巴關(guān)河選煤廠重介質(zhì)旋流器優(yōu)化改造實(shí)踐

萬(wàn)冬梅

(川煤集團(tuán)攀煤精煤分公司 洗煤一車間，四川 攀枝花 617068)

巴關(guān)河選煤廠重介質(zhì)旋流器優(yōu)化改造實(shí)踐

萬(wàn)冬梅

(川煤集團(tuán)攀煤精煤分公司 洗煤一車間，四川 攀枝花 617068)

針對(duì)巴關(guān)河選煤廠重介技術(shù)改造工程投產(chǎn)后出現(xiàn)的重介質(zhì)旋流器分選效果差、精煤帶矸、旋流器失壓和損壞等問題，為保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，通過認(rèn)真分析問題產(chǎn)生的原因，并采取調(diào)整旋流器工藝參數(shù)、改進(jìn)潤(rùn)濕方式等措施，有效解決了生產(chǎn)中的問題。

重介質(zhì)旋流器；合格介質(zhì)泵；潤(rùn)濕管；安裝方式

1 概述

巴關(guān)河選煤廠是川煤集團(tuán)攀煤公司下屬的一座處理能力為1.80 Mt/a的大型礦區(qū)煉焦選煤廠，建于1965年,與攀枝花鋼鐵集團(tuán)相配套，生產(chǎn)采用跳汰主再選、濃縮浮選聯(lián)合工藝流程。2009年5月，該廠對(duì)原有洗選工藝進(jìn)行了技術(shù)改造，生產(chǎn)工藝變?yōu)橹亟橘|(zhì)旋流器分選、直接浮選聯(lián)合工藝流程，其中50～0.35 mm粒級(jí)原煤采用3SNWX1300/920型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，<0.35 mm粒級(jí)煤泥采用浮選、壓濾處理，洗水達(dá)到一級(jí)閉路循環(huán)。但是，在改造后的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，該廠生產(chǎn)出現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)為：大量的選煤矸石積壓在重介旋流器二段無法排出，不僅導(dǎo)致二段錐體磨損較大，而且嚴(yán)重制約了原煤的入選量，生產(chǎn)中還多次出現(xiàn)精煤跑矸現(xiàn)象，從而影響了選煤系統(tǒng)的正常生產(chǎn)和分選效果；此外，在生產(chǎn)過程中還常出現(xiàn)重介質(zhì)旋流器突然失壓和旋流器二段損壞的狀況，直接影響了選煤生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此采取有效措施，使重介旋流器矸石順暢排出，減小設(shè)備的磨損，降低精煤跑矸，是巴關(guān)河選煤廠的首要任務(wù)。

2 原因分析

為找到有效的解決方法，巴關(guān)河選煤廠組織技術(shù)人員，對(duì)生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行了分析研究。

2.1 重介質(zhì)旋流器分選效果不穩(wěn)定分析

決定原煤分選效果好壞的因素在于原料煤的預(yù)潤(rùn)濕程度、懸浮液的壓力和矸石的排放速度：入料預(yù)潤(rùn)濕不好，物料就會(huì) “成團(tuán)”進(jìn)入，對(duì)分選造成干擾，可導(dǎo)致物料在旋流器中停留的時(shí)間極短，使部分高密度物料不能獲得同步的切向速度，易混入精煤，影響產(chǎn)品質(zhì)量；懸浮液的壓力突然失壓，會(huì)使托舉旋流器中分選的沿外螺旋上升的重產(chǎn)物的能量損耗增大，導(dǎo)致部分重產(chǎn)物易穿過輕、重產(chǎn)物相結(jié)合的分界面混入精煤，而輕產(chǎn)物穿過分界面進(jìn)入重產(chǎn)物，從而使應(yīng)該回收的精煤損失到了中、矸里，嚴(yán)重影響了原煤的分選效果；矸石的排放速度主要取決于矸石在旋流器內(nèi)獲得的軸向速度，而軸向速度主要是由入料壓力決定，當(dāng)矸石底流口尺寸一定時(shí)，矸石量越大，所需要的入料壓力就越大，但入料壓力不是越大越好，應(yīng)有一定的限制，過大的入料壓力對(duì)分選反而不利，且大大增加設(shè)備的磨損。

在實(shí)際生產(chǎn)中，巴關(guān)河選煤廠已將入料壓力提高，但分選效果卻沒有得到相應(yīng)的改觀。分析認(rèn)為造成這個(gè)狀況的原因是：原煤中矸石含量過大，而旋流器一二段連接管的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，造成一段重產(chǎn)物不能及時(shí)輸送給二段旋流器，使矸石在二段底流口不能及時(shí)地排放出去。旋流器二段流通不暢會(huì)形成一股反向壓力，此反向壓力傳遞回旋流器一段，可造成旋流器一段壓力發(fā)生變化，并形成干擾流，從而改變了旋流器內(nèi)的離心力和向心力，影響切向速度、徑向速度和軸向速度，進(jìn)而影響旋流器的分選效果。

2.2 旋流器損壞、失壓原因分析

旋流器損壞的主要原因是金屬雜物的混入。重介質(zhì)旋流器的外壁由6 mm厚的鐵板卷制而成，內(nèi)壁粘貼了一層剛玉，剛玉是由Al2O3組成，雖強(qiáng)度大、硬度高，較為耐磨，但卻不耐敲擊。由于礦區(qū)內(nèi)各礦井采煤機(jī)械化程度的提高，不僅原煤中矸石含量大幅增加，并且還易混入一些合金鉆頭、鐵器等雜物，盡管原煤運(yùn)輸系統(tǒng)已設(shè)置了兩道除鐵裝置，但仍有一些埋在煤層里的金屬類雜物不能完全清除。當(dāng)金屬類雜物進(jìn)入旋流器后，在離心力作用下與物料一起旋轉(zhuǎn)由旋流器一段進(jìn)入旋流器二段，由于旋流器二段的中心線與水平線重合，錐體底部與底流口垂直位置上有一個(gè)高差，而金屬類雜物的密度大于物料密度，因此金屬類雜物不能隨物料一起有效排出，這就造成金屬類雜物滯留在旋流器二段，在二段錐體內(nèi)反復(fù)旋轉(zhuǎn)、敲擊，使旋流器內(nèi)壁剛玉襯里逐漸脫落，最終使旋流器外壁被擊穿，造成介質(zhì)噴漏，導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，嚴(yán)重影響選煤生產(chǎn)的正常、連續(xù)運(yùn)行。

旋流器失壓的主要原因則是因過長(zhǎng)的矸石塊狀物卡堵在一二段連接管導(dǎo)致的。一旦卡堵，就會(huì)導(dǎo)致旋流器的突然失壓。

通過以上分析得出，在生產(chǎn)中宜考慮改變底流口徑與長(zhǎng)度，縮短一二段連接管的長(zhǎng)度，改變旋流器的安裝方式，從而使旋流器內(nèi)的金屬雜物和矸石獲得一個(gè)向下的重力分力，使軸向速度增大，促使重產(chǎn)物快速通過排料口。

3 解決措施

通過分析與研究，巴關(guān)河選煤廠采取了一系列行之有效的措施。

3.1 調(diào)整合格介質(zhì)泵的啟動(dòng)順序

大合格介質(zhì)泵額定流量為1 250 m3/h，工作壓力為200～250 kPa，主要是輸送旋流器工作時(shí)所需的大部分合格介質(zhì)；小合格介質(zhì)泵額定流量為350 m3/h，工作壓力為250～300 kPa，主要用于調(diào)整旋流器工作時(shí)的生產(chǎn)壓力。生產(chǎn)初期，設(shè)備的啟動(dòng)順序并沒有經(jīng)過嚴(yán)格的研究和考慮，認(rèn)為控制輸送大流量合格介質(zhì)的介質(zhì)泵應(yīng)先啟動(dòng)，只有保證了足夠的合格懸浮液，生產(chǎn)才能得以繼續(xù)。但是，在生產(chǎn)中常常發(fā)現(xiàn)旋流器的入料壓力波動(dòng)大，且達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間為5～8 min，在其他條件都不變的情況下，分選效果無法達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。

原合介泵物料流的走向?yàn)椋捍笮『辖楸玫奈锪狭鹘?jīng)上、下兩個(gè)不同的切線入口進(jìn)入，最終合并在一起，沿旋流器內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中大合介泵的物料是從旋流器下部往上旋入，且流量極大，它或多或少會(huì)抑制從上部往下旋入的小合介泵的物料流量的快速加大，從而延緩了小合介泵壓力上升的速度，進(jìn)而延長(zhǎng)了開機(jī)時(shí)間。

因此調(diào)整了合格介質(zhì)泵啟動(dòng)順序，在生產(chǎn)中先開啟小合介泵，待壓力升高到規(guī)定值且穩(wěn)定后，再啟動(dòng)大合介泵。從而避免了大合介泵的物料流抑制小合介泵壓力的上揚(yáng)，解決了入料壓力波動(dòng)問題，且大大縮了開機(jī)時(shí)間。

3.2 旋流器工藝參數(shù)調(diào)整

3.2.1 潤(rùn)濕管改造

如圖4所示，為解決入料潤(rùn)濕效果不好的問題，將潤(rùn)濕管的切向入料角度由62°減少為36°，潤(rùn)濕管的管頭數(shù)由4個(gè)減少為2個(gè)，潤(rùn)濕管的管徑由φ89 mm加大為φ108 mm，潤(rùn)濕管與混料筒之間的距離由150 mm增大為400 mm，

改進(jìn)后的潤(rùn)濕管充分保證了介質(zhì)的切向入料角度，通過介質(zhì)切向入料，使混料筒內(nèi)的物料隨著介質(zhì)一起高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)入旋流器，起到預(yù)旋加速作用。在介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)作用下，原煤潤(rùn)濕時(shí)間增長(zhǎng)，保證了原料煤的潤(rùn)濕效果，從而提高了分選精度，降低了生產(chǎn)損失，同時(shí)減少了潤(rùn)濕管堵塞問題，降低了潤(rùn)濕管的事故率。

圖1 優(yōu)化改進(jìn)前后潤(rùn)濕管介質(zhì)運(yùn)動(dòng)與潤(rùn)濕管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Diagram of wetting tube and medium movement in wetting tube before and after improvement

3.2.2 調(diào)整旋流器二段中心溢流管、矸石出料口尺寸參數(shù)

中心溢流管插入深度的增加會(huì)使分選密度提高。因中心溢流管增長(zhǎng)時(shí)，溢流管下端至錐體下部的距離縮短，使被送物料的實(shí)際分選密度增大，從而可加大溢流產(chǎn)品的灰分。中煤產(chǎn)品質(zhì)量定位為灰分在55%～60%之間，而生產(chǎn)中中煤灰分大都穩(wěn)定在40%左右，為提高中煤灰分以增加中煤產(chǎn)率，將旋流器二段的中心管長(zhǎng)度由805 mm增加到955 mm，從而有效地增加了中煤產(chǎn)量。

此外，利用重介質(zhì)旋流器內(nèi)工作懸浮液隨產(chǎn)品排出數(shù)量的分配原理和二段底流口直徑與其流量的關(guān)系，將重介旋流器底流口直徑由240 mm調(diào)整到280 mm，并延長(zhǎng)了矸石出料管，系統(tǒng)一延長(zhǎng)130 mm，系統(tǒng)二延長(zhǎng)170 mm，從而增加了底流口的通過流量，解決了旋流器分料不均和堵塞的問題。

3.2.3 調(diào)整旋流器安裝方式

為了有效地對(duì)重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，對(duì)大塊雜物和矸石的受阻原因進(jìn)行了全面分析，認(rèn)為旋流器二段的角度導(dǎo)致大塊雜物和矸石在器壁處有一個(gè)向后的分力，這個(gè)分力導(dǎo)致雜物和矸石反復(fù)在容器內(nèi)旋轉(zhuǎn)無法排出。為克服這個(gè)受阻分力，選煤廠曾將旋流器的生產(chǎn)壓力調(diào)高，雖說取得了一定的效果，但卻增加了旋流器的磨損和能耗。為了能夠把這個(gè)分力抵消，使大塊雜物和矸石能夠順利排出，選煤廠調(diào)整了旋流器安裝角度(圖2)。

圖2 優(yōu)化改造前后重介質(zhì)旋流器安裝方式示意圖Fig.2 Diagram of installation method of heavy medium cyclone before and after improvement

具體方案為：將一二段連接管的長(zhǎng)度縮短到420 mm，同時(shí)將連接管的安裝角度由原來的20°變?yōu)?3°；將二段旋流器整體上移150 mm，并向下傾斜13°安裝，使旋流器內(nèi)的金屬雜物和矸石獲得一個(gè)向下的重力分力，從而使軸向速度增大，達(dá)到加快重產(chǎn)物通過排料口的目的。

4 改造效果

通過優(yōu)化改造，旋流器的分選效果得到大大改善，分選效率與分選精度也大大提高，再也沒有出現(xiàn)過影響生產(chǎn)的失壓或損壞事故發(fā)生，設(shè)備磨損也顯著降低，旋流器的使用壽命也大大延長(zhǎng)，為生產(chǎn)系統(tǒng)的集中、連續(xù)、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供了保障。改進(jìn)后，精煤中已無明顯矸石出現(xiàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到較好水平(表1)，中煤損失也大為減少，由8%降至了3%；在降低中煤損失的同時(shí)也提高了精煤產(chǎn)率，精煤產(chǎn)率較之前增加約0.3個(gè)百分點(diǎn)。按照年入選原煤250萬(wàn)t計(jì)算，選煤廠每年可多生產(chǎn)精煤7 500 t,經(jīng)濟(jì)效益良好。

表1 優(yōu)化改造前后生產(chǎn)狀況對(duì)比Table 1 Comparative result of production situation before and after improvement

[1] 吳式瑜，岳勝云.選煤基本知識(shí)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

[2] 歐澤深，張文軍.重介質(zhì)選煤技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

[3] 呂秀麗，張力強(qiáng).重介質(zhì)旋流器二段安裝角度與物料排出關(guān)系的研究[J].選煤技術(shù)，2012(5)：14-17.

[4] 雷本民.永川洗選廠重介旋流器精煤帶矸問題的解決措施[J].選煤技術(shù)，2009(5)：42-43.

Upgrade and improvement on heavy medium cyclone in Baguanhe coal preparation plant

WAN Dong-mei

(First Coal Preparation Workshop,Clean Coal Branch of Sichuan Coal Group Panmei Company,Panzhihua,Sichuan 617068,China)

In order to solve problems caused by bad separation of heavy medium cyclone,refuse carried in clean coal,insufficient pressure and breakdown of cyclone after modified heavy medium technological process in operation in Baguanhe coal preparation,ensuring normal production,some efficient measures are taken in form of adjusting technological parameter of cyclone,improving wetting method etc by analysis of origin of these problems. The application shows that these problems in operation get solved.

heavy medium cyclone; qualified medium pump; wetting tube; installation method

1001-3571(2015)02-0056-03

TD942

A

2014-11-27

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.016

萬(wàn)冬梅(1983—)，女，湖南省平江市人，助理工程師，從事選煤生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

E-mail：343678088@qq.com Tel: 13408126390