五溝選煤廠重介質(zhì)分選系統(tǒng)的優(yōu)化改造

王凱利

(安徽恒源煤電股份有限公司 銷售分公司，安徽 宿州 234000)

五溝選煤廠屬礦井型煉焦煤選煤廠，井田煤質(zhì)以肥煤為主。2008年8月投產(chǎn)，初步設(shè)計(jì)能力60萬t/a，采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+浮選聯(lián)合工藝流程。通過近幾年的技術(shù)改造，已升級為動篩跳汰排矸(50～300 mm)+三產(chǎn)品重介質(zhì)分選(0～50 mm)+TBS干擾分選(精煤磁尾0.2～0.5 mm)+浮選(0～0.2 mm)聯(lián)合工藝流程，核定能力150 萬t/a.

重介質(zhì)分選系統(tǒng)采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器不脫泥分選工藝，主選設(shè)備為WTMC1200/850型無壓三產(chǎn)品重介旋流器。選煤生產(chǎn)中，旋流器入料壓力穩(wěn)定在0.24 MPa，給煤量穩(wěn)定在270～310 t/h，分選出的精煤、中煤和矸石分別通過弧型篩預(yù)先處理，再進(jìn)入直線振動篩脫水脫介。隨著井下采煤機(jī)械化程度的提高和煤質(zhì)的變化，入選原煤中低粒度級別物料大幅提升，<3 mm物料產(chǎn)率超過60.00%，<0.75 mm物料產(chǎn)率超過30.00%，現(xiàn)有重選工藝明顯不能適應(yīng)礦井煤質(zhì)變化。

1 存在問題及分析

1)懸浮液煤泥含量過高，磁選機(jī)處理能力不足，生產(chǎn)效率較低。

根據(jù)該廠原煤的密度組成及產(chǎn)品要求，懸浮液分選密度應(yīng)該在1.60 g/cm3以上，分選密度越高，懸浮液中的煤泥含量就需越低。近兩年，礦井原煤<0.5 mm物料產(chǎn)率在23.42%～36.20%，出現(xiàn)合格懸浮液煤泥含量過高、懸浮液黏度增大、介質(zhì)消耗高、密度不穩(wěn)定等問題。入選原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果見表1.

表1 入選原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果表

現(xiàn)場生產(chǎn)中，為降低懸浮液中煤泥含量，降低產(chǎn)品帶介，在加大精煤弧型篩篩下水分流量的同時(shí)，加大篩面稀介段的洗滌水量，但又會造成磁選機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出流量過大，流速過快，磁選尾礦翻花，介質(zhì)流失等異?，F(xiàn)象。當(dāng)入選原煤中粉煤量進(jìn)一步提高，弧型篩將出現(xiàn)竄料或頻繁掉頭，精煤篩篩面物料運(yùn)動將出現(xiàn)糊狀流動狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)品帶介大幅提高。此時(shí)，只能降低給煤量，延長開車時(shí)間。

2)旋流器二段實(shí)際分選密度偏低，矸石帶煤量大。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，在保證精煤灰分合格的條件下，提升重介旋流器的分選密度、入料壓力等操作參數(shù)[1-2]，矸石帶煤量仍較高(-1.8 g/cm3密度級物料含量在5.00%左右)。

該廠使用的三產(chǎn)品旋流器，二段入料口為邊長180 mm的正方形，二段溢流管內(nèi)徑360 mm，長度705 mm.當(dāng)二段中心管直徑偏小時(shí)，實(shí)際分選密度變小，溢流量減少；當(dāng)二段中心管插入深度過短時(shí)，錐體與中心管末端的距離過長，被選物料的實(shí)際分選密度降低，造成矸石帶煤增多。

3)細(xì)粒級分選效果差，重介中煤帶精高。

分選的重介中煤中，<1.4 g/cm3密度級含量在13.00%～17.00%，占入選原煤的0.65%～0.85%(重介中煤占入選原煤的5.00%)；中煤弧型篩使用后期，可以從現(xiàn)場觀察到，弧型篩脫水脫介效果變差，中煤量明顯增多，洗滌后的物料呈團(tuán)狀，以細(xì)顆粒為主。正常生產(chǎn)中，對重介中煤和中煤磁選機(jī)尾礦采樣，進(jìn)行分級浮沉和小篩分試驗(yàn)，采樣條件：旋流器壓力240～250 kPa，流量280 t/h，顯示密度1.635 g/cm3.試驗(yàn)結(jié)果見表2，表3.

表2 重介中煤分級浮沉試驗(yàn)結(jié)果表

表3 中煤磁選機(jī)尾礦小篩分試驗(yàn)結(jié)果表

由表2，表3數(shù)據(jù)可知：3～50 mm粒級物料中，-1.4 g/cm3密度級含量極低(占本級的0.99%)；而<3 mm的物料，-1.4 g/cm3密度級含量極高；中煤篩篩下水中，>0.25 mm物料灰分偏低，進(jìn)入了中煤系統(tǒng)，造成精煤損失。

隨著入選原煤粒度的減小，錯(cuò)配物和可能偏差E值隨之增大，分選效果也將進(jìn)一步變差[3].而原煤中的煤泥含量決定了重介質(zhì)懸浮液的黏滯阻力，黏滯阻力會對礦粒運(yùn)動起到干擾作用，尤其是對粒度小的顆粒影響嚴(yán)重，顆粒的切向速度隨著煤泥濃度的增高而急劇減小，直接影響設(shè)備的分選效果[4].五溝礦井原煤細(xì)粒度級含量高，煤泥含量大，又采用不脫泥入選工藝，導(dǎo)致分選效果不佳，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。

2 優(yōu)化思路和方案

通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析并根據(jù)選煤設(shè)備使用現(xiàn)狀，結(jié)合選煤廠實(shí)際，提出以下優(yōu)化思路和方案：

1)取消精煤篩篩下合介段，加大合格懸浮液的凈化回收。

在308和309兩臺精煤篩的入料端，合格介質(zhì)段上方，安裝第四道洗滌水，增加篩面物料的洗滌效果和合格懸浮液的分流量，進(jìn)一步降低懸浮液中的煤泥含量和篩面精煤帶介量。通過降低合格懸浮液的黏度，提高分選效果和生產(chǎn)效率。

2)對磁選系統(tǒng)擴(kuò)能，穩(wěn)定并提高分選密度。

新增一臺精煤磁選機(jī)，并對精煤篩合格介質(zhì)段篩下水溜槽的管道進(jìn)行改造，由進(jìn)合格介質(zhì)桶改為進(jìn)新增磁選機(jī)。新增磁選機(jī)的安裝，將緩解其它磁選機(jī)的負(fù)荷，進(jìn)一步降低合格懸浮液中的煤泥含量和磁鐵礦粉的損失，提高和穩(wěn)定分選密度?？紤]到新增磁選機(jī)入料濃度過高，影響磁選機(jī)回收效率，在第四道噴水控制閥門下方的管路上，安裝三通和閥門，能夠分流清水至篩下水溜槽直接進(jìn)行稀釋。改造前后精煤篩洗滌水分布及篩下物料流向示意圖見圖1.

圖1 改造前后精煤篩洗滌水分布及篩下物料流向示意圖

3)旋流器二段結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高二段分選密度。

旋流器二段中心管的內(nèi)徑由360 mm擴(kuò)大到400 mm，中心管的插入深度由705 mm延長到1 105 mm.中心管外部與錐體內(nèi)部形成的空間變小，旋流器二段內(nèi)物料的切向速度增大，在中煤不帶矸的條件下，實(shí)現(xiàn)中煤與矸石的實(shí)際分離密度增大。調(diào)整前后旋流器二段結(jié)構(gòu)示意圖見圖2.

圖2 調(diào)整前后旋流器二段結(jié)構(gòu)示意圖

4)調(diào)整中煤弧型篩篩縫，降低中煤脫介篩上的細(xì)粒煤含量。

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，中煤弧型篩篩縫由1.3 mm調(diào)整到2.5 mm，調(diào)整后，中煤弧形篩的分級粒度將由0.7 mm左右提高到1.8 mm左右。0.25～0.7 mm物料大部分將通過精煤篩篩下水進(jìn)入TBS精選；0.7～1.8 mm物料將進(jìn)入精煤回收系統(tǒng)(中煤中0.7～1.8 mm物料灰分低、產(chǎn)率低，對精煤灰分影響不大)。篩縫調(diào)整后，中煤弧型篩竄料或頻繁掉頭問題將得到解決，中煤環(huán)節(jié)的管理難度將降低。

3 效果分析

1)合格懸浮液中的煤泥含量降低，運(yùn)行效果顯著。

隨著精煤篩面洗滌水量的增加，脫介篩篩面物料的脫介效果明顯改善；新增精煤磁選機(jī)加大了合格懸浮液的凈化，降低了其它磁選機(jī)負(fù)荷，磁選機(jī)尾礦液位不穩(wěn)或翻花現(xiàn)象得到了解決，介質(zhì)消耗下降0.3 kg/t以上；帶煤量平均提高30 t/h，同時(shí)減少了生產(chǎn)時(shí)間，降低了電耗。

2)矸石帶煤和中煤帶精等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到優(yōu)化。

矸石帶煤和中煤帶精量明顯下降。優(yōu)化后中煤、矸石浮沉試驗(yàn)結(jié)果見表4.矸石中<1.8 g/cm3密度級含量穩(wěn)定在2.00%以下；重介中煤中<3 mm細(xì)粒煤明顯減少，<1.4 g/cm3密度級含量降至6.00%～7.00%；精煤平均灰分穩(wěn)定在10.30%～10.60%，精煤合格率和穩(wěn)定率均在100%.

表4 優(yōu)化后中煤、矸石浮沉試驗(yàn)結(jié)果表

4 結(jié) 語

通過對五溝選煤廠重介質(zhì)分選系統(tǒng)的優(yōu)化改造，解決了介質(zhì)消耗高、生產(chǎn)效率低、中煤帶精高、矸石帶煤多、管理難度大等問題，提高了選煤工藝的靈活性，提高了對煤質(zhì)的適應(yīng)性。