重介選煤廠循環(huán)懸浮液分流技術(shù)研究

李海軍，馮德山

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012；3.雞西市滴道洗煤廠，黑龍江 雞西 158159)

重介選煤廠循環(huán)懸浮液分流技術(shù)研究

李海軍1,2，馮德山3

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012；3.雞西市滴道洗煤廠，黑龍江 雞西 158159)

對于重介選煤廠來說，循環(huán)懸浮液的穩(wěn)定性對產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響，而循環(huán)懸浮液的穩(wěn)定性更多的取決于其中的煤泥含量。為了保持循環(huán)懸浮液的穩(wěn)定性，通常需要將其分流，目的是減少懸浮液中的煤泥。在研究分流作用、分流量計算的基礎(chǔ)上，簡要介紹了實際生產(chǎn)中“假密度”的出現(xiàn)原因及其處理方法，并論述了分流箱的布置與選擇，以期為重介選煤廠的分流管理提供有益借鑒。

重介選煤廠；循環(huán)懸浮液；煤泥；分流

1958年吉林省通化礦務(wù)局鐵廠選煤廠建成第一個重介選煤車間[1]，21世紀(jì)我國的重介選煤廠如雨后春筍般層出不窮。由于具有對原煤適應(yīng)性強、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活、洗選精度高、回收率高等優(yōu)點，越來越多的選煤廠傾向于采用重介質(zhì)選煤技術(shù)。重介質(zhì)選煤主要以磁鐵礦粉作為加重質(zhì)，配置成重介懸浮液，以實現(xiàn)原煤的分選。磁鐵礦粉由磁性物和非磁性物組成，重介質(zhì)選煤一般以其中的磁性物含量≥95%、密度≥4.50 t/m3為宜。關(guān)于粒度組成方面，用于斜(立)輪重介質(zhì)分選機、刮板重介質(zhì)分選機的磁鐵礦粉，粒度<0.074 mm粒級的含量應(yīng)在90%以上；用于重介質(zhì)旋流器的磁鐵礦粉，粒度<0.045 mm粒級的含量應(yīng)在85%以上[2-3]。在采用重介質(zhì)選煤過程中，隨著原煤的持續(xù)供給和洗選時間的不斷推進，重介懸浮液中的煤泥量越來越多，致使介質(zhì)處理系統(tǒng)中的非磁性物含量越來越大，這對重介懸浮液的穩(wěn)定性(主要是密度和粘度)及產(chǎn)品質(zhì)量控制帶來嚴(yán)重影響。為此，重介選煤工藝都設(shè)置有分流環(huán)節(jié)，目的是保證懸浮液的密度和粘度穩(wěn)定，進而提高洗選產(chǎn)品質(zhì)量。

1 分流的作用

在實際生產(chǎn)過程中，隨著原煤的持續(xù)供給，重介洗選系統(tǒng)中帶入的煤泥不斷增多，致使介質(zhì)處理系統(tǒng)的煤泥量逐漸增加。分流是重介質(zhì)選煤生產(chǎn)過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，為了避免介質(zhì)處理系統(tǒng)中的煤泥大量積聚，通常將部分濃懸浮液通過分流設(shè)備分流到稀懸浮液系統(tǒng)，其經(jīng)磁選機處理后返回合格懸浮液桶，使合格懸浮液中的煤泥量控制在合理范圍內(nèi)，再補充適量的清水，使其密度和粘度均處于合格狀態(tài)，從而確保重介分選系統(tǒng)的分選效果[4]。在這個過程中，分流設(shè)備能否按照生產(chǎn)需要及時分流，對重介質(zhì)選煤系統(tǒng)非常重要[5]。如果系統(tǒng)分流過早，介耗量就會增高；如果系統(tǒng)分流不及時，容易導(dǎo)致懸浮液粘度、密度升高，影響分選效果。

進入懸浮液的煤泥包括原生煤泥和次生煤泥，從懸浮液系統(tǒng)中排出的煤泥包括產(chǎn)品帶走的煤泥和經(jīng)磁選機處理后以尾礦形式排出的煤泥[6-7]。在原煤的數(shù)質(zhì)量、工藝流程及分流量等參數(shù)不變的條件下，按照數(shù)質(zhì)量平衡原則，系統(tǒng)中的煤泥不可能無限積存，也不可能無限減少，即進入系統(tǒng)的煤泥量與從系統(tǒng)排出的煤泥量相等。此時，分流量可以通過入選原煤煤質(zhì)參數(shù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、選煤工藝計算得出。

2 循環(huán)懸浮液流程與分流量計算

2.1 循環(huán)懸浮液流程

在重介選煤廠中，循環(huán)懸浮液一般采用兩次脫介方式回收，第一次采用弧形篩脫介，第二次采用直線篩或者香蕉篩脫介，分流設(shè)置一般位于第一次脫介的合格懸浮液段。重介選煤廠中的循環(huán)懸浮液流程如圖1所示。

2.2 稀懸浮液段的分流量計算

通過分流設(shè)備分流后，稀懸浮液段的分流量計算式為[8]：

圖1 循環(huán)懸浮液流程圖

Gfp=gf·Vp，

Gcp=gc·Vp，

式中：Vp為去稀懸浮液段的分流量，m3/h；Gn為原煤帶入懸浮液的固體量，t/h；gx為補加濃懸浮液的固體量，t/m3；Vx為補加濃懸浮液的體積，m3/h；Vds為去稀懸浮液段(重產(chǎn)物)的稀懸浮液體積，m3/h；gs為去稀懸浮液段(重產(chǎn)物)的稀懸浮液固體量，t/m3；VdF為去稀懸浮液段(輕產(chǎn)物)的稀懸浮液體積，m3/h；gF為去稀懸浮液段(輕產(chǎn)物)的稀懸浮液固體量，t/m3；gfp為去稀懸浮液段的磁性物含量，t/h；gf為懸浮液中的磁性物含量，t/m3；Gcp為去稀懸浮液段的非磁性物含量，t/h；gc為懸浮液中的非磁性物含量，t/m3。

在塊煤重介選煤過程中，由于兩種產(chǎn)物、分流中的懸浮液性質(zhì)與工作懸浮液性質(zhì)相同，故分流量計算式為：

實際生產(chǎn)過程中的分流量，應(yīng)該以保證分選密度和懸浮液粘度穩(wěn)定為準(zhǔn)，即在保證分選密度和懸浮液粘度穩(wěn)定的情況下，確保合格懸浮液桶的液位緩慢下降。如果合格懸浮液桶的液位下降過快，系統(tǒng)介耗量就會升高；反之，系統(tǒng)介耗量就會降低。如果分流量過少，合格懸浮液桶的液位不但不下降，反而可能上升，直至合格懸浮液桶產(chǎn)生溢流。在分流正常的情況下，無需頻繁調(diào)整，只需將閥門開度控制在合理區(qū)間內(nèi)即可。該區(qū)間需要各選煤廠根據(jù)原煤煤質(zhì)情況探索，并通過電動執(zhí)行機構(gòu)控制。

3 不同參數(shù)的測控與“假密度”的處理

3.1 控制系統(tǒng)對懸浮液密度、煤泥含量與分流量的測控

一般情況下，重介選煤廠都設(shè)置有密度控制系統(tǒng)和全廠設(shè)備集中控制系統(tǒng)，密度控制系統(tǒng)由密度計、磁性物含量計、分流箱、液位計、電動閥門等設(shè)備和儀器組成，其將檢測數(shù)據(jù)反饋至集中控制室，當(dāng)合格懸浮液桶的液位過高時，通過分流保持其液位穩(wěn)定；當(dāng)合格懸浮液的密度過高時，通過補加循環(huán)水保持其密度穩(wěn)定；當(dāng)合格懸浮液桶的液位低于要求值時，需要補充介質(zhì)和循環(huán)水。為了減少合格懸浮液密度的波動性，提高并保持洗選精度，通常要求其密度穩(wěn)定在某個范圍內(nèi)，一般以保持在設(shè)定密度±0.005 g/cm3內(nèi)為宜。

磁性物含量計主要用于測量合格懸浮液中的磁性物含量，其與密度檢測數(shù)據(jù)聯(lián)合使用可以推算出懸浮液中的煤泥含量，并能用于表征懸浮液的粘度。一般采用CG-300型電感式磁性物含量計測量合格懸浮液內(nèi)的磁性物含量，懸浮液的粘度上限是重介選煤參數(shù)自動測控系統(tǒng)的主要控制指標(biāo)之一，其應(yīng)該被控制在合理的范圍內(nèi)，否則即使懸浮液的密度控制很精確，也可能導(dǎo)致分選效果較差。當(dāng)煤泥含量高于設(shè)定的上限值時，PLC輸出信號控制分流箱分流，懸浮液經(jīng)磁選機處理后，磁選精礦返回合格懸浮液桶[9]；當(dāng)煤泥含量達到給定的下限值時，PLC輸出信號控制分流箱停止分流[10]。

根據(jù)磁性物含量計和密度計的測量數(shù)據(jù)，可以計算出系統(tǒng)中的煤泥含量，計算經(jīng)驗式為：

式中：m為煤泥含量，%；ρ為懸浮液密度，g/cm3；n為磁性物含量，%。

由上式可以看出：磁性物含量越低，系統(tǒng)中的煤泥含量越大。因此，各選煤廠應(yīng)該根據(jù)日常生產(chǎn)和檢查數(shù)據(jù)，探索使本廠懸浮液粘度滿足需要且穩(wěn)定的煤泥含量區(qū)間，以便及時調(diào)整并保持懸浮液穩(wěn)定。

3.2 “假密度”產(chǎn)生的原因與處理方法

(1)產(chǎn)生原因。所謂“假密度”，是指循環(huán)懸浮液的分流量小或者原煤中<0.5 mm粒級原生煤泥量在30%以上而未采用選前脫泥方式入選時，懸浮液中煤泥含量高而產(chǎn)生的由煤泥主導(dǎo)懸浮液密度的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的具體表現(xiàn)為：開車后，合格懸浮液桶的液位不下降反而上升，同時其密度不下降也上升。在存在“假密度”的情況下，密度計或密度壺測出的懸浮液密度值與理論分選密度值相差不大，但懸浮液中的煤泥含量高，磁性物含量低，通過磁性物含量計可以測出其中的磁性物含量。此時，由于循環(huán)懸浮液的粘度高，影響原煤分選效果。

(2)處理方法。為了解決上述問題，可以增加系統(tǒng)分流量，使合格懸浮液桶的液位下降，并適當(dāng)補加新介質(zhì)和循環(huán)水，確保磁性物含量和懸浮液粘度達到要求。

4 分流箱的布置與選擇

4.1 分流箱的布置

分流箱是重介選煤生產(chǎn)過程中不可缺少的主要設(shè)施，對于分流箱的布置位置和數(shù)量，要根據(jù)各選煤廠的具體選煤工藝確定。通常重介選煤廠的分流箱布置在第一次脫介處，即可翻轉(zhuǎn)弧形篩下側(cè)(圖2)。當(dāng)塊煤采用淺槽重介質(zhì)分選機分選且末煤采用重介質(zhì)旋流器分選時，在塊煤分選系統(tǒng)和末煤分選系統(tǒng)密度合一的情況下，一般分流箱布置在磁選機精礦處或其它位置。

1—可翻轉(zhuǎn)弧形篩；2—弧形篩入料口；3—合格懸浮液匯集箱；4—弧形篩支架；5—分流箱

4.2 分流箱的選擇

各選煤廠要根據(jù)實際經(jīng)驗，以方便操作為原則，合理選擇分流箱。目前，大多數(shù)選煤廠選用帶有電動執(zhí)行機構(gòu)的分流箱(圖3)，其由箱體、翻板、電動執(zhí)行機構(gòu)、入料和出料耐磨管道組成。在實際生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)懸浮液中的煤泥量，通過電動執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)翻板的開度和位置，控制循環(huán)懸浮液的分流量。在現(xiàn)場應(yīng)用過程中，由于電動機構(gòu)長期周期性的開關(guān)，導(dǎo)致設(shè)備磨損嚴(yán)重，容易出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)、電動執(zhí)行機構(gòu)損壞等問題，從而導(dǎo)致分流無法正常進行，進而嚴(yán)重影響選煤廠的正常生產(chǎn)。為此，實際操作中需要崗位工及時觀測各部件的磨損狀況，并及時采取維護措施。

1—箱體；2—電動執(zhí)行機構(gòu)；3—去合格懸浮液桶的管道接口；4—去磁選機的管道接口

除了選用帶有電動執(zhí)行結(jié)構(gòu)的分流箱外，各選煤廠也可結(jié)合現(xiàn)場實際情況，設(shè)置一個手動操作分流箱(圖4)：選擇一個合適的分流箱，在其下側(cè)設(shè)置一個中間帶隔板的固定箱，用于承接懸浮液，分流的懸浮液部分去合格懸浮液桶，部分去磁選機磁選。在實際生產(chǎn)過程中，移動固定箱的中間隔板即可控制系統(tǒng)分流量的大小。

1—弧形脫介篩；2—分流懸浮液匯集箱；3—固定箱支架；4—75角鋼上的溜槽滑道；5—中間隔板；6—分流后的懸浮液固定匯集箱；7—不分流懸浮液匯集箱

該分流裝置可以彌補電動分流裝置易磨損及其磨損后引發(fā)的不良影響，當(dāng)選煤廠原煤煤種變化不大或煤質(zhì)波動較小時，一般分流量變化也不大，此時部分選煤廠采用手動操作反而更具優(yōu)勢；但其需要工人及時觀測，并熟練掌握操作方式。

5 結(jié)語

在重介選煤過程中，隨精煤出來的懸浮液量較大，故目前多數(shù)選煤廠都選擇在精煤脫介弧形篩下設(shè)置分流。由于中煤密度與懸浮液密度接近，一般中煤分選效果都不理想，如果將其中的煤泥分流出去(不直接去合格懸浮液桶)，其就不會干擾中煤的分選，分選效果應(yīng)該更好；在中煤弧形篩下的懸浮液分流量不夠時，可將精煤弧形篩下的懸浮液分流過來。在重介質(zhì)旋流器的分選粒度下限低、分選精度高、中煤泥易處理的前提下，該方式不失為一個好的選擇。

在實際生產(chǎn)過程中，分流量大，介耗量高；分流量小，易出現(xiàn)“假密度”，影響分選效果。因此，各選煤廠要根據(jù)原煤煤質(zhì)數(shù)據(jù)計算出理論分流量，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況及時調(diào)節(jié)；同時，要依據(jù)現(xiàn)場情況選用靈活、方便維護的分流設(shè)備，及時觀測和維護分流設(shè)備。合格懸浮液的穩(wěn)定對保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定有著較大意義，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。分流是重介選煤廠非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，選煤廠的技術(shù)人員和管理人員應(yīng)該加強對其管理。隨著選煤技術(shù)的日趨成熟，分流設(shè)備的選用、分流位置的選擇、分流量的控制必將越來越先進、成熟。

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Study on the technique for the split-flow of circulating medium suspension in dense medium separation plant

LI Hai-jun1,2, FENG De-shan3

(1. Tangshan Research Institute Co., Ltd., China Coal Technology and Engineering Group, Tangshan, Hebei 063012, China; 2. Hebei Province Coal Preparation Engineering & Technology Research Center, Tangshan, Hebei 063012, China; 3. Jixi City Didao Coal Preparation Plant, Jixi, Heilongjiang 158159, China )

For a heavy medium coal preparation plant, the stability of circulating medium suspension exerts a great impact on the quality of products, and it is found that the stability of the medium suspension is largely governed by the content of coal slime in suspension. In order to maintain the stability of medium suspension, it is usually required to make a divided flow of the suspension for reducing the amount of coal slime contained in it. Based on the result of study made on the splitting effect and split flow calculation, the paper presents a brief account of the causes for the appearance of “false density” and the countermeasures in field operation, and elaborates on the layout and selection of the splitter box, so as to provide some reference helpful to the management of splitting of medium suspension in plant.

heavy-medium coal separation plant; circulating medium suspension; coal slime; flow splitting

1001-3571(2016)05-0100-04

TD942

A

2016-10-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.027

李海軍(1981—)，男，黑龍江省明水縣人，高級工程師，從事選煤工程設(shè)計與重介選煤方面的研究工作。

E-mail：haijun0567@163.com Tel：13754506921

李海軍，馮德山. 重介選煤廠循環(huán)懸浮液分流技術(shù)研究[J]. 選煤技術(shù)，2016(5)：100-103.