水峪選煤廠降介耗分析及優(yōu)化措施*

劉 威 王子揚(yáng) 侯 英，3

（1.山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)公司選煤廠；2.遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；3.遼寧省金屬礦產(chǎn)資源高效采選與利用工程技術(shù)研究中心）

重介洗煤現(xiàn)已成為眾多洗煤廠普遍的作業(yè)模式，如何有效地降低介耗，引起了人們的高度關(guān)注和思考。因此，現(xiàn)代化工廠必須放棄以前的粗放式、高耗能的成本管理模式，轉(zhuǎn)而采用更加科學(xué)化、節(jié)能化、高效化的成本管理方法來(lái)鞏固和提升工廠的競(jìng)爭(zhēng)力。介耗指標(biāo)是重介質(zhì)選煤廠的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，介耗高低不僅關(guān)系到原材料消耗量的大小，而且還影響重介生產(chǎn)系統(tǒng)能否保持正常和穩(wěn)定［1-2］，重介洗煤廠降低介耗能否順利實(shí)施，具有重要的實(shí)際意義［3-4］。

水峪洗煤廠二車間設(shè)計(jì)能力3.0 Mt/a，采用不脫泥、不分級(jí)、無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介旋流器選煤工藝，+0.25 mm煤泥由重介系統(tǒng)分選回收，-0.25 mm煤泥浮選，精煤產(chǎn)品屬中灰、高硫焦精煤，原煤介質(zhì)粉耗量約1.50 kg/t，這與國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平還有較大差距［5-7］。水峪選煤廠管理模式先進(jìn)，生產(chǎn)過(guò)程中并無(wú)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，采購(gòu)的磁鐵礦粉品質(zhì)較好，該廠非技術(shù)損耗已降到最低水平［8-10］。因此，本次檢測(cè)主要考查該廠介質(zhì)在生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)損耗。

1 檢測(cè)方法及存在的問(wèn)題

試樣取自水峪選煤廠二車間，為排查重介系統(tǒng)介質(zhì)損失，對(duì)各部分產(chǎn)品帶介情況進(jìn)行了檢測(cè)。試驗(yàn)采用XCGS-50磁選管進(jìn)行檢測(cè)，首先調(diào)制礦漿，將10 g試樣（粒度0.5 mm）倒入燒杯中，加入30 mL水后用玻璃棒攪拌均勻。將磁選管中的水位保持在分選區(qū)之上，調(diào)整激磁電流，使其達(dá)到預(yù)定的150～220 mT磁場(chǎng)強(qiáng)度，打開磁選管調(diào)節(jié)排水量的下部夾子和入水量的上部夾子，使試驗(yàn)中的水位保持不變，把礦漿全部倒入磁選管中，打開磁選管的振動(dòng)開關(guān)。在磁選管運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，非磁性或弱磁性礦物隨著水流流出，直到排出管外，強(qiáng)磁性礦物將在分選區(qū)吸附于管子內(nèi)壁，當(dāng)整個(gè)磁選管中的水清澈時(shí)，關(guān)閉下部夾子和上部夾子，關(guān)閉振動(dòng)開關(guān)，關(guān)閉激磁電流，然后打開下部夾子和上部夾子，此時(shí)排出磁選精礦。

存在問(wèn)題：①精煤磁選機(jī)尾礦產(chǎn)品帶介量高（平均磁性物含量達(dá)0.31%）；②重介精煤產(chǎn)品帶介量高（平均帶介量達(dá)1.16 kg/t）；③矸石產(chǎn)品帶介量高（平均帶介量達(dá)0.56 kg/t），總體介耗高，為技術(shù)損耗。

2 試驗(yàn)檢測(cè)及分析

選煤生產(chǎn)過(guò)程中的介耗分為脫介篩篩上產(chǎn)品介耗和磁選機(jī)介耗兩方面。

2.1 脫介篩篩上產(chǎn)品介耗檢測(cè)

脫介篩篩上產(chǎn)品介耗是指黏附在煤粒表面的介質(zhì)粉，在脫介篩振動(dòng)和噴水沖洗作用下仍未能脫除透篩，滯留在篩上產(chǎn)品表面的介質(zhì)粉。脫介篩篩上產(chǎn)品介耗量用產(chǎn)品含介率表示，選煤廠生產(chǎn)介耗要求小于1.2 kg/t，其中，精煤、中煤、矸石脫介篩篩上產(chǎn)品含介率分別小于0.5‰，0.4‰，0.3‰。

選煤試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中選取脫介篩篩上產(chǎn)品含介率作為試驗(yàn)指標(biāo)。首先將脫介篩篩上產(chǎn)品按國(guó)標(biāo)要求采樣、制樣后，計(jì)算脫介篩篩上產(chǎn)品含介比例，然后將實(shí)測(cè)值與上述各產(chǎn)品脫介篩篩上含量的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，即可判斷脫介篩介耗的高低。

水峪選煤廠二車間為不脫泥重介質(zhì)分選工藝，選用4臺(tái)精煤脫介篩，1臺(tái)中煤脫介篩，1臺(tái)矸石脫介篩，篩子規(guī)格均為3661。脫介篩篩上產(chǎn)品含介率情況見表1。

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由表1可知，精煤篩篩上產(chǎn)品含介率分別為0.42‰，3.43‰，2.01‰，2.56‰，其中僅有314#精煤脫介篩篩上產(chǎn)品含介率屬于控制范圍，315#、316#、317#精煤脫介篩篩上產(chǎn)品含介率均已嚴(yán)重超出控制范圍，跑介較嚴(yán)重。中煤脫介篩篩上產(chǎn)品含介率為0.63‰，與精煤脫介篩相比，已大幅降低，但仍超出控制要求的0.4‰，輕微跑介。矸石篩脫介篩篩上產(chǎn)品含介率為0.52‰，同樣存在輕微跑介。

2.2 磁選機(jī)工藝性能檢測(cè)

水峪選煤廠二車間共有10臺(tái)磁選機(jī)，其中8臺(tái)精煤磁選機(jī)均為背靠背布置，型號(hào)HMDA914×2972，編號(hào)為331#～338#；中煤磁選機(jī)1臺(tái)，型號(hào)HMDA914×2972，編號(hào)339#；矸石磁選機(jī)1臺(tái)，型號(hào)HMDA914×2972，編號(hào)340#?？疾榇胚x機(jī)工藝性能主要有磁性物回收率和煤泥脫除率2個(gè)指標(biāo)。磁性物回收率按式（1）計(jì)算，煤泥脫除率按式（2）計(jì)算［11］。

式中，ε為磁性回收率，%；Mα為磁選入料中的磁性物含量，以占磁選入料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；Mβ為磁選精礦中的磁性物含量，以占磁選入料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，%；Mθ為磁選尾礦中的磁性物含量，以占磁選入料質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示，%。

式中，εο為非磁性物回收率，%。

磁性物回收率是衡量磁選機(jī)回收磁鐵礦介質(zhì)粉的能力。選煤廠正常情況下單筒磁選機(jī)磁性物回收率≥99.8%，根據(jù)該值進(jìn)行對(duì)比，水峪選煤廠精煤磁選機(jī)型號(hào)均為HMDA914×2972，其中331#、332#、333#、338#精煤磁選機(jī)符合要求，而334#、335#、336#、337#精煤磁選機(jī)有輕微跑介現(xiàn)象。精煤磁選機(jī)工藝性能效果見表2。

煤泥脫除率是尾礦中煤泥占入料中煤泥的百分比，提高磁選機(jī)煤泥脫除率有利于懸浮液中煤泥的排出，具有降低懸浮液中煤泥含量，提高分選精度的作用。選煤廠單筒磁選機(jī)煤泥脫除率要求≥85%，水峪選煤廠精煤磁選機(jī)煤泥脫除率均達(dá)到此要求。

磁選機(jī)入料中磁性物含量要求≥30%。本次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，精煤磁選機(jī)入料中磁性物含量均低于此值，說(shuō)明入料中煤泥含量過(guò)高，容易裹攜部分磁性物從尾礦排出，導(dǎo)致輕微跑介現(xiàn)象。另一方面，磁選機(jī)精礦中磁性物含量約80%，明顯低于正常值，即使磁選機(jī)的煤泥脫除率達(dá)標(biāo)，但入料中所含煤泥量過(guò)高，導(dǎo)致一部分煤泥滯留在精礦中，重新進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)、積聚，中煤磁選機(jī)339#工藝性能指標(biāo)見表3。

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由表3可知，339#中煤磁選機(jī)磁性物回收率達(dá)99.98%，具有較高的磁性物回收率，不存在跑介現(xiàn)象。中煤磁選機(jī)脫泥率83.77%，略低于要求值。針對(duì)煤泥脫除率這一指標(biāo)分析，因中煤磁選機(jī)入料中煤泥含量較低，即使極少煤泥進(jìn)入磁選精礦，也對(duì)煤泥脫除率影響較大，導(dǎo)致煤泥脫除率較低，該現(xiàn)象恰恰與精煤磁選機(jī)相反。矸石磁選機(jī)工藝性能指標(biāo)見表4。

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由表4可知，矸石磁選機(jī)的磁性物回收率和煤泥脫除率均達(dá)到了設(shè)備要求。

為排查重介系統(tǒng)介質(zhì)損失，對(duì)各部分產(chǎn)品帶介情況進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：①精煤磁選機(jī)尾礦產(chǎn)品帶介量高，平均磁性物含量達(dá)0.31%；②重介精煤產(chǎn)品帶介量高，平均帶介量達(dá)1.06 kg/t；③矸石產(chǎn)品帶介量高，平均帶介量達(dá)0.56 kg/t，總體介耗高。

3 優(yōu)化措施

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，二車間的介耗主要由脫介篩篩上產(chǎn)品介耗大導(dǎo)致，因此降低脫介篩篩上產(chǎn)品介耗是第一要?jiǎng)?wù)。

3.1 脫介篩篩上產(chǎn)品降介耗措施

（1）優(yōu)化脫介篩篩面的噴水結(jié)構(gòu)、安裝位置和擋堰篩板分布。脫介篩篩面噴嘴設(shè)計(jì)成長(zhǎng)短交錯(cuò)的布置如圖1（a）所示，噴嘴間距要滿足相鄰2個(gè)同等長(zhǎng)度的噴嘴所形成的扇形水簾在篩面料層上方重合，利用單道噴水形成雙幕水簾如圖1（b）虛線所示，不僅可以保障篩面噴水壓力，還在降低噴水量的同時(shí)增加噴水沖洗次數(shù)，較低的用水量達(dá)到最佳的脫介效果。脫介篩篩面噴水安裝位置必須保障噴水與篩面的交叉點(diǎn)在篩板擋堰后側(cè)（圖1（b）），因?yàn)槲锪显竭^(guò)篩面擋堰后料層松散且厚度均勻，下面空間較大，此時(shí)噴水沖洗最易于介質(zhì)透篩，能夠獲得更加充分的脫介效果。篩面擋堰2塊篩板布置1道擋堰，此時(shí)效果最佳，即可保證料層沿篩寬方向均勻布料，又可保障篩面物料的流暢性。

（2）脫介篩篩面噴水壓力較低，優(yōu)化篩面噴嘴個(gè)數(shù)、濾水器結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)用水量，增大篩面噴水壓力。

（3）現(xiàn)有脫介弧形篩篩板背寬2.40 mm，在同規(guī)格弧形篩條件下，背寬大則切割次數(shù)少，建議更換為窄背寬弧形篩篩板（背寬1.70 mm），脫介能力提高約1.26倍，提升泄介能力。

（4）針對(duì)一車間脫介弧形篩篩面積料導(dǎo)致介耗增加的情況，可考慮定制弧形篩，適當(dāng)增加弧形篩的角度，實(shí)現(xiàn)物料的順暢通過(guò)。

3.2 降磁選機(jī)介耗措施

磁選機(jī)單機(jī)檢測(cè)的異常值為入料中煤泥含量偏高，經(jīng)工藝梳理發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中存在煤泥循環(huán)現(xiàn)象，該煤泥循環(huán)工藝為粗精煤泥離心機(jī)離心液返回精煤稀介桶（磁選機(jī)入料桶），導(dǎo)致磁選機(jī)入料中煤泥含量增大，應(yīng)增加轉(zhuǎn)排桶，將粗精煤泥離心機(jī)離心液轉(zhuǎn)排至煤泥分級(jí)旋流器入料桶，減少磁選機(jī)入料中的煤泥含量。

通過(guò)脫介篩篩面安裝位置、噴水結(jié)構(gòu)、噴水壓力、擋堰篩板布置優(yōu)化后，預(yù)計(jì)介耗將降至1.2 kg/t以內(nèi)，其余措施實(shí)施完畢，預(yù)計(jì)介耗可降至1.0 kg/t左右。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）水峪洗煤廠改進(jìn)二車間的工藝流程是降介耗的關(guān)鍵。脫介篩篩上產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果表明，精煤篩篩上產(chǎn)品跑介較嚴(yán)重，中煤篩篩上產(chǎn)品和矸石篩篩上產(chǎn)品存在輕微跑介，降低脫介篩篩上產(chǎn)品介耗是降介的關(guān)鍵。磁選機(jī)工藝性能檢測(cè)結(jié)果表明，由于入料中煤泥含量偏高，334#、335#、336#、337#精煤磁選機(jī)有輕微跑介現(xiàn)象，減少磁選機(jī)入料中的煤泥含量，將會(huì)改善磁選機(jī)輕微跑介現(xiàn)象。

（2）通過(guò)優(yōu)化脫介篩篩面噴水結(jié)構(gòu)、安裝位置、擋堰篩板分布和脫介弧形篩篩板可以減少脫介篩篩上產(chǎn)品的介耗，通過(guò)增加轉(zhuǎn)排桶將粗精煤泥離心機(jī)離心液轉(zhuǎn)排至煤泥分級(jí)旋流器入料桶，可以改善磁選機(jī)的輕微跑介情況。