淺談對選煤廠重介質(zhì)懸浮液循環(huán)系統(tǒng)實踐的認識

王志強

(冀中能源峰峰集團有限公司 邯鄲洗選廠，河北 邯鄲 056000)

重介旋流器分選工藝是目前選煤廠的主流分選工藝，主要有兩產(chǎn)品分選和三產(chǎn)品分選。重介旋流器分選原理是利用調(diào)節(jié)成一定密度的重介質(zhì)懸浮液(即磁鐵礦粉與水混合形成的懸浮液)與煤在旋流器中混合，介質(zhì)與煤的混合物經(jīng)離心力作用分離分選出不同密度的產(chǎn)品，兩產(chǎn)品旋流器分選出精煤和矸石，三產(chǎn)品旋流器分選出精煤、中煤和矸石。

重介質(zhì)懸浮液循環(huán)系統(tǒng)簡稱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，是重介旋流器分選工藝的配套系統(tǒng)，為提高重介系統(tǒng)的分選精度，降低介質(zhì)單耗，重介選煤廠不斷對介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)進行改進完善。

介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括懸浮液的循環(huán)、凈化和回收，其作用是保證懸浮液循環(huán)的連續(xù)穩(wěn)定、懸浮液密度穩(wěn)定可調(diào)、系統(tǒng)中煤泥量穩(wěn)定可控。作業(yè)環(huán)節(jié)包括：以篩分方式從產(chǎn)品中直接脫除合格懸浮液循環(huán)再用；在篩面加噴水脫出產(chǎn)品上黏附的殘余懸浮液成為稀介質(zhì)；稀介質(zhì)與從合格介質(zhì)中分流出的部分懸浮液一起經(jīng)磁選回收、凈化、脫除泥質(zhì)成為磁選精礦，與新制備的磁鐵礦粉共同作為補加的加重質(zhì)返回合介桶，供調(diào)節(jié)循環(huán)懸浮液密度使用[1].上述各環(huán)節(jié)在不同選煤廠的現(xiàn)場運行效果直接決定其循環(huán)系統(tǒng)的最終運行效果以及重介分選效果和介質(zhì)消耗量。

1 重介質(zhì)懸浮液循環(huán)系統(tǒng)流程

1.1 重介質(zhì)分選產(chǎn)品脫介的典型流程

重介質(zhì)經(jīng)過旋流器分選后形成了不同濃度的懸浮液，混合不同產(chǎn)品進入相應(yīng)的脫介設(shè)備內(nèi)，分選產(chǎn)品的典型流程基本都是兩次脫介，第一次脫介稱為預(yù)先脫介，第二次脫介為振動脫介。

目前常見的預(yù)先脫介設(shè)備有弧形篩和固定溜槽篩，弧形篩脫介效果較好，但所占廠房空間要求高，固定溜槽篩脫介效果差但節(jié)省廠房高度。第二次脫介為預(yù)先脫介篩上物料進入直線振動篩或香蕉篩，振動篩下分兩段，第一段長度約占總篩長的1/3或1/4，其篩下物與預(yù)先脫介篩篩下物作為合格懸浮液直接流入合格介質(zhì)桶；第二段長度為剩余篩長，其篩上一般設(shè)置2～3道噴淋水，其篩下物料為稀懸浮液，進入磁選機進行介質(zhì)回收。通常在預(yù)先脫介篩下設(shè)置分流裝置或在振動篩下第一段收集槽開孔加分流閘門控制，通過調(diào)節(jié)把部分濃介質(zhì)分流到二段篩下管中進入對應(yīng)磁選機中，實現(xiàn)打分流、提密度與調(diào)節(jié)煤泥含量的作用。

特殊情況下也有不設(shè)計預(yù)先脫介環(huán)節(jié)的情況，比如邯鄲洗選廠由于老廠房改造空間受限，產(chǎn)品經(jīng)緩沖入料箱后直接進入香蕉篩，其選用脫泥重介一定程度上互補了該流程的不足，同時利用各種改善措施，實現(xiàn)了介質(zhì)消耗達到國內(nèi)一流水平[2].

1.2 稀介質(zhì)凈化、回收的常見流程

稀介質(zhì)的凈化、回收主要是利用磁選機對稀介質(zhì)中的磁鐵礦粉進行回收，磁精粉自流進入合介桶中，起到重復(fù)回收利用介質(zhì)粉的作用，使循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)，實現(xiàn)分選密度和煤泥量的可調(diào)可控。該環(huán)節(jié)隨著磁選機磁選效率的提高(目前磁選機的效率都不低于99.80%)，處理能力增大。目前，根據(jù)實際情況，常見的流程設(shè)計包括篩下直接磁選流程、稀介桶收集中轉(zhuǎn)磁選流程兩種。

1.2.1篩下直接磁選流程

該流程為當(dāng)前最常用的流程，流程直接、簡單、環(huán)節(jié)少，懸浮液回收過程短，有利于懸浮液密度的穩(wěn)定。但因脫介篩下稀介質(zhì)需自流進入磁選機，致使廠房高度比中轉(zhuǎn)磁選流程的廠房高一層，增加了基建費用。同時，采用該流程同樣需要合理調(diào)節(jié)入磁選機的稀介濃度，滿足磁選機的要求(允許入料濃度為15%～25%)[1].

1.2.2稀介桶收集中轉(zhuǎn)磁選流程

該流程增加稀介桶環(huán)節(jié)，篩下物料進入稀介桶后泵入磁選機，相比篩下直接磁選可以減少廠房高度，節(jié)約基建費用。常見于使用兩產(chǎn)品旋流器的選煤廠，使用該流程應(yīng)防止系統(tǒng)啟動時磁選機淤堵[3].

2 懸浮液循環(huán)系統(tǒng)不同狀態(tài)的探討

2.1 循環(huán)系統(tǒng)的理想狀態(tài)

理想狀態(tài)的懸浮液是連續(xù)穩(wěn)定循環(huán)的，是介質(zhì)消耗最低的。當(dāng)系統(tǒng)不加煤時，懸浮液在經(jīng)過預(yù)先脫介和合介段后能實現(xiàn)100%閉路循環(huán)。當(dāng)按標準加煤后，懸浮液系統(tǒng)的密度在不加稀釋水時，合介密度會隨之緩慢上漲，合介桶液位也隨之緩慢下降；當(dāng)適當(dāng)增加稀釋水后，密度保持較好的穩(wěn)定性，介質(zhì)消耗少；當(dāng)需要快速提高密度時，可以通過打分流的方式；當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)中煤泥量增加時可以通過適當(dāng)打分流和加水方式維持懸浮液的穩(wěn)定性；當(dāng)密度調(diào)節(jié)到生產(chǎn)需要后，能基本實現(xiàn)在不打分流或少打分流的情況下煤泥含量穩(wěn)定在35%～45%[4]，且密度波動較小。

若想達到理想狀態(tài)，旋流器分選出的各產(chǎn)品必須在預(yù)先脫介和合介段脫介率達到80%以上[5]，產(chǎn)品在稀介段能夠充分沖洗掉產(chǎn)品上的殘余介質(zhì)，產(chǎn)品帶介極低，同時稀介段的篩下水經(jīng)過磁選機回收后，99.8%以上的介質(zhì)能實現(xiàn)回收，這要求工藝設(shè)計時，設(shè)備硬件選型必須嚴格匹配或富裕。

現(xiàn)實選煤廠中，能達到理想狀態(tài)的循環(huán)系統(tǒng)較少或基本沒有，由于生產(chǎn)狀況的不同形成了下面常見的幾種循環(huán)狀態(tài)。

2.2 常見的幾種循環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)及原因分析

2.2.1常打分流型

該類型的系統(tǒng)一種是由于第一段脫介占比過高，導(dǎo)致磁選機純介質(zhì)回收量不足或者副產(chǎn)品損失偏大，循環(huán)密度不斷下降，需要持續(xù)打分流，密度才可穩(wěn)定達標。另一種是由于循環(huán)系統(tǒng)中煤泥含量過高，需要持續(xù)打分流以維持理想的煤泥含量，保證系統(tǒng)分選精度。

形成該狀態(tài)的常見原因：預(yù)先脫介段篩板篩縫選用過大或合介段設(shè)計過長，可采用換小篩縫或縮短脫介篩合介段的方法(由兩排變?yōu)橐慌?；由于入洗煤質(zhì)發(fā)生變化，入洗原煤煤泥含量增高，原設(shè)計時選用的設(shè)備或工藝不合適，導(dǎo)致合介中煤泥含量過高，需要持續(xù)打分流才能減少循環(huán)系統(tǒng)中的煤泥量，提高分選精度，若原煤煤泥含量高，煤質(zhì)不再發(fā)生變化，可以考慮改為脫泥重介工藝。

2.2.2常加稀釋水型

該類型的系統(tǒng)一般是由于預(yù)先脫介段效果差，未能及時脫介，使大量介質(zhì)進入稀介段中，篩下磁選機回收濃介質(zhì)過多，密度提升快。另一種為設(shè)計缺陷，缺少預(yù)先脫介環(huán)節(jié)，分選后的產(chǎn)品直接進入振動篩(比如邯鄲洗選廠)。

第一種情況一般采取及時更換篩面或篩板調(diào)頭、弧形篩上掛擋皮、合介段篩板篩縫堵塞清理等措施；第二種由于老廠房改造空間受限等原因，無法安裝預(yù)先脫介弧形篩，如邯鄲洗洗廠采取特制脫介篩入料跌落箱減緩入料流速，延長合介段(一般第一段為一排篩板，該廠變?yōu)?排)，同時在振動篩的合介段上加蓋厚重皮子增加脫水效果，在合介段增加3道擋水壩，定期清理篩板堵塞等措施[2].

2.2.3頻繁加介質(zhì)型

該類型由于系統(tǒng)多環(huán)節(jié)出問題，系統(tǒng)介質(zhì)損失過大，需頻繁加介質(zhì)才能保證分選密度和合介桶液位。

這種類型多發(fā)生在新廠試生產(chǎn)期間，首先需要排查循環(huán)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，其次考慮介質(zhì)質(zhì)量。

2.2.4打分流與加水結(jié)合型

該類型較常見，打分流和加水量都控制在合理范圍內(nèi)，把密度和系統(tǒng)煤泥含量維持在穩(wěn)定狀態(tài)則能在保證低介耗情況下優(yōu)化指標。

3 介質(zhì)消耗高常見原因及措施

3.1 預(yù)先脫介段效果差

預(yù)先脫介一般有弧形篩、固定溜槽篩兩種設(shè)備。

弧形篩效果差原因：1)入料箱分料不均，若是溜槽設(shè)計原因直接改動溜槽結(jié)構(gòu)。若是煤料中雜物堵塞導(dǎo)致，及時清理雜物。2)弧形篩磨損導(dǎo)致需定期調(diào)頭，及時更換篩板。3)弧形篩選型不合理，脫水效果差，調(diào)整篩縫或重新選型，在弧形篩篩面上加擋皮[2,3,6].

固定溜槽篩效果差的原因通常為篩板被細絨毛等雜物堵塞，需要定期清理。

3.2 振動篩合介段效果差

1)常見為振動篩入料偏稀、速度過快越過合介段篩面，一般在弧形篩出料端加擋板或擋皮，增加合介段脫介有效量。2)弧形篩入料不均勻?qū)е抡駝雍Y入料不均勻，需改善弧形篩入料情況。3)篩板篩縫被細絨毛等雜物堵塞，需要定期清理。若為兩排篩板，則可增加兩道擋水壩，增加其脫介效果；篩縫過小，如選用0.5 mm的篩板，建議改為0.75 mm或1 mm[2-7].

3.3 稀介段脫介效果差

1)篩上煤量過大，煤層厚，應(yīng)綜合考量是否采取減量措施。2)噴水水壓不夠，沖不透煤層或噴嘴經(jīng)常堵塞，需要加大噴水壓力，同時合理擺布噴嘴布置，建議同一排水嘴一短一長，噴嘴間距適當(dāng)縮小。3)稀介段篩板篩縫偏小，可以根據(jù)后續(xù)工藝情況靈活選用0.5 mm、0.75 mm和1 mm的篩板；擋水壩偏少偏低或無擋水壩，根據(jù)情況增加擋水壩[2-7].

3.4 磁選機效果差

1)入料濃度過高或過低，調(diào)節(jié)噴水大小使入料濃度控制在15%～25%，特別是中轉(zhuǎn)磁選流程，系統(tǒng)啟動時由于稀介桶沉淀濃度高導(dǎo)致磁選機入料箱堵塞，采取稀介桶上加風(fēng)管，啟動前先鼓風(fēng)等措施。2)入料量過大，控制不超過100 m3h/m.3)磁選機入料粒度大，溢流翻花磁選效果差，導(dǎo)致介耗高，這種情況通常發(fā)生在矸石篩下磁選機，可采取每班停車后及時沖洗滾筒或在筒皮上加刮耙措施[1-2].

3.5 介質(zhì)分流量過大，導(dǎo)致磁選機負荷大

介質(zhì)分流量必須控制在合適范圍內(nèi)，一般不超過合格介質(zhì)量的25%～30%，或者以磁選機溢流不翻花為準，磁選機液面平穩(wěn)；分流量越大，到磁選機凈化的介質(zhì)量越多，介質(zhì)消耗越高；若長期打分流，才能保證循環(huán)系統(tǒng)煤泥含量合適，則需要通過改善預(yù)先脫介效果，或從工藝上改為脫泥重介。

4 結(jié) 語

在重介質(zhì)選煤過程中，懸浮液循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性對分選效果有顯著的影響。總結(jié)了重介選煤廠懸浮液循環(huán)系統(tǒng)常見的工藝流程及幾種常見的循環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)，并對介耗高的常見原因進行了分析提出了改進措施。建議在選煤廠工藝設(shè)計時，盡可能地完善分選工藝，在生產(chǎn)實踐中，多采用自動化、智能化手段控制懸浮液循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定。