SKT复振跳汰机在阳城煤矿选煤厂的应用

史冰森，代现法，夏亮亮，贾存瑞

(1.天地(唐山)矿业科技有限公司；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063000；3.山东济矿鲁能煤电股份有限公司 阳城煤矿，山东 济宁 272000)

阳城煤矿选煤厂位于山东济宁汶上县，是一座处理能力2.4 Mt/a的矿井型选煤厂，选煤厂采用浅槽+动筛排矸、跳汰主洗+粗煤泥分选+浮选的分选工艺流程。经过近些年连续生产，跳汰主洗设备筛下空气室跳汰机磨损严重，加上煤质变化较大，使得跳汰机的洗选精度逐渐变差，制约了选煤厂的正常生产[1]，降低了选煤厂的效益。为提高精煤产率，增加对煤炭市场的适应能力，选煤厂计划对主洗设备进行技术改造，最终研究决定采用SKT复振跳汰机。

1 SKT复振跳汰机

1.1 分选原理

跳汰机主要是利用一定周期上下起伏的脉动水流，对密度存在差异的物料进行分选[2]。在每个脉动周期内，跳汰机内物料的状态分为起振、松散、下落和压紧4个步骤，在这个过程中密度大的物料沉降速度较大，密度小的物料沉降速度较小，所以经过若干次脉动以后床层按密度的高低进行分层，通过跳汰机的排料装置将大密度矿物排出机体，小密度的物料通过机体的溢流堰进入脱水筛，从而实现精煤、中煤、矸石的分选[3]。一般常规跳汰机配套使用的风箱上进气风阀和排气风阀一一对应且数量一致，通过集控柜的电控信号进气风阀和排气风阀打开和关闭相互配合，控制低压风周期性地进入和排出机体，利用低压风实现床层的上下脉动和物料分选。

常规跳汰机进气和排气阀门数量相同，并且在正常洗选过程中进气和排气时间基本相同，使得物料跳起一段高度后无法保持较长的松散时间就会迅速下降，在一个周期内的分选时间较短，可能会降低分选精度。SKT复振跳汰机相比较于常规跳汰机，在风箱上为各组进气风阀新增加了复振风阀，如图1所示。在正常进排气周期内，复振风阀可以产生一个不同于主进风频率的二次进风，为床层提供辅助脉动从而实现复合振动。复振的产生提高了床层跳起的高度，而且延缓了床层下落的时间，加大了床层分层膨胀的时间，因此增加了单个周期内的分选时间，可以明显提高细粒物料分选的效果[4-6]。有研究表明，相比较于一般跳汰机，复振跳汰机能有效改善分选指标，并且当复振频率是主振频率的2倍时，复振跳汰机能有效改善矸石带煤量、控制床层透筛量，从而提高精煤产率。

图1 复振跳汰机风箱各组风阀布置

阳城煤矿选煤厂原跳汰机采用多室共用风箱结构，风箱上共有2组进、排气风阀控制5个室的脉动周期，且进气风管和排气风管为同一根风管，现场生产时无法对单室的进排气量进行调节，无论是调节控制柜的风阀周期，还是风阀阀门，都会影响其他室，对于单独调节各室的透筛和跳动情况不利。原跳汰机二段机体风箱的结构如图2所示，原跳汰机的三室、四室、五室均为一组进、排气风阀控制，进气阀打开、排气阀关闭时，3、4、5管道同时进风，进气阀关闭、排气风阀打开时，3、4、5管道作为排气管同时排风，原跳汰机的风箱结构无法根据煤质变化调节进、排气量大小，不能有效控制控制床层的吸啜力以及细粒物料的透筛量，可能造成较多细粒煤透筛过多进入中煤，造成精煤损失，或者部分中煤无法透过筛板，污染精煤产品。

图2 原跳汰机风箱三室、四室、五室供风示意

现更换的SKT复振跳汰机每个室均采用单独进、排气风阀控制，如图3所示，5组进、排气风阀和5个室对应，可以根据每个室的跳动情况单独调节，进气风管和排气风管都有单独管道和阀门控制，可以对每个室的进气和排气量大小进行灵活控制，实现对透筛物的有效调节，这对物料特别是细粒物料的分选是有利的[7-8]。

图3 SKT复振跳汰机各室供风示意

1.2 技术特点

(1)通过引入复振风阀，对床层提供较大的托举力，单个周期内的分选时间增加，床层的膨胀期变长，松散度也得到改善，减少了细颗粒物料对分选的不利影响。

(2)复振风阀和常规风阀的控制和调节相互分开，可以根据煤质变化情况选择打开或关闭复振风阀，对跳汰机床层的跳动调节更加灵活，正常生产时可以关闭复振风阀，在煤质变差时可以通过复振改善设备的分选精度。

(3)复振跳汰机风箱的进气、排气风管彼此独立，可以通过调节低压风管的蝶阀控制床层起跳、松散、下落和压紧的快慢，从而实现对透筛物的控制，调节方式简单高效。

2 现场应用效果

阳城煤矿选煤厂现采用跳汰主洗+粗煤泥分选+浮选的分选工艺流程。当前主洗设备为2台14 m2跳汰机(主厂房东、西侧各1台)，正常生产时2台跳汰机同时工作，入洗的原煤粒度为0～50 mm，洗选后的精煤产品入仓后销售，中煤产品供煤矿的电厂发电。选煤厂为对精煤进行提质增效，决定对主洗系统的跳汰机进行升级改造。为保证选煤厂正常生产，将主洗车间的1台跳汰机更换为SKT-14复振跳汰机，另1台跳汰机在改造过程中继续洗选。改造提高了设备的分选精度，降低了精煤损失。

为对原跳汰机在生产中存在的问题进行分析，首先对跳汰机入洗的0～50 mm原煤采样化验，浮沉结果如表1所示。原煤可选性曲线如图4所示。

图4 跳汰入洗原煤可选性曲线

表1 入洗原煤浮沉分析

通过原煤可行性曲线可知，当精煤灰分为8.8%时，理论分选密度为1.491 kg/L，精煤理论产率为60.59%。为进一步分析原跳汰机的分选效果，对原跳汰机洗选中煤分批、分次取样进行浮沉实验，如表2所示。

表2 原跳汰机中煤产品密度分析

根据表2，对取样当天的精煤产率进行汇总，如表3所示。

由表2、表3可以看出，原跳汰机洗选后精煤实际产率约为42.6%，同理论产率60.59%相差较大，可知有部分精煤损失。通过对中煤的浮沉表分析可以看出，中煤产品小于1.5 g/cm3密度级(精煤)产量要大于1.5～1.8 g/cm3(中煤)产量，说明中煤里精煤含量较高，这部分精煤作为中煤出售，给选煤厂效益造成损失。

表3 原跳汰机精煤产率

SKT-14复振跳汰机投入生产后，经过调试实现了正常生产。为对比原跳汰机和SKT-14复振跳汰机的分选效果的差异，取样时原跳汰机停机，将SKT-14复振跳汰机调至正常生产指标，精煤灰分稳定在8.8%以下，分别在洗选精煤、中煤、矸石胶带上进行取样，进行浮沉、发热量分析试验，化验结果如表4表示。两种跳汰机分选效果对比见表5。

表4 SKT-14复振跳汰机分选结果分析

表5 SKT-14复振跳汰机和原跳汰机分选结果对比

由表4数据可知，复振跳汰机洗选的矸石产品中精煤、中煤含量较低，说明精煤、中煤在矸石中损失较少；洗选中煤产品中精煤的比例相比较于原跳汰产品明显降低，精煤和中煤的比例约为1∶3，中煤含量所占比例最高，矸石比例的下降，使得洗选中煤产品的发热量得到提高。

通过跳汰机升级改造，中煤产品带精煤比例下降了17.02%，降低了精煤在中煤产品中的损失，选煤厂正常生产时中煤产率占入洗原煤的8%左右，则中煤带精下降(8%×17.02%)×100=1.36%，该部分产品最终作为精煤出售，提高了选煤厂经济效益。

3 结 语

阳城煤矿选煤厂通过SKT-14复振跳汰机改造升级项目，使原跳汰分选中煤产品夹带的精煤、矸石比例降低，有效减少了精煤损失，提高了精煤产率，同时，中煤产品的发热量也得到了提高。SKT-14复振跳汰机分选的精煤产品灰分稳定在8.8%之内，中煤产品中精煤比例稳定在25%以下，中煤产品带精比例下降了17.02%，占入洗原煤的1.36%，显著提高了选煤厂的效益。