而就入料浓度而言，在入料矿浆量不变时，加大入料浓度可以增加螺旋分选机处理量。但入料浓度过高时，煤流流动缓慢，且颗粒间相互干扰严重，影响床层的松散和分层；入料浓度过低，物料颗粒成一薄层沿槽底流动，不能充分分层和分带。

从矿浆入料量上来看，在入料浓度不变时，加大矿浆入料量可以增加螺旋分选机的处理量。而当入料矿浆量过小时，则离心强度不足，物料在螺旋槽中得不到充分的分层和分带。

通过增大和减小本厂螺旋分选机处理量来观察分选效果变化，得到如下结果：

从表中可以看出，螺旋分选机在处理量由小到大变化时，精煤产品灰分呈现先变低又变高的U型曲线变化。这就说明其存在一个最佳处理范围。

同时，在本厂两组螺旋分选机处理量共180吨/小时，而入料量为138吨/小时，这也就为相应调整留下了相当的空间。

另外，螺旋分选机所处位置存在震动设备。经测量，产生的震动使我厂螺旋分选机支架产生1.7～4.3mm/s的震动，而螺旋分选机的震动机体的震动更是达到了2.2～8.6mm/s，这也可能会对螺旋分选机的分选效果造成一定影响。

而分料器旋转的位置是把按密度在横向分带的物料分成精煤、中煤和尾煤及准确控制各产品的产率和灰分的关键。同时，由于受离心力作用，常使槽的缘矿粒脱水，从而妨碍了矿粒沿槽移动，并影响分选效果。

四、改进方法

由上述分析可知，要改进螺旋分选机矸石产品中跑精煤的问题，可以由以下就几个方面入手。

首先，可以调节螺旋分选机的入料压力，调节入料量，由问题分析可知，乌兰木伦选煤厂螺旋分选机处理量还有空余，可以为调节入料压力提供空间。在实现的方法上，可以改变螺旋分选机前水力旋流器的入料压力。对于水力分级旋流器，增大给料压力 ，处理量将随压力的平方根增加。但对分离粒度的影响不大，压力增大，分级粒度大致随压力的4次方根减小。所以，增大水力分级分级旋流器压力，对螺旋分选机入料粒度影响不大。

对于调节处理量，还可以在螺旋分选机的每条螺旋槽的入料口加上插板，通过控制使用螺旋槽的头数，来改变进入螺旋槽矿浆量的实际大小。

螺旋分选机入料槽补水大小可以调节其入料浓度，合适的补水对分选效果的影响很大。

对于控制震动，可以给螺旋分选机加装隔振弹簧，使其最大限度与振动源隔离，以降低震动强度，减少可能的影响。

其次，可以改变分料器位置，改变矸石接收口宽度，以减少精煤进入矸石的机会和进入量的大小。

同时，由于受离心力作用常使槽的缘矿粒脱水，为了改善矿粒沿槽移动并提高分选效果，可以在槽的缘喷注冲洗水，以冲洗混入重矿物带的轻矿物颗粒。加入水量视重矿物质量要求与重矿物颗粒沿槽移动情况而定。

通过以上分析、方法，能够较为便捷地改善本厂螺旋分选机矸石产品夹带精煤量大的问题，提高螺旋分选机的分选效果，从而提高粗煤泥中精煤的回收量，提高经济效益。并且，对中心其他使用这一设备的选煤厂也具有借鉴意义，以期产生可观的经济效益。

参考文献

[1] 谢广元.选矿学[M].中国矿业大学出版社，2001.

[2] 匡亚莉.选煤工艺设计与管理（设计篇）[M].中国矿业大学出版社， 2006.

[3] 戴少康.选煤工艺设计的思路与方法[M].北京：煤炭工业出版社，1993.

[4] 王海燕.螺旋分选机处理煤泥的工艺效果检测与分析[J].煤炭加工与综合利用，2010

[5] 刘向东、徐延枫.螺旋分选机分选工艺在中国的实践与应用[J].煤炭加工与综合利用，2010

[6] 吴稍安等.螺旋分选机精选煤泥新工艺[J].煤科院唐山分院，2000