φ1500/1100無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在二塘選煤廠的應(yīng)用

尹德江，羅元富，耿慶官，葛家君，公緒文，蔣春忠

(1.水城礦業(yè)集團(tuán)公司二塘選煤廠，貴州 六盤水 553012；2.山西約翰芬雷華能設(shè)計工程有限公司，北京 100004；3.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264203)

二塘選煤廠由原煤炭部重慶設(shè)計研究院設(shè)計，始建于1994年底，2000年1月正式投產(chǎn)。該廠原設(shè)計采用跳汰粗選、重介旋流器精選、煤泥濃縮浮選聯(lián)合工藝流程，后為適應(yīng)選煤技術(shù)的發(fā)展與煤炭市場的需要，于2002年改為無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選、煤泥直接浮選工藝流程[1-5]，年入選能力達(dá)1.8 Mt，主要產(chǎn)品為十一級煉焦精煤、洗混煤和篩混煤。2013年，二塘選煤廠開始擴(kuò)能改造，新增了設(shè)計能力為4.5 Mt/a的生產(chǎn)系統(tǒng)，采用動篩排矸、三產(chǎn)品重介旋流器分選、TBS粗煤泥分選及浮選的分級入選方式，大幅度提高了選煤廠的原煤處理能力[6-8]。

1 原煤煤質(zhì)分析

二塘選煤廠主要入選大灣煤礦、盛遠(yuǎn)公司兩礦井生產(chǎn)的原煤，其中盛遠(yuǎn)公司主要開采原煤有4#煤、8#煤、9#煤和11#煤。在兩礦開采的原煤中，大灣煤礦開采2#煤、4#煤和11#煤。在兩礦開采的原煤中，2#煤和4#煤均屬高灰原煤，精煤產(chǎn)率低，矸石含量高；11#號煤屬中灰原煤，精煤產(chǎn)率相對較高，矸石含量也不低；8#煤和9#煤因開采量極低，暫不加以考慮。各煤種三級浮沉數(shù)據(jù)見表1。

表1 各入選煤質(zhì)三級浮沉數(shù)據(jù)表

從表1可看出，二塘選煤廠主要入選的幾種原煤煤質(zhì)均較復(fù)雜，不僅矸石量大，灰分較高，而且不同煤層之間的分選密度差異也比較大。

鑒于煤種多且復(fù)雜的現(xiàn)狀，根據(jù)各煤種年產(chǎn)量，最終確定采用配煤入選方式進(jìn)行原煤洗選，各煤種配選比例按照實際生產(chǎn)時各煤種供應(yīng)量與煤質(zhì)情況確定。對配比后的入選原煤煤質(zhì)進(jìn)行化驗分析，篩分試驗結(jié)果見表2，浮沉試驗結(jié)果如表3，可選性曲線如圖1所示。

表2 入選原煤(80～0.5mm粒級)篩分試驗結(jié)果

表3 入選原煤(80～0.5mm粒級)浮沉試驗結(jié)果

圖1 入選原煤(80～0.5 mm粒級)可選性曲線

由入選原煤的篩分、浮沉和可選性試驗數(shù)據(jù)可以看出：

(1)入選原煤中大顆粒物料以高灰矸石為主，其中>13 mm粒級物料占60.98%，且灰分均超過60%，大塊矸石較多。

(2)<0.5 mm粒級煤泥僅占7.22%，灰分為34.9%，入選原煤中原生煤泥量低，煤質(zhì)易碎，不易泥化，故粗煤泥中精煤量將相對較高，需進(jìn)行必要分選回收。

(3)>1.8 kg/L高密度級含矸量很高，達(dá)到63.2%，灰分為74.77%；<1.4 kg/L低密度級精煤僅占16.01%，灰分為10.99%。說明原煤內(nèi)在灰分高，精煤產(chǎn)率低。

(4)當(dāng)精煤灰分要求為10.5%時，原煤理論分選密度為1.388 kg/L，理論精煤產(chǎn)率為14.825%，分選密度±0.1含量為49.3%(去矸)，原煤可選性屬極難選煤種。

2 工藝流程

根據(jù)入選原煤的煤質(zhì)特性，確定了二塘選煤廠的主要分選工藝流程(圖2)：入選原煤通過篩縫為50 mm的重型原煤分級篩分級后，>50 mm粒級原煤經(jīng)檢查性手選,之后進(jìn)入液壓動篩跳汰機(jī)進(jìn)行排矸，選出的大塊精煤進(jìn)行破碎后，和分級篩篩下原煤一起進(jìn)入主選系統(tǒng)，由三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)選出精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品。重介系統(tǒng)的精煤磁選尾礦通過分級濃縮后，底流進(jìn)入TBS煤泥分選機(jī)，再次分選出精煤和尾煤兩種產(chǎn)品，其中精煤經(jīng)離心脫水回收后作為最終精煤，尾煤經(jīng)離心脫水后作為洗混煤產(chǎn)品。細(xì)顆粒煤泥進(jìn)入一次浮選入料池，一次浮選精煤通過沉降離心機(jī)回收，離心液進(jìn)入二次浮選，二次浮選精煤由壓濾機(jī)回收；浮選尾煤進(jìn)入一段濃縮系統(tǒng)，一段濃縮的溢流和尾煤沉降離心機(jī)的濾液進(jìn)入二段濃縮回收，二段濃縮的底流進(jìn)入壓濾車間回收煤泥，溢流作為循環(huán)水使用。

圖2 二塘選煤廠工藝流程(重介部分)Fig.2 The process flowsheet at Ertang Coal Washery (heavy medium separation circuit)

3 應(yīng)用效果

3.1 技術(shù)參數(shù)

本次技改，根據(jù)設(shè)計工藝要求，最終選定φ1500/1100型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器(圖3)作為主選設(shè)備。

圖3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器應(yīng)用現(xiàn)場

該設(shè)備為國內(nèi)現(xiàn)今在工業(yè)上使用的最大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，其主要技術(shù)參數(shù)如表4所示。

表4 φ1500/1100型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工藝參數(shù)

3.2 效果評定

為了解重介旋流器的各項工藝指標(biāo)，檢測旋流器的分選效果，于2014年12月對該重介質(zhì)旋流器進(jìn)行了單機(jī)檢查。本次檢測嚴(yán)格按照GB/T478—2008《煤炭浮沉試驗方法》、GB/T15715—2005《煤用重選設(shè)備工藝性能評定方法》等標(biāo)準(zhǔn)操作，歷時 7 d，通過試驗數(shù)據(jù)的采集、計算、分析，對重介旋流器工藝效果進(jìn)行了比較科學(xué)、客觀的評定。入料與產(chǎn)品浮沉結(jié)果如表5所示，對應(yīng)分配曲線見圖4。

表5 重介旋流器入料和產(chǎn)品浮沉試驗結(jié)果

圖4 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器產(chǎn)品分配曲線

由表5檢測數(shù)據(jù)可知，該旋流器在生產(chǎn)過程中選出的精煤、矸石灰分穩(wěn)定，中煤中<1.4 kg/L密度級物料占10%左右，但此密度級錯配物灰分偏高，中煤里含有10%以上的1.8～2.0 kg/L密度級的低灰矸石，未出現(xiàn)>2.0 kg/L密度級的高灰矸石。

重介旋流器產(chǎn)品評定結(jié)果如圖5所示。由圖5可知：旋流器分選精度EP1=0.022 kg/L，EP2=0.020 kg/L，數(shù)量效率為98.95%，從而表明該大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選效果較好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，分選指標(biāo)達(dá)到了行業(yè)要求，應(yīng)用取得了成功。

3.3 分選下限檢測

根據(jù)旋流器生產(chǎn)效果分析，依據(jù)三產(chǎn)品旋流器分選下限的檢測標(biāo)準(zhǔn)，分別對<0.5 mm粒級的入料、精煤、中煤及矸石進(jìn)行篩分浮沉檢測，得到0.5～0.25 mm粒級物料分選結(jié)果(表6)，并繪制出相應(yīng)分配曲線見圖6。按照MT/T 811—1999《煤用重選設(shè)備分選下限評定方法(Ⅰ)》進(jìn)行計算，得到0.5～0.25 mm粒級分選精度為0.095 kg/L。

檢測結(jié)果表明，按MT/T 811—1999《煤用重選設(shè)備分選下限評定方法(Ⅰ)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在重選工藝中，當(dāng)一粒度級的EP≤0.10 kg/L時，即認(rèn)定該設(shè)備的有效分選下限達(dá)到此粒度級。因此可以判定二塘選煤廠應(yīng)用的WTMC1500/1100型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選下限已經(jīng)達(dá)到0.5～0.25 mm這一粒度級。

表6 0.5～0.25mm粒級入料與產(chǎn)品浮沉試驗

圖6 0.5～0.25mm粒級產(chǎn)品分配曲線

4 結(jié)語

二塘選煤廠4.5 Mt/a擴(kuò)建工程是針對矸石含量大、精煤產(chǎn)率低及入選原煤可選性差的情況而增設(shè)的，工藝系統(tǒng)投運(yùn)后取得了良好效果，選用的超大直徑φ1500/1100無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器較好地滿足了生產(chǎn)要求，洗選精度達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。由于我國各地區(qū)煤種復(fù)雜，且原煤可選性逐漸變差的趨勢以及煤炭工藝設(shè)備大型化的需求，二塘選煤廠超大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的應(yīng)用不僅為其他選煤廠工藝系統(tǒng)改造提供了參考，同時也為難選煤單系統(tǒng)大型化工藝發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗。

[1] 鄧曉陽，劉培坤.三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器研究的歷史性跨越[J].煤炭加工與綜合利用，2007(1).

[2] 彭榮任，叢桂芝，白守義，等.重介質(zhì)旋流器選煤[M].北京，冶金工業(yè)出版社，1998.

[3] 齊正義.重介質(zhì)旋流器選煤評述[J].選煤技術(shù)，2007(6).

[4] 袁永勝，徐 勝，王 宏.煉焦煤選煤廠的選煤新工藝探討[J].煤炭工程，2010(1)：23-25.

[5] 牛國前.近年來國內(nèi)外重介質(zhì)旋流器的發(fā)展概況[J].煤炭技術(shù)，2008，27(8)：101-104.

[6] 歐澤深，張文軍.重介質(zhì)選煤技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[7] 衛(wèi)中寬.新型有壓給料三產(chǎn)品重介旋流器的研究[J].煤炭加工與綜合利用，2008(6)：17-21.

[8] 李 晶.調(diào)整旋流器參數(shù)控制洗混煤熱值[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011(2):58-59.

[9] 劉 峰，錢愛軍，郭秀軍.DSM重介質(zhì)旋流器流場的數(shù)值模擬[J].煤炭學(xué)報，2006 (5):627-630