重介系統(tǒng)降低介質(zhì)消耗的措施研究

趙瑞

摘 要：重介選煤工藝由于具有分選效率高、入選粒度范圍大等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但是重介質(zhì)消耗高的問題，直接增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。本文針對(duì)官地選煤廠重介質(zhì)選煤系統(tǒng)中介質(zhì)消耗高的問題，通過設(shè)備改造，分選系統(tǒng)的升級(jí)，有效降低了重介質(zhì)選煤過程中介質(zhì)的消耗。

關(guān)鍵詞：重介質(zhì);CSS粗煤泥分選機(jī);節(jié)能降耗;工藝流程

0 引言

官地選煤廠作為官地礦配套建設(shè)的坑口型選煤廠，設(shè)計(jì)年入洗能力達(dá)300萬t，洗選工藝流程采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥浮選+尾煤壓濾的聯(lián)合工藝流程，并分別設(shè)置了準(zhǔn)備、重介分選、脫介脫水、介質(zhì)回收、浮選和煤泥分級(jí)濃縮回收等工藝環(huán)節(jié)。破碎后粒徑0～50mm的原煤采用無壓三產(chǎn)品旋流器分選出精煤、中煤和矸石;分選后的精煤經(jīng)弧形篩脫介，篩下物通過磁選機(jī)進(jìn)行回收，磁選精礦在進(jìn)入介質(zhì)桶，由于重介質(zhì)消耗平均在2.5kg/t左右，直接增加洗選成本。

而介質(zhì)損耗長(zhǎng)期以來是采用重介洗選工藝選煤廠的重要技術(shù)與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。為此，官地選煤廠采用CSS粗煤泥分選機(jī)對(duì)原粗煤泥分選系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

1 原洗選工藝介質(zhì)消耗的因素

原有工藝為不脫泥重介分選工藝，依據(jù)官地選煤廠實(shí)際煤質(zhì)資料分析，原煤中小于3mm粒度級(jí)占原煤量的20%左右，導(dǎo)致重介分選系統(tǒng)循環(huán)介質(zhì)煤泥含量大，磁選機(jī)磁輥帶泥多，系統(tǒng)介質(zhì)耗損大，產(chǎn)品帶介高，噸原煤介耗高，提高了重介生產(chǎn)成本。因原煤易泥化，存在細(xì)泥污染精煤，加大了煤泥水處理環(huán)節(jié)的處理難度。

原有重介分選系統(tǒng)懸浮液密度控制可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水閥開度自動(dòng)控制，重介分流控制采用集控手動(dòng)模式，即重介分流分流閥開度控制方式為人工手動(dòng)設(shè)定，操作員通過現(xiàn)場(chǎng)觀察來更改分流閥開度，存在操作斷續(xù)現(xiàn)象，且官地選煤廠分流懸浮液采用了通過自流直接進(jìn)入磁選機(jī)完成磁鐵粉回收和脫泥作業(yè)。這種工藝設(shè)計(jì)再加上分流人工斷續(xù)控制，導(dǎo)致磁選機(jī)入料波動(dòng)較大，介質(zhì)消耗不穩(wěn)定且偏大?，F(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)是通過較大的分流閥開度維持正常生產(chǎn)。然而這種操作過程存在一個(gè)水平衡和介質(zhì)平衡均為過平衡的現(xiàn)象。

弧形篩脫介效果差，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)精煤弧形篩更換的頻繁，弧形篩脫介效果保持不在90%以上。針對(duì)上述問題，進(jìn)行官地選煤廠煉焦煤重介分選工藝、設(shè)備及控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的改造勢(shì)在必行。通過合理的重介分選工藝設(shè)計(jì)（如淘汰跳汰工藝，實(shí)現(xiàn)原煤全重介入選），增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)代替原粗煤泥回收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重介分選密度控制中補(bǔ)水和分流自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)重介懸浮液密度設(shè)定值在線調(diào)整，弧形篩上掛防護(hù)鏈等一系列關(guān)鍵技術(shù)，以解決官地選煤廠目前面臨的困境，進(jìn)而提高選煤分選效率和經(jīng)濟(jì)效益、降低重介的介耗。

2 工藝改造分選

2.1 重介主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行改造

官地選煤廠原不脫泥入洗，0.5-50mm物料由跳汰和無壓三產(chǎn)品重介洗選，-0.5mm物料由浮選系統(tǒng)洗選，然而原煤中小于3mm粒度級(jí)占28%左右，造成系統(tǒng)煤泥含量高導(dǎo)致重選過程效率降低，介質(zhì)消耗大，同時(shí)給浮選和煤泥水處理過程帶來了巨大的壓力。

選前脫泥可為主選環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的入料條件，降低對(duì)重介分選的干擾;提高重介旋流器的入料粒度下限，提高洗選效率。粗煤泥分選工藝與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)1.0mm-0.25mm高效分選。對(duì)于粗煤泥分選方面，針對(duì)太原入洗原煤中末煤含量較高的問題，采用CSS粗煤泥分選機(jī)的分選工藝，提高粗煤泥分選效果，同時(shí)提高脫介效率，降低介質(zhì)消耗;改善進(jìn)入浮選系統(tǒng)的煤泥粒度組成，提高浮選作業(yè)的分選效率。

煤泥分選回收設(shè)備采用為一臺(tái)直徑3m的CSS粗煤泥分選機(jī)，其干煤泥處理量為60t/h。主要分選1mm-0.25mm煤泥，入料濃度一般為400g/l。CSS粗煤泥分選機(jī)的入料為原煤經(jīng)脫泥篩后脫除的0-1mm煤泥，經(jīng)濃縮旋流器濃縮分級(jí)后0.25mm-1mm進(jìn)入CSS分選系統(tǒng)進(jìn)行濃縮回收。

為此，官地礦改造重點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)有的跳汰系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，達(dá)到入洗原煤全重介洗選;同時(shí)，加裝了脫泥篩，提高分選效率，達(dá)到降低重介質(zhì)消耗目標(biāo)。

2.2 重介分選密度智能控制

官地選煤廠原重介懸液密控控制系統(tǒng)分流采用人工操控進(jìn)行補(bǔ)水，通過大分流量來保證重介懸浮液密度高于設(shè)定值，然后自動(dòng)補(bǔ)水來實(shí)現(xiàn)密度控制，其實(shí)質(zhì)是創(chuàng)造了水量和介質(zhì)的過平衡條件，導(dǎo)致進(jìn)入系統(tǒng)水量增加，同時(shí)過大分流量造成磁選機(jī)高負(fù)荷工作狀態(tài)，降低了磁選回收率，介質(zhì)消耗上升。

密度控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是輸入與輸出控制系統(tǒng)，針對(duì)密度、煤泥含量、桶位、補(bǔ)水閥開度等變量間的耦合關(guān)系，確立了補(bǔ)水采用PID控制器，分流控制由于各影響因素與分流閥開度之間難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，本研究采用最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）進(jìn)行模型建立。實(shí)現(xiàn)重介懸浮液密度的自動(dòng)控制，在實(shí)現(xiàn)密度自動(dòng)控制基礎(chǔ)上，利用智能控制方法實(shí)現(xiàn)在煤質(zhì)發(fā)生變化和波動(dòng)時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)懸浮液密度值。懸浮液密度智能控制系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

2.3 提高弧形篩脫介效果

精煤弧形篩更換的頻繁，弧形篩脫介效果保持不在90%以上。在弧形篩篩面上加掛廢舊的刮板鏈條后，間斷布置，既保證物料的脫介效果，還增強(qiáng)了篩面的耐磨性，延長(zhǎng)了弧形篩的使用壽命，節(jié)約了材料。對(duì)工藝認(rèn)真檢查，保證弧形篩的效果。

3 改造前后的運(yùn)行狀況比較

采用預(yù)先脫泥工藝，磁選機(jī)入料濃度降低，磁選效率提高，磁選回收率達(dá)到了98.2%?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，不脫泥無壓重介系統(tǒng)，產(chǎn)品帶介一般在2.5kg/t左右，脫泥無壓系統(tǒng)產(chǎn)品帶介一般為1.5kg/t，降低了介耗。

對(duì)新型重介懸浮液密度智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件選型和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分流和自動(dòng)補(bǔ)水的無擾切換?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)密度控制精度為±0.005g/cm3，磁選機(jī)單機(jī)檢查表明，精煤磁選機(jī)磁性物回收率達(dá)到98.2%，回收率高于99%，回收效率良好，控制系統(tǒng)滿足了官地選煤廠煤質(zhì)多變的實(shí)際情況，適應(yīng)了新型煉焦煤重介分選工藝，降低了介質(zhì)消耗，實(shí)踐效果良好。

4 改造效益分析

改造后官地選煤廠的噸煤介質(zhì)消耗量為1.3kg，較改造前每噸降低1.2kg，按每月重介入洗原煤30萬t計(jì)算：月節(jié)約費(fèi)用約19萬元。同時(shí)，減輕后續(xù)粗煤泥系統(tǒng)的負(fù)荷，提高工效，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的連續(xù)性。

5 結(jié)論

通過對(duì)影響介耗因素的分析，對(duì)現(xiàn)在存在的問題進(jìn)行了一系列的改造和調(diào)整，降低了每噸原煤介耗的損失量，達(dá)到了選煤廠節(jié)能降耗的目的，并使系統(tǒng)中合格懸浮液更加穩(wěn)定，進(jìn)而使產(chǎn)品穩(wěn)定率得到了很大的提高，也就是提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，為企業(yè)探索環(huán)境友好型、資源節(jié)約型發(fā)展之路提供了參考。