選煤廠干擾床分選機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用效果研究

田盼盼

（山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責(zé)任公司，山西 晉城048200）

引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，煤礦領(lǐng)域也得到了很好的發(fā)展，在這樣的背景下，我國(guó)選煤技術(shù)水平也在快速發(fā)展[2]。選煤技術(shù)由傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)變成為個(gè)性化發(fā)展，例如煤泥浮選技術(shù)、重介旋流器分選技術(shù)等選煤技術(shù)，并在實(shí)踐應(yīng)用中取得了良好的效果[3-4]。在選用不同的設(shè)備實(shí)現(xiàn)上述選煤工藝時(shí)，設(shè)備的種類不同、性能不同，導(dǎo)致最終的選煤結(jié)果和效率存在較大差異[5]。如果設(shè)備選擇不合理，導(dǎo)致的結(jié)果就是選煤廠的生產(chǎn)成本高、能源消耗大，限制選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提升。粗煤泥分選技術(shù)目前相對(duì)成熟，基于干擾床分選機(jī)實(shí)現(xiàn)該工藝表現(xiàn)出了很好的效果[6]。

1 選煤廠概況

某選煤廠設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力為每年3 Mt，選煤廠在設(shè)計(jì)投產(chǎn)階段并沒(méi)有使用干擾床分選機(jī)設(shè)備。粒度在0.5～1 mm的物料通過(guò)無(wú)壓三產(chǎn)品重介進(jìn)行分選，粒度在0.5 mm以下的物料通過(guò)浮游選煤工藝進(jìn)行分選。但最近幾年以來(lái)，煤礦原料中末煤含量在逐漸提升，使得粒度不超過(guò)1 mm的煤礦物料比例達(dá)到了30%左右，嚴(yán)重影響了無(wú)壓三產(chǎn)品重介分選質(zhì)量和效果，粗煤泥并沒(méi)有得到充分利用，分選中使用的介質(zhì)增多，使得選煤廠生產(chǎn)成本增高，對(duì)選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益造成了非常不利的影響。為了改變上述的不利局面，近年來(lái)對(duì)選煤廠中的工藝和設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)改造，從國(guó)外引進(jìn)了先進(jìn)的干擾床分選機(jī)設(shè)備投入使用，顯著降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)備的故障率較低，分選效果和質(zhì)量都得到了很好的改善。

2 干擾床分選機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程分析

2.1 干擾床分選機(jī)基本結(jié)構(gòu)

如圖1所示為干擾床分選機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出，干擾床分選機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，由多個(gè)結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。該設(shè)備可以根據(jù)選煤廠實(shí)際情況對(duì)分選密度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)低密度分選。干擾床分選機(jī)生產(chǎn)成本較低，且在廠房中占據(jù)的空間較小。

圖1 干擾床分選機(jī)基本結(jié)構(gòu)

干擾床分選機(jī)在工作時(shí)，從底部上升水流管通入水流，從入料井中投入物料。設(shè)備基本工作原理是利用入料中不同物質(zhì)的密度差異，使得其在上升水流的干擾作用下具有不同的沉淀特征和規(guī)律，最終實(shí)現(xiàn)分選。如果物料中包含的物質(zhì)密度相對(duì)較大，其下降速度大于水流上升速度時(shí)，這部分物質(zhì)最終會(huì)沉入設(shè)備底層，然后從底流排放口流出，形成尾礦。當(dāng)物質(zhì)下降速度與水流上升速度相同時(shí)，會(huì)在干擾床分選機(jī)的下部位置構(gòu)建分選床層，物質(zhì)在設(shè)備內(nèi)部保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)物質(zhì)下降速度比水流上升速度相對(duì)較小時(shí)，物質(zhì)會(huì)隨著水流上升至設(shè)備的頂層，從溢流槽中流出，得到的是精礦。基于以上操作可以實(shí)現(xiàn)煤礦中不同物質(zhì)的有效分離，具有很高的工作效率。

2.2 干擾床分選機(jī)的工作流程

水流在持續(xù)壓力作用下，從上升水流管中進(jìn)去設(shè)備，并通過(guò)洗水分配室進(jìn)行分配，使得水流能夠均勻地作用在擾動(dòng)板中。煤礦物料從入料井中投入，在重力作用下發(fā)生下沉，物料中包含的物質(zhì)具有不同的密度，物質(zhì)密度越大其下沉速度越快。相反的，物質(zhì)密度越小，其下沉速度也越小。在上升水流的作用下，物料中包含的不同密度物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)分層。密度較小的物質(zhì)從設(shè)備上層的溢流槽中流出，而密度較大的物質(zhì)則沉入設(shè)備底部從底流排放口流出。設(shè)備內(nèi)部設(shè)置有密度傳感器，作用是對(duì)設(shè)備內(nèi)的物質(zhì)密度進(jìn)行檢測(cè)。傳感器與PID控制器直接連接，檢測(cè)結(jié)果直接輸入到控制器中進(jìn)行分析處理。如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)的物質(zhì)密度超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)定的閾值，控制器下達(dá)指令將底流排放閥開(kāi)啟，將高密度物質(zhì)排出，此后設(shè)備內(nèi)的物質(zhì)密度降低，閥門關(guān)閉。

基于以上分析可知，干擾床分選機(jī)的分選效果主要受到三方面因素的影響。第一，煤礦物料密度。大量的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都表明，入料的粒度控制在0.25～1 mm范圍內(nèi)，即入料粒度最大值和最小值之間的比例為4:1時(shí)，可以取得較好的分選效果。當(dāng)入料粒度范圍太大時(shí)，精礦可能會(huì)受到尾礦的污染，使精礦純度降低。第二，煤礦物料濃度。干擾床分選機(jī)的分選效果會(huì)在很大程度上受到入料濃度的影響，如圖2所示為不同的入料濃度時(shí)對(duì)應(yīng)的分選效果。第三，上升水流的速度和流量。上升水流的速度和流量會(huì)對(duì)設(shè)備的分選效率產(chǎn)生重要影響，在實(shí)踐中如果水流濃度太大時(shí)，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)添加水流實(shí)現(xiàn)對(duì)濃度的稀釋，水的濃度控制在25 g/L時(shí)最優(yōu)。

圖2 入料濃度對(duì)產(chǎn)品灰分和分選效率的影響情況

3 干擾床分選機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用效果研究

3.1 升級(jí)改造后的粗煤泥分選系統(tǒng)

如圖3所示為升級(jí)改造后的粗煤泥分選工藝流程簡(jiǎn)圖。在原有的分選工藝中，粗煤泥分選機(jī)得到的物料直接進(jìn)入干擾床分選機(jī)，但內(nèi)部包含有很多粒度不超過(guò)0.35 mm的細(xì)煤泥，會(huì)降低干擾床分選機(jī)的工作效率。為解決該問(wèn)題，在物料進(jìn)入干擾床分選機(jī)前，首先利用分級(jí)旋流器對(duì)其進(jìn)行處理，通過(guò)這樣的方式降低了物料中粒度不超過(guò)0.35 mm的細(xì)煤泥含量，使得進(jìn)入干擾床分選機(jī)的物料濃度和粒度都相對(duì)更加穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)干擾床分選機(jī)處理后尾流作為尾礦排掉，溢流進(jìn)一步通過(guò)弧形振動(dòng)篩進(jìn)行處理后可以得到精礦。上述的粗煤泥分選系統(tǒng)與傳統(tǒng)的工藝相比較而言存在顯著的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一，浮選的入料量得到了有效的降低；第二，有效降低了生產(chǎn)成本，提升了生產(chǎn)效率，達(dá)到了節(jié)能減排的效果。

圖3 選煤廠干擾床分選機(jī)粗煤泥分選工藝簡(jiǎn)圖

3.2 干擾床分選機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用效果

3.2.1 精煤產(chǎn)率得到顯著提升

選煤廠中干擾床分選機(jī)設(shè)備在安裝調(diào)試完成投入使用后，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)對(duì)精礦和尾礦相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，在入料粒度為0～1.5 mm，灰分為20.47%的情況下，得到的尾礦產(chǎn)率和灰分分別為20.68%和58.33%，精礦產(chǎn)率和灰分分別為79.32%和12.13%。干擾床分選機(jī)的使用使得選煤綜合效率達(dá)到了93.98%，不完善度I值為0.14。以上數(shù)據(jù)表明干擾床分選機(jī)工藝的使用，使得選煤廠的工藝達(dá)到了非常高的水平。

對(duì)精礦中的粒級(jí)進(jìn)行進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，粒級(jí)在0.125～0.5 mm的物料比例為44.5%左右，說(shuō)明干擾床分選機(jī)設(shè)備對(duì)于粒級(jí)在0.125～0.5 mm的物料具有非常高的回收效果，使得浮選系統(tǒng)的回收壓力得到了有效緩解。精礦產(chǎn)品的灰份大約在12%～13%左右，對(duì)精礦產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)基本沒(méi)有影響。尾礦產(chǎn)品中的灰分超過(guò)60%且保持穩(wěn)定，表明干擾床分選機(jī)具有相對(duì)較好的分選效果。

3.2.2 取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益

選煤廠對(duì)粗煤泥分選系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，在物料進(jìn)入干擾床分選機(jī)前利用分級(jí)旋流器進(jìn)行預(yù)處理。使得重介系統(tǒng)中的煤泥量降低，分選效果更好，降低了中煤的損失，選煤過(guò)程中的介質(zhì)使用量減少了很多。干擾床分選機(jī)的使用使得分選精度得到顯著提升，降低了粗精煤泥的浪費(fèi)現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)初步統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行升級(jí)改造后，選煤廠中每年增加生產(chǎn)的精煤數(shù)量約為3萬(wàn)t，精煤的價(jià)格按照950元/t進(jìn)行計(jì)算，則可以為選煤廠增加大約2 850萬(wàn)元的收益。介質(zhì)的使用方面，以每分選1 t原煤減少1 kg介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)選煤廠每年入選的原煤為300萬(wàn)t，介質(zhì)價(jià)格按照640元/t計(jì)算，則可以計(jì)算得到選煤廠每年可以節(jié)約的介質(zhì)費(fèi)用為192萬(wàn)元。此外，干擾床分選機(jī)的使用還有效降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。基于上述分析可知，干擾床分選機(jī)在選煤廠中的實(shí)踐應(yīng)用為煤礦企業(yè)創(chuàng)造了非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

選煤廠中的粗煤泥處理工藝會(huì)對(duì)選煤效率和質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，目前不管是選煤廠還是科研單位都非常重視對(duì)粗煤泥處理工藝的分析和研究。干擾床分選機(jī)是當(dāng)前階段比較先進(jìn)的選煤設(shè)備，該設(shè)備的選用能夠顯著改善粗煤泥分選工藝，以及有效提升選煤效率和質(zhì)量?；诒疚姆治?，干擾床分選機(jī)在選煤廠中的實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果發(fā)現(xiàn)，精煤的產(chǎn)量和質(zhì)量均有了顯著提升，質(zhì)量達(dá)到了先進(jìn)水平，為選煤廠創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。