微山金源煤礦重介選煤工藝選擇分析

侯毓昆

(山西陽泉煤業(yè)集團有限責任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

微山金源煤礦所開采的原煤質(zhì)地優(yōu)良，非常適用于煉焦。但鑒于開采過程中原煤中混入的矸石較多，需要對開采原煤進行洗選，將矸石去除，從而使洗精煤符合煉焦用煤的要求，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前選煤的方法主要有跳汰選煤和重介質(zhì)選煤2大類，本文主要對選煤工藝進行分析。

1 常見的選煤工藝

1.1 跳汰選煤

跳汰選煤法應(yīng)用的是物理學中的密度原理。將原煤投入到篩面上，連續(xù)進行規(guī)律性運動，在沖水、水平流動的聯(lián)合作用下，密度不同的物質(zhì)實現(xiàn)了漸漸分層，矸石等大密度雜質(zhì)往往居于下部，上部則為精煤，以此實現(xiàn)選煤。目前來看，跳汰選煤法按介質(zhì)不同可分為干法和濕法2種，入料的密度、粒度、水流作用等對跳汰選煤工藝會產(chǎn)生影響，因此跳汰選煤法的工作效率、處理效果往往存在較大的變化。此外，還有風力跳汰選煤法，一般應(yīng)用在缺水地帶或者寒冷地帶。跳汰選煤法主要用于塊煤的洗選。

1.2 重介選煤

重介質(zhì)選煤也稱重介選煤，其應(yīng)用的基本原理是阿基米德原理。實際操作中，選取密度較大的液體作為介質(zhì)，該液體密度大于精煤，小于矸石，將原煤投入液體中后，矸石會沉入水底，精煤則漂浮在水上，分別進行收集處理即可。重介選煤的關(guān)鍵是介質(zhì)，在該工藝的發(fā)展歷程中，常用的介質(zhì)是Fe3O4，密度4.5 kg/cm3。

2 金源煤礦重介選煤工藝

2.1 基本流程

微山金源煤礦原煤質(zhì)地較為優(yōu)良，但由于矸石較多，需要進行篩選，由于跳汰選煤法控制上存在一定難度，而且對精煤的回收率較低，重介選煤法在微山金源煤礦較為適用。近年來，選煤工藝簡化、耐磨材料出現(xiàn)，高效磁選機和自動控制技術(shù)的應(yīng)用都為重介選煤法的進一步優(yōu)化提供了支持，目前微山金源煤礦應(yīng)用重介淺槽選煤法可將分選下限降低至0.25 mm的水平，即直徑為0.25的精煤可以得到分選。效率方面，應(yīng)用重介選煤法的情況下，微山金源煤礦的分選效率達到97%的平均水平，精煤損失率顯著減少。

微山金源煤礦應(yīng)用重介淺槽選煤法的基本流程是，對開采原煤的質(zhì)量進行分析調(diào)查，了解精煤平均密度和矸石平均密度，建立機械化的生產(chǎn)流水線，在了解精煤和矸石密度的情況下，選取合適密度的Fe3O4重介質(zhì)液體較為關(guān)鍵。整個生產(chǎn)線的構(gòu)成包括入料口、出煤口、矸石口、重液篩選槽、智能控制中心、機械推動設(shè)備6個主要部分。實際工作時，先將重介質(zhì)液體注入重液篩選槽，要求注液面高度在400 mm以上，之后將未經(jīng)篩選的原煤從入料口投入重液篩選槽，先由其制動反應(yīng)，5 min后，通過機械推動設(shè)備對反應(yīng)槽中的矸石和精煤進行勻速緩慢攪動，將被擠壓的精煤和混雜在精煤中的矸石分離出來，攪動需持續(xù)進行5～10 min，直到矸石層不再有精煤浮出、精煤層不再有矸石掉落，則分離完成。之后由機械推動設(shè)備對精煤進行收集，從精煤口推出，矸石層也以相同方式進行處理。智能控制中心負責檢測重液質(zhì)量，在分離完成、處理完成后下達指令，并將相關(guān)信息以數(shù)字化的形式顯示出來，供人員進行后續(xù)操作。一輪篩選結(jié)束后，智能設(shè)備對重液質(zhì)量進行監(jiān)測，判斷其是否可以繼續(xù)應(yīng)用，如果重液中雜質(zhì)較少，則繼續(xù)應(yīng)用；反之則由人工進行精處理，將雜質(zhì)去除再進行循環(huán)操作[1]。重介質(zhì)分選的基本原理如圖1所示。

圖1 重介淺槽分選基本原理圖

2.2 非脫泥處理

對于中介選煤是否應(yīng)進行脫泥，業(yè)界曾廣泛地討論過，目前國際上0.5 mm粒級分選工業(yè)和技術(shù)均達不到理想效果，部分廠礦因此采用1.4 mm、0.75 mm篩縫進行脫泥處理，這降低了工作的效率。目前微山金源煤礦應(yīng)用重介選煤法時，不進行脫泥。為滿足重介旋流器工作要求，要求重懸浮液固體體積濃度至少達到15%的水平，且不高于35%，不同密度懸浮液中，煤泥的含量標準也不盡相同，相關(guān)標準水平見表1。

表1 懸浮液中煤泥含量允許值

微山金源煤礦應(yīng)用重介選煤法時，針對煤質(zhì)特性已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)低密度懸浮液高密度排矸，所用懸浮液的密度往往在1.4～1.5 kg/L之間，排矸工作可以在此密度下進行，脫泥工作實際上已經(jīng)沒有必要。而且脫泥工藝耗工耗時，會大大增加成本。

3 重介質(zhì)旋流器

微山金源煤礦應(yīng)用重介選煤法時，所用重介質(zhì)旋流器規(guī)格較大、效率高、流程自動化，其分選密度可調(diào)節(jié)性性能也較為優(yōu)良，部分學者認為微山金源煤礦所用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在進行分選密度可調(diào)節(jié)工作時不如兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。

三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選密度可調(diào)節(jié)工作與兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選密度可調(diào)節(jié)工作存在理論上的區(qū)別，但這種區(qū)別在實際工作中并不明顯。有觀點認為：兩段兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器排矸段的分選密度不受精煤段的影響，可任意調(diào)節(jié)。但忽略了一個十分重要的問題：磁選機精礦懸浮液的密度只有2.0～2.1 kg/L，高密度懸浮液的制備、特別是維持非常困難，密度一般低于1.6 kg/L，很難達到1.75 kg/L。如淮南礦業(yè)集團各選煤廠多為1.5～1.6 kg/L；神華集團保德選煤廠為1.45 kg/L，石圪臺選煤廠為1.43～1.6 kg/L。因此，當分選密度>1.6 kg/L，特別是>1.7 kg/L時，兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器幾乎無法做到，更談不上“可調(diào)節(jié)性”，欲想杜絕矸石帶煤，必須采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。相關(guān)人員進行了試驗，利用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器一段旋流器對懸浮液的濃縮作用，大幅度提高進入第二段旋流器的介質(zhì)密度，以1.4 kg/L左右低密度懸浮液系統(tǒng)完成2.1 kg/L以上的高密度排矸任務(wù)，效率較兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器幾乎相當[2]。

關(guān)于對中煤和矸石量含量的適應(yīng)性。有觀點認為，兩產(chǎn)品旋流器處理量不受中煤和矸石量的制約，實踐證明此觀點是不正確的。三產(chǎn)品旋流器類似于帶拖掛車廂的卡車，把拖掛車廂摘掉單獨裝載并不能增加容量。只要三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器第二段結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計適用于所選煤質(zhì)，處理量與兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器無異，這早已被通化礦業(yè)集團砟子礦等眾多選煤廠的生產(chǎn)實踐證明。為了保證高密度的工作懸浮液非磁性物含量不超限，排矸用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選前必須脫泥，劣勢更為明顯。另外，目前微山金源煤礦煤質(zhì)好，一旦煤質(zhì)發(fā)生變化時兩產(chǎn)品旋流器無法適應(yīng)煤質(zhì)差的情況。

4 結(jié)語

選煤的2個主要方法是跳汰選煤法和重介選煤法，重介選煤法更能滿足微山金源煤礦選煤的需要，可以顯著提升工作效率；針對煤質(zhì)特性可采用非脫泥處理。此外，微山金源煤礦使用的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器較兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器也更為適用。