王家?guī)X選煤廠重介質(zhì)分選工藝優(yōu)化

何 清， 章 力

（1.中煤華晉集團(tuán)有限公司王家?guī)X選煤廠， 山西 運(yùn)城 043300；

2.中煤華晉集團(tuán)晉城能源有限公司， 山西 晉城 048200）

引言

重介質(zhì)選煤工藝是一種高效率、高分選精度的分選方法，是選煤廠洗選系統(tǒng)的核心工藝。近年來，我國(guó)重介質(zhì)選煤技術(shù)發(fā)展迅速，尤其以重介質(zhì)旋流器為核心的分選工藝得到廣泛應(yīng)用，分選效率大幅度提高[1-2]。利用采樣、制樣、化驗(yàn)、測(cè)定等手段，對(duì)重介系統(tǒng)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行全面檢測(cè)、研究分析，確定現(xiàn)有重介系統(tǒng)的分選效果，找出不足，從而為提升設(shè)備分選效率找出技術(shù)調(diào)控方向。通過重介質(zhì)分選系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)調(diào)整，以及旋流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化等措施，提高現(xiàn)有重介分選系統(tǒng)的分選精度，從而實(shí)現(xiàn)選煤廠重介分選工藝高精度、高效率生產(chǎn)的目的[3]。

1 王家?guī)X選煤廠現(xiàn)狀及技術(shù)分析措施

中煤華晉集團(tuán)王家?guī)X選煤廠重介分選工藝采用主、再洗（兩段）兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，一段主洗重介旋流器Φ1 400 mm，二段再選重介旋流器Φ1 000 mm。工藝中原煤經(jīng)篩縫Φ1.0 mm 脫泥篩脫泥后，50～1 mm 進(jìn)入主洗旋流器分選出精煤和中矸產(chǎn)品，中矸進(jìn)入再洗旋流器再次分選，得到中煤和矸石產(chǎn)品。實(shí)際生產(chǎn)過程中存在分選效率不穩(wěn)定，以及矸石帶煤?jiǎn)栴}。

由于重介質(zhì)旋流器根據(jù)不同工藝、不同煤質(zhì)、不同產(chǎn)品要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在配置差異，可依據(jù)此特點(diǎn)，對(duì)重介分選系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)檢測(cè)，以評(píng)定現(xiàn)有旋流器技術(shù)指標(biāo)是否滿足需求，并達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。通過對(duì)重介旋流器進(jìn)行全面技術(shù)檢測(cè)，對(duì)分選效果進(jìn)行評(píng)定、分析，查找設(shè)備運(yùn)行的內(nèi)在缺陷、問題，對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化重介旋流器工況條件及生產(chǎn)控制水平，提高分選精度，穩(wěn)定精煤、中煤產(chǎn)品質(zhì)量，減小中損、矸損等錯(cuò)配指標(biāo)提供方向性指導(dǎo)作用。

針對(duì)王家?guī)X選煤廠重介旋流器分選工藝的研究，制定以下方案：

1）對(duì)重介系統(tǒng)主、再洗旋流器的入料、溢流、底流分別進(jìn)行粒度篩分、灰分、水分采制化，采集數(shù)據(jù)。

2）對(duì)主、再洗旋流器入料、溢流、底流進(jìn)行全級(jí)浮沉檢測(cè)，分5 個(gè)密度級(jí)（1.3～1.8 kg/L）分別進(jìn)行浮沉，采集浮沉數(shù)據(jù)及灰分指標(biāo)，繪制可選性曲線，得出各灰分對(duì)應(yīng)的理論產(chǎn)率。

3）分別對(duì)主、再洗旋流器不分級(jí)的入料、溢流、底流進(jìn)行整體灰分化驗(yàn)，用灰分平衡法估算實(shí)際精煤產(chǎn)率。

4）分析主、再洗旋流器錯(cuò)配物含量，繪制分配曲線。

5）綜合評(píng)定、分析重介旋流器的分選效果，分析、查找可能存在的內(nèi)在缺陷、問題。

6）針對(duì)檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)評(píng)定，制定優(yōu)化升級(jí)的調(diào)整技術(shù)方案，對(duì)重介旋流器運(yùn)行分選參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

2 設(shè)備工藝性能檢測(cè)分析

對(duì)重介質(zhì)分選設(shè)備（重介旋流器）進(jìn)行工藝性能單機(jī)技術(shù)檢測(cè)[4]。

2.1 原煤（50～1 mm 粒度級(jí)）浮沉檢測(cè)

通過篩分浮沉試驗(yàn)，50～1 mm 粒度級(jí)原煤浮沉數(shù)據(jù)綜合如下頁表1 所示。

表1 原煤（50～1 mm 粒級(jí)）浮沉試驗(yàn)綜合表

根據(jù)上表數(shù)據(jù)繪制原煤可選性曲線，如下頁圖1所示。

從下頁圖1 可知，精煤低灰要求時(shí)，產(chǎn)率較大，可選出灰分較低的精煤，且精煤回收率較高；當(dāng)要求精煤灰分9.5%～10.0%范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)率隨灰分變化仍較敏感，增漲幅度仍較高，進(jìn)而影響分選密度和臨近密度物含量的變化。但在灰分高于10.0%時(shí)，產(chǎn)率隨灰分增長(zhǎng)變緩，高密度物含量降低。

由圖1，根據(jù)精煤灰分為9.5%時(shí)，理論精煤產(chǎn)率為66.5%，精煤理論分選密度為1.540 kg/L，臨近密度物含量為14.0%，煤質(zhì)可選性評(píng)定為中等可選煤。

圖1 原煤（50～1mm 粒級(jí)）可選性曲線

2.2 各粒度級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)率核算

由表2 可知，粒度越小，精煤產(chǎn)率越高，這是由于原煤經(jīng)過破碎，解離度更高導(dǎo)致小粒度灰分偏低，相同條件下有較高的精煤產(chǎn)率；而中煤產(chǎn)率中，粒度由大變小，中煤解離度高，而產(chǎn)率則變小。矸石因?yàn)樽陨碛捕雀撸诖罅６戎泻扛?，小粒度中含量低，矸石產(chǎn)率變化與中煤產(chǎn)率相似。

表2 各粒度級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)率

2.3 分選精度分析

由表3 可知，從灰分偏差EP值來看，一段EP值高于0.05 kg/L，達(dá)到重介旋流器可能偏差值上限，分選效果超標(biāo)；EP值隨粒度的減小而升高，3～1 mm 粒級(jí)的EP 值為0.054 0 kg/L，分選效果最高。根據(jù)重介分選下限評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（EP值0.10 kg/L 時(shí)對(duì)應(yīng)物料粒度級(jí)為分選下限），此旋流器仍可達(dá)到較好的分選下限；二段旋流器EP亦較高，綜合值為0.051 0 kg/L，分選效果均有優(yōu)化空間。

表3 可能偏差表

2.4 綜合分析、評(píng)定

從表4 中可知，精煤灰分為9.56%，符合灰分9.50%～10.0%的要求，產(chǎn)率為66.15%，產(chǎn)率較高。一段重介質(zhì)旋流器的可能偏差為0.052 5 kg/L，根據(jù)《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》兩產(chǎn)品重介旋流器的分選可能偏差范圍0.03～0.05 kg/L，因此一段旋流器的可能偏差稍高。但一段重介旋流器的數(shù)量效率為98.73%，數(shù)量效率較高，錯(cuò)配物總量為2.1%，錯(cuò)配物總量較少；二段重介旋流器可能偏差為0.051 0 kg/L（標(biāo)準(zhǔn)為0.04～0.06 kg/L），說明二段分選效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍。

表4 重介分選設(shè)備工藝性能指標(biāo)綜合表

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，一段旋流器分選效果不佳，超過設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的分選精度值，而二段再選旋流器分選效果基本滿足規(guī)范要求范圍。由各粒度級(jí)分選精度數(shù)據(jù)可看出，一段重介旋流器分選效果不佳，主要因?yàn)榧?xì)顆粒分選精度不夠?qū)е隆?/p>

3 工藝參數(shù)技術(shù)優(yōu)化及效果

基于以上數(shù)據(jù)及分析，對(duì)重介分選系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，加強(qiáng)重介旋流器的操作控制，穩(wěn)定旋流器工況條件，優(yōu)化升級(jí)旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要技術(shù)調(diào)控措施如下：

3.1 密控技術(shù)調(diào)控

1）分選密度設(shè)定：重點(diǎn)關(guān)注分選密度變化，及時(shí)調(diào)整桶位，確保分選密度波動(dòng)不超設(shè)定密度的±0.01 kg/L；根據(jù)精煤、中煤灰分指標(biāo)以及密度計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，每小時(shí)對(duì)設(shè)定密度進(jìn)行跟蹤調(diào)整，如連續(xù)2 次出現(xiàn)低灰或高灰，則應(yīng)立即進(jìn)行復(fù)檢查驗(yàn)，確定灰分指標(biāo)變化后，及時(shí)調(diào)整分選密度設(shè)定。

2）穩(wěn)定分選密度：分選密度波動(dòng)易造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，應(yīng)根據(jù)設(shè)定懸浮液密度穩(wěn)定介質(zhì)桶位值，桶位補(bǔ)水控制保持設(shè)定自動(dòng)狀態(tài)，設(shè)定限度不應(yīng)超過30%，避免補(bǔ)水稀釋，進(jìn)而影響分選密度；若分選密度偏高，則進(jìn)行提前適量補(bǔ)水，調(diào)整分選密度至設(shè)定值。

3）保持懸浮液磁性物含量與煤泥含量：有壓工藝中次生煤泥量一般取值5%～10%，因此脫泥工藝也應(yīng)該有效控制懸浮的煤泥含量，保持懸浮液磁性物含量值。根據(jù)磁性物含量計(jì)測(cè)定數(shù)值及人工抽檢數(shù)值，為減小煤泥對(duì)合介懸浮液密度的影響，及時(shí)控制分流量。通過將部分合格介質(zhì)分流至稀介系統(tǒng)，用磁選機(jī)對(duì)介質(zhì)流進(jìn)行凈化處理，控制合格介質(zhì)懸浮液中的煤泥含量，以有效提高合介的穩(wěn)定性。

3.2 入料壓力調(diào)控

將一段主洗旋流器Φ1 400 入料壓力由120 kPa提升為150 kPa，旋流器入料壓力提高，旋流器內(nèi)部離心力場(chǎng)增強(qiáng)，則旋流器對(duì)細(xì)顆粒分選精度提升。

3.3 旋流器口徑優(yōu)化

原旋流器使用時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備磨損嚴(yán)重，針對(duì)現(xiàn)有Φ1 400 旋流器口徑配置，依據(jù)現(xiàn)有煤質(zhì)特性、產(chǎn)品質(zhì)量要求，對(duì)旋流器口徑重新優(yōu)化升級(jí)，提高旋流器對(duì)細(xì)顆粒的分選效果，從而降低細(xì)顆粒末煤的EP值。原溢流管由Φ620 mm 縮小至Φ600 mm，底流口由Φ460 mm 降低至Φ420 mm，整體提高旋流器內(nèi)部壓強(qiáng)，提高離心力。

3.4 分選效果

基于以上生產(chǎn)技術(shù)調(diào)控措施，工藝參數(shù)優(yōu)化手段，對(duì)一段重介旋流器分選效果提升幅度較大，特別對(duì)細(xì)顆粒末煤提升了分選精度。各粒度分選精度檢測(cè)如表5 所示：

表5 一段重介旋流器可能偏差表

由表5 數(shù)據(jù)可知，一段主洗重介系統(tǒng)，通過穩(wěn)定密度，穩(wěn)定煤泥含量，旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)升級(jí)優(yōu)化，達(dá)到《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中兩產(chǎn)品重介旋流器的可能偏差范圍0.03～0.05 kg/L，分選精度提升明顯。

4 結(jié)語

以王家?guī)X選煤廠為例，一段主洗重介旋流器可能偏差由0.052 5 kg/L 降至0.035 8 kg/L，重介系統(tǒng)數(shù)量效率穩(wěn)定在98%以上。通過一系列的調(diào)控、優(yōu)化措施，使重介分選工藝系統(tǒng)分選精度、數(shù)量效率保持在較高水平，充分發(fā)揮出分選設(shè)備潛能，有效增強(qiáng)重介系統(tǒng)的分選精度，提升了精煤產(chǎn)率，為選煤廠創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益。