大型噴射式浮選機及其聯(lián)合工藝在選煤廠的應(yīng)用

王恩生

(淮南礦業(yè)集團選煤分公司 潘集選煤廠，安徽 淮南 232000)

潘一東煉焦煤選煤廠于2014年2月底全部改造完成，采用的選煤工藝為無壓三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥重介+煤泥浮選聯(lián)合工藝。設(shè)計之初根據(jù)煤質(zhì)情況充分考慮到入洗原煤煤泥含量大、矸石泥化嚴(yán)重的特點，其浮選系統(tǒng)采用了浮選入料脫泥池降低入浮礦漿灰分；霧化跌落式礦漿預(yù)處理器配合浮選機使用，可降低浮選藥劑消耗；采用大型噴射式浮選機(型號為FJCA36-4)作為煤泥浮選主要設(shè)備，其處理能力大，浮選效果好。正式投產(chǎn)后，通過不斷尋優(yōu)試驗及改造，現(xiàn)浮選系統(tǒng)運行良好，取得了可觀的經(jīng)濟效益。

1 浮選入料脫泥池

1.1 設(shè)備簡介

脫泥池工作原理：浮選入料煤漿(粒度小于0.5 mm)沿池體縱向均勻給入脫泥池中下部，形成上升水流，通過垂直管束狀整流區(qū)，將紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?，使得上升水流調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)。礦漿中的顆粒按其干擾沉降末速進行水力分級，攜帶細泥的上升水流漫入池面的各溢流槽并匯集于側(cè)壁的集水槽內(nèi)排出，脫泥池的底流由浮選入料泵輸送到浮選作業(yè)，入料泵電機設(shè)有變頻調(diào)速器，通過對變頻器頻率的調(diào)節(jié)，可以改變底流排放，并可控制溢流量及煤泥水中細顆粒分級粒度，將分級的高灰細泥漂出，從而達到降低浮選入料礦漿灰分的目的。脫泥池結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 浮選入料脫泥池結(jié)構(gòu)示意

1.2 存在的問題及解決辦法

1.2.1 脫泥池溢流不穩(wěn)，時有時無

原因分析：

(1)精煤磁尾桶存在打空現(xiàn)象；

(2)脫泥池來料變化后，底流泵頻率未及時調(diào)整。

解決辦法：

(1)控制精煤磁尾桶出料閥門及磁尾泵頻率，保證其不打空；

(2)提高崗位司機技能，讓其根據(jù)脫泥池來料大小，提前做出預(yù)判，及時調(diào)整底流泵頻率。

1.2.2 脫泥池溢流中低灰粒級含量過大

對脫泥池溢流進行小篩分(底流泵頻率45 Hz，雙系統(tǒng)處理量810 t/h，全入洗潘一東礦井煤)試驗，數(shù)據(jù)如表1。由表1可知，溢流中大于0.045 mm含量為18.17%，灰分為11.64%，說明溢流中存在大量低灰粒級損失。

表1 脫泥池溢流小篩分試驗

對脫泥池溢流槽北端和南端溢流進行小篩分試驗(底流泵頻率44 Hz)，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 脫泥池南、北端溢流小篩分試驗

由表2可見，北端溢流灰分低于南端，進而導(dǎo)致脫泥池溢流中低灰粒級損失偏大。

解決辦法：一是在入料管頂端增加透氣帽，排出入料煤漿中攜帶的大量氣體；二是在脫泥池上方入料管處增設(shè)φ101.6 mm的下料細管共15處，在下料細管上增加蝶閥，通過調(diào)節(jié)各蝶閥開度，使煤漿沿脫泥池入料端全斷面均勻下料；三是對溢流槽體進行南北方向找平。

1.3 脫泥池最佳運行參數(shù)確定

脫泥池運行參數(shù)主要指底流泵頻率及決定是否漂泥的入浮礦漿臨界灰分，通過此兩項運行參數(shù)的尋優(yōu)試驗來確定最佳數(shù)值，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下確保浮選精煤產(chǎn)率最大化。下面通過脫泥池改造后相關(guān)試驗對比得出最佳運行參數(shù)。

1.3.1 試驗條件

試驗時潘一東選煤廠主要入洗潘一東本井原煤，雙系統(tǒng)處理量為800 t/h，已進行相關(guān)改造。

1.3.2 試驗數(shù)據(jù)

變頻狀態(tài)下，底流泵頻率分別在44 Hz、45 Hz 及46 Hz時進行試驗，結(jié)果分別見表3～表5；工頻狀態(tài)下，在頻率為49 Hz狀態(tài)下進行試驗，結(jié)果見表6。

表3 變頻狀態(tài)下底流泵頻率為44 Hz時的試驗分析

表4 變頻狀態(tài)下底流泵頻率為45 Hz時的試驗分析

表5 變頻狀態(tài)下底流泵頻率為46 Hz時的試驗分析

表6 工頻狀態(tài)下底流泵頻率為49 Hz時的試驗分析

注：頻率為47 Hz時，基本無溢流；頻率為43 Hz時，出現(xiàn)漫流。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

由表3、表4、表5得到表7：

由表3、表4、表5可知：小篩分均方差(分級設(shè)備評判標(biāo)準(zhǔn)計算所得)分別為1.02、1.77、2.93，均小于臨界值3，數(shù)據(jù)合格。頻率為44 Hz、45 Hz、46 Hz時，溢流中大于0.045 mm粒級含量分別為17.83%、14.00%、12.24%，灰分分別為11.63%、10.22%、9.11%，說明使用脫泥池有低灰粒級損失。

表7 試驗綜合表

由表7可知：底流灰分與底流中小于0.045 mm含泥量成正比關(guān)系，脫泥池底流中小于0.045 mm含量對浮選抽出率有影響。隨著底流泵頻率的增加，頻率為46 Hz時，底流產(chǎn)率出現(xiàn)異常，說明該脫泥池存在紊流現(xiàn)象，仍需進行改造。當(dāng)入料灰分不大于32.1%時，使用脫泥池的整體回收率略低于停用脫泥池。當(dāng)入料灰分不小于32.1%時，使用脫泥池的整體回收率略高于停用脫泥池。

1.3.4 最佳頻率的選擇

以表7中入料灰分(底流泵頻率為46 Hz，回收率為45.84%)為橫坐標(biāo)，回收率為縱坐標(biāo)，繪得圖2。

圖2 脫泥池入料灰分與回收率的關(guān)系

由圖2可知：當(dāng)脫泥池入料灰分不小于32.1%時，建議使用脫泥池?？紤]到浮選入料灰分對浮選回收率有影響，故以降灰率為評判標(biāo)準(zhǔn)確定底流泵最佳頻率，由表3、表4、表5得到表8。

表8 頻率與降灰率對比

由表8分析可知，日常生產(chǎn)底流泵常用的頻率44 Hz、45 Hz、46 Hz相比較而言，頻率為45 Hz時最佳，其降灰率最高。

2 霧化跌落式礦漿預(yù)處理器(FCA2800型)

2.1 設(shè)備簡介

工作原理：壓縮空氣以一定的壓力(大于0.1 MPa)經(jīng)管路進入風(fēng)動噴射式霧化器中，然后經(jīng)噴嘴高速噴出，在噴射室內(nèi)產(chǎn)生負壓，形成抽吸作用；添加到加藥漏斗中的浮選藥劑被快速吸入，被噴射氣流沖擊切割，充分霧化，并很好地在箱體上部擴散。經(jīng)稀釋的入浮煤漿通過入料箱分配到箱體上部兩側(cè)的溢流槽內(nèi)，沿槽寬呈“瀑布”狀溢流，在瀉落過程中與霧狀浮選劑相遇接觸，另有一部分霧滴靠自重直接降落在第一層上滑板上；混有浮選劑的煤漿通過上、下滑板的坎條，連續(xù)躍起和跌落，使得煤漿與浮選劑霧滴反復(fù)混合，直至從箱體底部排出進入浮選機。

圖3為霧化跌落式礦漿預(yù)處理器結(jié)構(gòu)示意。霧化跌落式礦漿預(yù)處理器的核心部件是風(fēng)動噴射式霧化器(見圖4)，位于箱體頂部中心位置，上端為壓縮空氣進口，側(cè)面設(shè)有加藥漏斗。

1—噴射式霧化器；2—壓縮空氣管路；3—控制閥門；4—壓力表；5—調(diào)節(jié)閥門；6—浮選劑添加管路；7—加藥斗；8—箱體；9—隔板；10—溢流槽；11—上滑板；12—下滑板；13—坎條圖3 FCA型霧化跌落式煤漿預(yù)處理器結(jié)構(gòu)示意

圖4 風(fēng)動噴射式霧化器結(jié)構(gòu)示意

2.2 存在問題及改造措施

2.2.1 存在問題

存在的主要問題：一是使用過程中加藥漏斗易出現(xiàn)漫料而影響浮選藥劑的連續(xù)性，其主要原因為帶有一定壓力的壓縮空氣經(jīng)噴嘴噴射進跌落箱后，氣體無法排出，造成箱體內(nèi)部正壓力較大，導(dǎo)致藥劑時而會漫出，以排出壓力。二是壓縮空氣來源不穩(wěn)，風(fēng)壓忽高忽低，影響霧化效果。

2.2.2 改造措施

一是對加藥漏斗漫料的改造：在箱體上方接入一路粗管道進入浮選機第一室吸氣管內(nèi)，通過浮選機循環(huán)泵開啟時吸氣管內(nèi)的負壓將箱體內(nèi)正壓力吸入到浮選機內(nèi)。

二是對壓縮空氣壓力不穩(wěn)定的改造：加強操作，及時調(diào)整閘門，使進入箱體內(nèi)的壓縮空氣壓力穩(wěn)定。

2.3 最佳運行參數(shù)確定試驗

霧化跌落式礦漿預(yù)處理器的運行參數(shù)主要是指霧化壓力。對霧化壓力進行尋優(yōu)試驗，觀察不同壓力下浮選機各室泡沫層變化情況，并采集入料、精礦、尾礦進行化驗分析，確定最佳的霧化壓力。

(1)試驗條件：選擇其中一臺一次浮選機作試驗，在試驗過程中雙系統(tǒng)處理量穩(wěn)定在800～850 t/h左右；選擇0.08 MPa、0.10 MPa、0.12 MPa、0.15 MPa 4個壓力進行試驗，每個壓力條件下采樣2 h，對每種壓力條件下采集的浮選機入料、精礦及尾礦進行化驗。

(2)試驗數(shù)據(jù)及分析：試驗數(shù)據(jù)詳見表9。

由表9可見，霧化壓力為0.12 MPa時，浮選尾礦灰分最高，可燃體回收率最高，一次浮選精煤灰分13.32%，所以0.12 MPa是最佳霧化壓力(僅針對潘一東選煤廠的FJCA-36型浮選機)。

表9 霧化壓力尋優(yōu)試驗數(shù)據(jù)

2.4 浮選藥劑消耗對比

對使用霧化跌落式礦漿預(yù)處理器進行藥劑霧化后的浮選作業(yè)及將浮選藥劑直接添加至浮選機入料泵進水管不經(jīng)霧化這兩種情況進行試驗對比，通過相同的加藥量來觀察浮選機浮選效果及浮選精礦、尾礦灰分?jǐn)?shù)據(jù)。試驗條件：混洗潘一東及潘二礦原煤，入洗比例約1∶1，處理量850 t/h，試驗過程中每小時均對入浮礦漿濃度進行檢測，基本在85 g/L左右。試驗數(shù)據(jù)列于表10。

表10 藥劑霧化與否浮選機試驗數(shù)據(jù)對比

試驗過程也出現(xiàn)了明顯不同的現(xiàn)象，當(dāng)20點切換成藥劑未經(jīng)霧化的方式后，浮選機泡沫層變差，第一室不出泡沫，尾礦跑煤嚴(yán)重，顏色發(fā)黑；當(dāng)柴油加至900 mL/min、起泡劑加至1 000 mL/min時，藥劑未經(jīng)霧化與經(jīng)過霧化的效果相當(dāng)，即未經(jīng)霧化的方式需多消耗約30%的藥劑才能與使用霧化跌落式礦漿預(yù)處理器的效果相當(dāng)。

對多加30%藥劑后兩種加藥方式進行了多次試驗，結(jié)果基本相同。以其中某一試驗舉例說明，其浮選精煤產(chǎn)率及浮選完善指標(biāo)大致相同，見表11。

由上述試驗得出結(jié)論：

(1)與FJC36-4噴射式浮選機配套的霧化跌落式礦漿預(yù)處理器的最佳霧化壓力為0.12 MPa。

(2)使用霧化跌落式礦漿預(yù)處理器能顯著降低浮選藥劑消耗，比未經(jīng)藥劑霧化方式節(jié)省30%藥劑耗量。

3 FJCA36-4大型噴射式浮選機

3.1 簡介

根據(jù)年處理能力及煤質(zhì)情況，潘一東選煤廠煉焦煤系統(tǒng)改造選用3臺型號為FJCA36-4大型噴射式浮選機作為一次浮選機，2臺作為二次浮選機。因該型號(FJCA-36)大型浮選機在淮南礦區(qū)首次使用，因此正常投產(chǎn)后對該浮選機的使用性能進行了試驗評定，其結(jié)果見表12。

表11 藥劑未經(jīng)霧化而多加30%藥劑與經(jīng)過霧化的試驗對比

表12 煤用浮選機使用效果評定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)大量試驗，選煤廠一次浮選機入料濃度平均為83 g/L，在單洗潘一東礦井煤時，煤泥可浮性為難選到極難選；當(dāng)混洗潘二礦原煤比例在1/3以上時，煤泥可浮性為中等可選，其浮選精煤數(shù)量指標(biāo)平均在91.2%，尾礦灰分平均在55%以上，浮選藥劑總耗量平均在0.92 kg/t，浮選完善指標(biāo)平均在51.3%以上，精煤灰分符合產(chǎn)品質(zhì)量要求(電耗等未進行統(tǒng)計試驗)。由此可見，淮南礦區(qū)選煤廠率先使用的FJCA36-4大型噴射式浮選機工作正常，完全滿足生產(chǎn)需要。

3.2 最佳運行參數(shù)確定試驗

循環(huán)泵壓力值是浮選最佳運行參數(shù)之一，確定過程如下：以編號為4007的一次浮選機進行試驗，試驗過程中雙系統(tǒng)處理量穩(wěn)定在800～850 t/h，選擇0.15 MPa、0.16 MPa、0.17 MPa、0.18 MPa 4個壓力進行試驗，每個壓力條件下采樣2 h，每種壓力條件下采集浮選機入料、精礦及尾礦灰分。試驗數(shù)據(jù)見表13、表14。

表13 循環(huán)泵壓力尋優(yōu)試驗

表14 循環(huán)泵壓力尋優(yōu)試驗

由表13和表14可知，在循環(huán)泵壓力為0.16 MPa下，浮選精煤產(chǎn)率和可燃體回收率最高，且明顯高于壓力為0.18 MPa時的指標(biāo)。因此可得出FJCA-36型浮選機循環(huán)泵最佳工作壓力為0.16 MPa。

4 結(jié) 論

大型噴射式浮選機(FJCA36-4)與脫泥池及跌落式霧化礦漿預(yù)處理器配合使用的聯(lián)合浮選工藝，應(yīng)用于淮南礦區(qū)選煤廠，可完全滿足生產(chǎn)需要，既能減少浮選機使用臺數(shù)、循環(huán)泵使用數(shù)量及廠房面積，又減輕了職工的勞動量，為大型煉焦煤選煤廠浮選系統(tǒng)設(shè)備選型提供了參考依據(jù)。