影響無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選效果的原因及解決措施

方瑞新

(西山晉興能源公司 斜溝煤礦選煤廠，山西 呂梁 033000)

由于中國能源結(jié)構(gòu)的特點是以煤為主，在當前環(huán)保要求日趨嚴格的形勢下，煤炭的洗選加工顯得越來越重要。在現(xiàn)代化選煤工藝中，重介選煤已經(jīng)占據(jù)主導地位，尤其無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器以分選下限低、設(shè)備磨損小、易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于全國各選煤企業(yè)。

1 選煤廠概況

西山煤電集團托管的福裕選煤有限公司選煤廠于2012年建成投產(chǎn)，是一座設(shè)計能力2.25 Mt/a的煉焦煤選煤廠。主要洗選工藝(圖1)：原煤由準備車間排矸破碎，經(jīng)過脫泥后進入無壓三產(chǎn)品旋流器分選；選后精煤、中煤、矸石三種產(chǎn)品各自經(jīng)弧形篩脫介；脫介后的精煤產(chǎn)品通過直線振動篩分級，分級篩篩下物經(jīng)離心機脫水后進入精煤膠帶；中煤、矸石脫水脫介后分別由膠帶運至各倉，末煤浮選。

2 雙供介無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器存在的問題

選煤廠所用旋流器型號為3SNWX1350/950，其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。工作原理為：重介質(zhì)懸浮液沿切線方向通過雙給介入口給入一段旋流器，其中一個是穩(wěn)定的大流量入口，一個是可調(diào)節(jié)的小流量入口；同時物料通過入料彎頭進入一段旋流器的中心；在螺旋運動的懸浮液離心力場中，物料遵循阿基米德原理，輕、重產(chǎn)物得以分離[1]；物料隨重介質(zhì)懸浮液邊旋轉(zhuǎn)邊分離，精煤由一段溢流口排出，矸石和中煤在靠近一段旋流器器壁處向下旋轉(zhuǎn)進入二段；在二段旋流器中邊旋轉(zhuǎn)邊分離，中煤在旋流器中心向上旋轉(zhuǎn)從二段溢流口排出，矸石在靠近器壁處向下旋轉(zhuǎn)由底流口排出，此時完成全部分選[2]。

旋流器在運行一段時間后，通過煤質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)，滿負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)下分選效果不理想，精煤(灰分偏高)中含有少量矸石，同時矸石中帶中煤現(xiàn)象較為嚴重(見表1)。

3 選后產(chǎn)品錯配物含量偏高的原因分析

通過現(xiàn)場觀察，并在集控中心觀測生產(chǎn)過程中旋流器壓力、重介質(zhì)磁性物含量等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)旋流器產(chǎn)品錯配物含量偏高的原因主要有以下幾種。

(1)入料壓力偏低。旋流器在分選過程中會形成一個“分離錐面”，在離心力的作用下，位于“分離錐面”內(nèi)部的高密度礦粒由中心向外移動，越過“錐面”由底流口排除，反之則留在“錐面”內(nèi)部，由溢流口排出成為輕產(chǎn)物。而離心力的大小與入料壓力有密切關(guān)系，入料壓力的變化會給分選效果帶來顯著的影響，隨著入料壓力的增加，“分離錐面”更能快速形成，顆粒的分離更迅速，所以分選較為徹底[3]。當入料泵葉輪有磨損或有其他雜物進入系統(tǒng)造成入料不暢而影響入料壓力時，入料壓力偏低，“分離錐面”的形成受到影響，礦粒在分選過程中的運動行程紊亂，從而導致精煤帶矸[4]。

圖1 選煤工藝流程示意

圖2 雙供介無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)示意

(2)懸浮液穩(wěn)定性差。懸浮液穩(wěn)定性是維持自身密度不變的性質(zhì)，主要表現(xiàn)為懸浮液的密度和粘度。在一定條件下，懸浮液密度與礦粒的實際分選密度構(gòu)成一定正比例關(guān)系，入料懸浮液密度越低，重介質(zhì)用量越少，但懸浮液在旋流器中受到的濃縮作用也越強，懸浮液密度的分布越不均勻，因而導致分選效率降低[5]。懸浮液粘度隨容積濃度的增加而增加，當濃度超過臨界值35%時，粘度急劇增大，礦粒分選速率急劇降低，分選效率變差。

(3)內(nèi)部通道不暢。在旋流器工作過程中，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特性或原煤露天貯存時會混入絲質(zhì)防塵網(wǎng)等雜物，導致內(nèi)部通道部分堵塞，偶爾有片狀矸石也會卡住通道口，主要是一段到二段的通道口，直接影響一段分選效果，嚴重的情況下可能會導致重產(chǎn)物來不及由底流口排走而直接由溢流口排出。

4 解決措施

(1)在生產(chǎn)過程中如發(fā)現(xiàn)入料壓力偏低，要立即減少原煤入洗量。尤其在原煤含矸量較大時，對旋流器入料壓力影響較為明顯，而入料壓力的大小是影響旋流器分選效果的主要可調(diào)參數(shù)[6]。實驗表明，如果選煤廠所用旋流器處理量為400～600 t/h，當原煤量超過550 t/h時，壓力傳感器數(shù)值降低幅度較大，在旋流器入料口明顯能觀察到物料堆積，此時會嚴重影響物料有效分選。為了保證分選效果，在原煤含矸量較大時，減少原煤入洗量，同時適當增加合格介質(zhì)給入量。介質(zhì)泵的運行狀況對入料壓力起著決定性作用，為了保證介質(zhì)泵在最優(yōu)工況下運行，要求機修人員加強對介質(zhì)泵巡檢，按規(guī)定周期更換磨損嚴重的蝸殼、葉輪等零部件，加強清理泵殼、入料口、出料口堆積的介質(zhì)粉和雜物，確保介質(zhì)泵達到合格壓力，以保證旋流器的分選效率。

(2)懸浮液是一種不均質(zhì)的兩相系統(tǒng)，是由兩種完全不同的物質(zhì)組成的混合物[7]。為了保證水—磁鐵礦粉兩相物質(zhì)最大限度形成均質(zhì)混合物，選煤廠在原有系統(tǒng)上額外在合介桶底增加鼓風管路，同時在每次啟機前，延長鼓風時間，以保證懸浮液的穩(wěn)定性；同時定期清理桶壁淤積物料，保證懸浮液有足夠的循環(huán)空間。在煤泥含量增大時，懸浮液粘度急劇增大，會影響分選效果，可在脫泥篩上方增加一排噴水，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，適度增大噴水量，減少進入重介質(zhì)系統(tǒng)的煤泥量，以保證煤泥含量在合理范圍內(nèi)[8]。由于初始設(shè)計的介質(zhì)回收系統(tǒng)不合理，重介質(zhì)系統(tǒng)沒有設(shè)置稀介桶，分選產(chǎn)品經(jīng)過弧形篩脫介后進入振動篩，稀介質(zhì)段篩下物直接進入磁選機磁選，對磁選機入料無法調(diào)整，導致一部分稀介質(zhì)來不及磁選直接進入尾礦，磁選機回收效率降低。后經(jīng)研究，決定調(diào)整弧形篩安裝傾角，減緩其坡度；同時在篩面上安裝彈性擋皮，以延長物料透篩時間；并合理調(diào)整篩上噴水閥門開度，盡量減少進入磁選機的稀介質(zhì)，提高磁選機的回收效率。這樣既保證了合格懸浮液的密度，又降低了介耗[9]。

(3)露天貯煤場的最大缺點就是容易混入雜物，而且在手選環(huán)節(jié)很難全部去除，同時原煤中經(jīng)常含有大塊片狀矸石，當旋流器內(nèi)部耐磨襯里因為磨損不夠光滑時，絲狀雜物與片狀矸石纏繞在一起，極易堵塞旋流器管路以及一段到二段的通道，嚴重影響旋流器的分選效果[10]。此種情況嚴重時，必須停機檢修，維修人員要鉆入旋流器內(nèi)部進行清理。為減少這種事故的發(fā)生，選煤廠根據(jù)實際情況，在加強撿雜工作的同時，在旋流器入料口加裝了網(wǎng)格篦子，有效避免了雜物進入系統(tǒng)，減少了旋流器堵塞，減輕了職工的勞動強度，巡檢人員只需及時清理篦子上的雜物。

通過上述改進，減少了系統(tǒng)停機次數(shù)和時間，一定程度上降低了介耗，減輕了職工的勞動強度。煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)表明，旋流器產(chǎn)品錯配物含量偏高的問題基本得到解決(如表1)。

表1 改造前后生產(chǎn)精煤、矸石50～0.5 mm粒級浮沉實驗對比

5 結(jié) 語

(1)此次改造雖然僅是對前期設(shè)計不合理之處進行了簡單改造，但是效果顯著，投資少，見效快，不僅為企業(yè)增加了經(jīng)濟效益，而且減輕了職工勞動強度。

(2)對無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器投入使用后存在的諸多問題進行分析并采取有效措施，取得了良好效果，可對此類旋流器的大范圍推廣使用起到促進作用，且為其他同類型選煤廠進行改造提供了經(jīng)驗。