選煤廠磁選機入料系統(tǒng)的優(yōu)化和應(yīng)用

頊紅光

（晉能控股煤業(yè)集團大地選煤工程（大同）有限責(zé)任公司，山西 大同 037000）

王村選煤廠是王村礦為提高產(chǎn)品煤質(zhì)量、適應(yīng)煤炭市場對產(chǎn)品煤的需求配套改造的選煤廠，設(shè)計入選量為2.1 Mt/a。作為重介選煤的大型選煤廠，重介質(zhì)磁性物含量的高效回收利用是選煤過程中的一個重要環(huán)節(jié)[1]，然而在選煤廠日常生產(chǎn)過程中，磁選機堵塞現(xiàn)象時有發(fā)生，導(dǎo)致現(xiàn)場多次停車處理，制約有效生產(chǎn)。

1 分析問題

磁選機入料處的多次堵塞，造成全廠多次臨時停機處理。在處理磁選機堵塞事故過程中發(fā)現(xiàn)，造成磁選機堵塞的主要原因是超限顆粒的積聚，經(jīng)過廠內(nèi)技術(shù)人員根據(jù)工藝的分析以及多次在現(xiàn)場勘察、檢測，最終確認(rèn)這些粗顆粒來源于上游設(shè)備離心機產(chǎn)生的離心液，原工藝流程如圖1。

圖1 原工藝流程圖

2 提出方案

為了徹底解決離心液中粗顆粒對磁選機入料的影響，需對磁選機入料粒度進行控制，初步提出了對磁選機入料系統(tǒng)進行改進[2]，將其中離心液出料管路進行改進，便于對粗顆粒物料進行分離，控制磁選機入料粒度。

2.1 離心液出料管路改進

改變離心液出料管路，將離心液桶出料管連接到精煤脫介篩篩上，為了保證回收合格介質(zhì)的循環(huán)使用，必須將管路連接固定到脫介篩的稀介段，利用脫介篩1.0 mm 篩縫，將離心液中的粗顆粒物料分離并隨篩上物料進入精煤，離心液隨稀介質(zhì)進入稀介桶。改進工藝如圖2。

圖2 改進工藝圖

經(jīng)現(xiàn)場試用，由于離心液管路流量較大，全部輸送到篩上稀介段時，大量的水流沖擊會直接影響篩上稀介段噴水，影響脫介效果，需要在離心液到達精煤脫介篩篩上時，增加緩沖、分離裝置，控制到達篩上離心液的水量和沖擊力。提出了進一步的升級改造方案，即在現(xiàn)有系統(tǒng)中增設(shè)緩沖分離裝置，以達到篦粗和減壓的效果。

2.2 增設(shè)緩沖分離箱

對離心液桶的出料管路進行更改，離心液輸送到設(shè)計的緩沖分離箱，離心液經(jīng)緩沖分離箱后，大顆粒物料經(jīng)管路到精煤脫介篩篩上，細(xì)顆粒物料經(jīng)管路到達脫介篩稀介段篩下，最終到達磁選機，如圖3、圖4。

圖3 原設(shè)備聯(lián)系圖

圖4 改進方案圖

2.3 緩沖分離箱的計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計

緩沖分離箱既要內(nèi)含分離層，實現(xiàn)離心液粗細(xì)顆粒的有效分離，同時又要保證分離后的物料有一定濃度，可以自流到達308 脫介篩。

2.3.1 箱體的結(jié)構(gòu)計算

根據(jù)設(shè)備參數(shù)資料查得參數(shù)，見表1，計算如下[3]：

表1 離心液泵參數(shù)

式中：H為水泵總揚程，m；H實為水泵實際揚程，m；H損為管路損失揚程，m。

式中：P2、P1為泵進出口處液體的壓力，Pa；V1、V2為流體在泵進出口處的流速，m/s；Z1、Z2為進出口高度，m；ρ為液體密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2。

式中：H損為管路損失揚程，m；H沿為管路沿程損失揚程，m；H局為管路局部損失揚程，m；

式中：λ為水力摩阻系數(shù)；l為管段長度，m；di為管道內(nèi)徑，m；v為平均流速，m/s；g為重力加速度，9.8 m/s2。

式中：A為管路的橫截面積，m2；L為管路長度，m。

根據(jù)舍維列夫進行的鋼管及鑄鐵管的實驗，提出了計算過渡區(qū)及阻力平方區(qū)的阻力，對于新鑄鐵鋼管：

ξ阻力系數(shù)見表2。

表2 阻力系數(shù)表

l取15.3 m，di取0.1 m，Z1、Z2差值取14.3 m。

計算得：V2=3.70 m/s。即到緩沖分離箱入口處，離心液流速約為3.70 m/s，離心液在緩沖分離箱水呈平拋運動：

當(dāng)運動時間t取0.25～0.5 s 時，長高比在1.52～3.04 之間，因此確定緩沖分離箱長為2 m，高1.2 m。

2.3.2 緩沖分離箱設(shè)計

采用610 mm×305 mm×1.5 mm 篩板過濾，寬取0.65 m，結(jié)構(gòu)示意圖如圖5。

圖5 緩沖分離箱結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

離心液在上圖入料口進入，通過理論計算以及現(xiàn)場對入料口處刀閘閥的開啟程度進行微調(diào)，可使離心液在如圖溢流口處與過濾面接觸，粗顆粒以及部分離心液從溢流口處到達脫介篩篩上稀介段，細(xì)顆粒以及另一部分離心液透過過濾面從溢流口到達脫介篩篩下稀介段。

3 緩沖分離箱的制作

（1）經(jīng)過現(xiàn)有材料和現(xiàn)場需求，最終確定使用5 mm 鋼板制作長2.0 m、寬0.65 m、高1.2 m 的箱體，并在其內(nèi)的前后兩壁利用角鋼與水平呈30°角焊接，在槽內(nèi)鋪設(shè)現(xiàn)有的610 mm×305 mm×1.5 mm 聚氨酯不銹鋼篩板作為分離超限顆粒的濾層，并確認(rèn)入料、底流、溢流口位置，于主廠房精煤脫介篩側(cè)的三層半位置處安裝固定。

（2）整改離心液桶出料管路，使出料管路直接達三層半已設(shè)計安裝的緩沖分離箱入料口處，并在入料口處安裝刀閘閥以便調(diào)節(jié)。分別在緩沖分離箱溢流口、底流口利用管路連接至脫介篩稀介段篩上與篩下。

（3）為了解決粗顆粒物料到精煤脫介篩篩上時流速過快對稀介段噴水脫介效果的影響，特在篩上位于一段噴水偏篩后處安裝一段圓管與緩沖分離箱溢流管聯(lián)接，經(jīng)多點卸流，使其較均勻分布在脫介篩上。

4 應(yīng)用效果

對磁選機入料系統(tǒng)優(yōu)化改造前后磁選機入料進行粒度分析，見表3、表4。磁選機入料系統(tǒng)優(yōu)化改造后磁選機堵塞次數(shù)由原來的24 次/月降低到0.7次/月。

表3 改造前磁選機入料粒度分析表

表4 改造后磁選機入料粒度分析

通過以上數(shù)據(jù)對比可知，磁選機入料系統(tǒng)優(yōu)化改造后在現(xiàn)場應(yīng)用效果較好，通過對離心液粗顆粒的控制，有效解決了磁選機入料處因超限物料引起的堵塞問題，有效提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

磁選機入料系統(tǒng)優(yōu)化改造方式對離心液的處理可以作為選煤工藝處理離心液的一種新的處理方法和思路，對于因離心機結(jié)構(gòu)、篩籃等原因產(chǎn)生的超限顆粒能夠得到有效的分離和控制，同時節(jié)省了處理事故的大量的人力物力，保障磁選機的正常運行，在各選煤廠有較為廣泛的應(yīng)用前景。