三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器優(yōu)化改進

陳 文

（西山煤電（集團）有限公司東曲選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

某選煤廠為設計能力達2.4×106t/a的礦井型煉焦煤選煤廠。在建廠時考慮到原煤煤質(zhì)特點和產(chǎn)品的結構要求，使用0～50 mm粒級原煤不脫泥無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選與煤泥浮選聯(lián)合的工藝。該廠的主產(chǎn)品是1/3焦精煤（粒度為0～50 mm，灰分不大于50%），副產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)動力煤。該廠加工的原煤全部來自于某礦。該礦由于采取礦井煤層持續(xù)開采戰(zhàn)略，對不同煤質(zhì)煤層進行混采，使得產(chǎn)出的原煤煤質(zhì)經(jīng)常變化，不利于原煤的洗選。在此情況下，該選煤廠的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的處理能力和分選能力不能滿足生產(chǎn)需要。

1 三產(chǎn)品重介旋流器存在問題

該礦采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進行原煤的清洗，該設備分為兩段，一段的直徑為120 cm；二段的直徑為85 cm。由于進行清洗的原煤煤質(zhì)在不斷變化，由易選煤變?yōu)闃O難選煤，送入原煤中的矸石和中煤比例也大幅增加，旋流器的處理原煤的速度急劇下降，進而影響到了洗選系統(tǒng)。

1）原煤處理的速度急劇下降。由于送入的原煤來自于兩個不同的煤層，因此原煤的煤質(zhì)變化也較大，會對重介質(zhì)旋流器處理原煤的能力造成影響。三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器洗選能力與入選原煤中精煤產(chǎn)率呈正比例關系。如表1所示，為三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器針對不同煤質(zhì)原煤的洗選能力。通過表1可發(fā)現(xiàn)，該選煤廠在入選煤質(zhì)降低后，產(chǎn)量由最初的290～300t/h降低至190～210 t/h。說明三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器無法滿足目前的要求，制約了選煤廠的生產(chǎn)效率。

2）三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器產(chǎn)品質(zhì)量波動大。根據(jù)該選煤廠2017年8月的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：當月生產(chǎn)中煤帶精煤的損失超過20%，并且損失量波動較大，中煤的灰分達到30%，矸石帶煤的平均損失超過10%，最高達到45%，導致大量的原煤被損失。

表1 不同煤質(zhì)原煤的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器洗選能力表

3）三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選精度過低。該旋流器一段分選精度偏差為0.050 kg/L，分選效果正常，二段的偏差達到了0.150 kg/L，分選精度過低，而且該旋流器在分選時的數(shù)量效率僅為90.8%，表明大量的原煤被損失。

2 三產(chǎn)品重介旋流器出現(xiàn)問題的原因

旋流器二段的處理能力不足是導致該三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器處理能力下降的直接原因，而旋流器的一、二段處理能力與進入的原煤質(zhì)量有著直接關系[1]。一方面由于送入該選煤廠的原煤中輕、重產(chǎn)物比例失調(diào)，另一方面是旋流器一段與二段連接管管徑過小，導致在分選時部分經(jīng)過一段分選后的煤與矸石未能進入二段，而直接成了溢流，造成分選出來的精煤質(zhì)量下降，以及質(zhì)量波動較大，對生產(chǎn)調(diào)節(jié)造成影響。并且旋流器處理質(zhì)量較低的原煤的能力明顯低于處理優(yōu)質(zhì)原煤的速度，為減少分選過程中矸石帶煤的損失，考慮到原煤中的中煤和矸石的含量增加，所以將旋流器處理原煤的速度由處理最初的290～300 t/h下調(diào)至190～210 t/h，生產(chǎn)速度嚴重下降，導致該選煤廠的產(chǎn)量下降。因此，必須對三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的結構和配套工藝進行優(yōu)化。

3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器優(yōu)化

針對該選煤廠的實際情況，提高三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的處理速度和分選精度可從旋流器的一、二段尺寸改造入手。在對旋流器進行改進后，還要結合該選煤廠入選原煤的質(zhì)量和設備工藝進行配套優(yōu)化[2-3]。如對改進后的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的中心管、底流口等結構和供介壓力、懸浮液黏度等工藝參數(shù)進行對應的調(diào)整[4-5]。進行的改進措施如下。

1）將旋流器二段的直徑由85 cm擴大到90 cm，對應的擴大旋流器連接一段和二段的兩節(jié)管的直徑，通過此改進增大中煤和矸石的通過速度，同時減少中煤和矸石落入產(chǎn)品中。

2）在旋流器的二段設計一個溢流出口改成45 cm×45 cm的矩形，以增加中煤的流量，并且還能使高速旋轉(zhuǎn)的物料順著切向排出。

3）將旋流器一段的溢流口直徑從40 cm縮小到35 cm，使更多的懸浮液進入旋流器，給旋流器二段提供足夠的分選壓力。

4）對旋流器二段錐比從原來的0.259調(diào)整到0.247，具體操作為保持溢流口直徑不變，將旋流器底口直徑設為22 cm，使旋流器二段的分選密度提高，選出純度更高的矸石，減少矸石帶煤的損失。

5）將旋流器的二段錐角從20°調(diào)整到25°，以增強旋流器二段中重介質(zhì)懸浮液的濃縮效果，使二段的分選密度得到提高，減少矸石帶煤的損失。

6）將旋流器的供介壓力設為0.30 MPa，并適當提高重介質(zhì)懸浮液的黏度，控制懸浮液中泥煤的占總固體含量的20%。

7）在保持旋流器一段口徑不變的基礎上增大二段口徑的直徑，使旋流器的二段與一段口徑之比從0.70增加到0.74，以增強旋流器二段的處理能力。

4 現(xiàn)場應用效果

2017年10月，將優(yōu)化后的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進行現(xiàn)場安裝，在調(diào)試完成后投入工業(yè)使用，在半年的使用中沒有出現(xiàn)任何故障。通過表2可知，優(yōu)化之后的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選能力與效果得到了顯著提高。設備的處理能力由原來的190～210 t/h增大到了280～290 t/h。而且洗選效果得到明顯提高，中煤帶精煤率從20.2%降低到了2%，將矸石帶煤率控制在了0.7%。設備的分選精度也得到了提高，一段偏差降低了40%，二段偏差降低了83.3%。洗選效率提高了5個百分點。經(jīng)過對三產(chǎn)品介質(zhì)旋流器進行優(yōu)化，該選煤廠每年可以增加2 800余萬元的經(jīng)濟效益。

表2 優(yōu)化后的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器洗選能力表

5 結論

根據(jù)導致選煤廠三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器洗選能力下降的根本原因，對旋流器的一、二段連接管進行擴大，并在二段設計一個溢流出口，可以增大洗選時中煤和矸石的通過速度，避免溢流對產(chǎn)品造成污染導致產(chǎn)品質(zhì)量降低，并將配套的供介壓力、重介質(zhì)懸浮液的黏度和懸浮液中泥煤的含量進行調(diào)整，提高旋流器的分選精度。通過這一系列的優(yōu)化設計，克服了因入選原煤質(zhì)量降低導致的三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器處理能力下降、原煤損耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不高的問題，提高了該選煤廠的經(jīng)濟效益，也為其他選煤廠對三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進行優(yōu)化改造提供了借鑒。