禾草溝二礦選煤車間降低介耗的實踐

白少龍，吳樹明，王亞男

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山063012)

禾草溝二號煤礦選煤車間由唐山國選精煤有限責任公司運營，原設計能力為0.6 Mt/a，經過2012年尾煤擴能改造、2014年跳汰預排矸及2017年尾煤擴能改造后，生產能力提升至1.5 Mt/a，屬“小馬拉大車”的生產運營模式。該選煤車間主要配選禾草溝二礦生產的3#氣煤和禾草溝一礦生產的5#氣煤。采用預先跳汰排矸+無壓三產品重介+二次浮選工藝，主選設備為無壓三產品重介質旋流器(3NWX900/650)，現處理能力為280 t/h。建廠之初選煤車間噸煤介耗為2.0 kg，介耗較高。根據我國選煤車間設計規范規定，末煤系統重介選煤過程中磁鐵礦粉的技術損失宜控制在2.0 kg/t以下，通過尋找介質損失源頭，經過現場改造與實踐，截至2017年，禾草溝二礦選煤車間的噸煤介耗降至1.32 kg/t。

1 介質回收系統

介質回收系統設備流程如圖1所示，具體分為以下部分：

圖1 禾草溝二礦選煤車間介質回收系統設備流程

(1)精煤部分。精煤弧形脫介篩篩下部分合格介質與精煤脫介篩篩下合格介質直接作為合格介質循環使用；精煤脫介篩篩下的稀介與精煤弧形脫介篩篩下介質部分分流進入精煤磁選機，磁選精礦進入合介桶，磁選尾礦進入精煤磁尾桶。

(2)中煤和矸石部分。中矸弧形脫介篩與中矸脫介篩篩下合格介質作為合格介質循環使用；脫介篩篩下稀介質進入中矸磁選機，磁選精礦進入合介桶，磁選尾礦進入中矸磁尾桶。

禾草溝二礦選煤車間介質回收系統主要設備選型見表1。

表1 禾草溝二礦選煤車間介質回收主要設備選型

2 介質循環回收系統存在問題

2.1 洗選產品帶介偏高，月入選量波動大

原煤經手選、跳汰排矸之后進入三產品重介質旋流器分選，分選之后精煤、中煤、矸石分別經各自的弧形篩和直線振動篩完成脫水脫介。其產品帶介統計結果見表2。

表2 禾草溝二礦選煤車間產品帶介統計Table 2 Statistical data of the quantities of media carried away by products kg/t

注：1.上述表格中精煤(40%)是指精煤產量為重介入選量的40%，以此類推。

2.表中產品帶介值均為在空氣干燥基狀態下進行測量的磁鐵礦粉磁性物含量，其中在浮選精煤、精煤磁尾濃縮旋流器底流、中矸磁尾濃縮旋流器底流中的極少部分損失未做統計。加權數值W1是指在無外水，無非磁性物質的條件下各產品帶介加權統計數值。加權數值W2是指在有外水，包含非磁性物質的條件下各產品帶介加權統計數值，加權數值W2=W1/0.8。本表統計中整體介耗加權統計數值與實際相吻合。

由表2可知，2012年經過對篩上產品進行抽樣檢測，精煤帶介量為0.40 kg/t，中煤帶介量為0.01 kg/t，矸石帶介量為2.30 kg/t，尾煤泥(烘干后煤樣)帶介量為3.25 kg/t。產品中精煤、中煤帶介量符合預期，但是矸石、尾煤泥帶介量偏高，直接影響介質損耗。

從2017年季度介耗統計(表3)可知，選煤車間月入選能力波動較大，且入選能力越大產品帶介越嚴重。

2.2 原煤煤泥量大，高灰細泥多，介質分流閥參數給定變化較大[1]

由于禾草溝二號煤礦生產的3#原煤煤質變化波動較大，煤泥含量在10%～25%之間，矸石易碎且易泥化，導致合介懸浮液黏度值波動較大，黏度最低為35 mPa·s，最高達到65 mPa·s。集控人員為降低黏度值，加大介質分流閥開度，引起介質分流量增大，增加了磁選機處理能力，一旦分流量超出磁選機額定處理能力，則會導致介質從磁選尾礦中損失。同時由于入選原煤中高灰細泥含量較高，為實現有效的高灰細泥絮凝沉降，濃縮車間崗位工在添加藥劑方面，尤其是添加絮凝劑聚丙烯酰胺時短時間內會過量，導致絮凝劑裹挾磁鐵礦粉，引起跑介。

2.3 弧形篩不掛料，預先脫介環節效果差[2-3]

生產中弧形篩掛料少或者不掛料，弧形篩翻轉不及時的現象經常發生，導致弧形篩預先脫介效果變差，使得合介進入脫介篩合介段、稀介段的量增加。一方面進入磁選機分選的稀介懸浮液磁性物含量增加，磁選效果不佳；另一方面磁鐵礦粉附著在煤粒表面，增加了產品帶介量。

表3 2017年季度介耗統計

2.4 生產中堵、漏、冒事故頻繁發生[4-5]

選煤車間采用3NWX900/650三產品重介質旋流器，該設備入料粒度≤65 mm，入料壓力在0.14～0.19 MPa之間，額定處理能力為220 t/h。生產中旋流器經常出現堵塞事故，共分為兩種情況：

(1)旋流器底流口堵塞。由于重介入選量在280 t/h左右，超出額定處理能力近27個百分點，且入選原煤中含矸量在45%～55%之間。當底流口直徑為210 mm時，矸石無法及時排出，導致經常發生堵塞。旋流器中流已全部進入中煤振動篩，而絕大部分矸石也進入中煤振動篩，導致振動篩超負荷工作，脫介不完全，中矸產品帶介量更大。

(2)旋流器過橋堵塞。由于礦井生產中產生的廢棄材料如錨桿、鐵絲、細鋼筋等雜物較多，特別是其埋在帶式輸送機底部難以被及時清理，卡在過橋處，以致發生堵塞事故。與此同時，滾軸篩由于長時間工作，滾軸槽體磨損嚴重，致使篩縫變寬，不符合粒度要求的矸石進入篩下，在過橋處發生堵塞。堵塞后合介懸浮液連同精煤、中煤、矸石全部進入一段旋流器溢流，導致進入精煤磁選機的稀介量增大，造成磁選機跑介。磁鐵礦粉一部分直接進入精煤磁尾桶，一部分經磁選尾礦收集槽溢流進入地溝；同時精煤、中煤、矸石產品全部進入精煤脫介篩，導致脫介效果變差，產品帶介嚴重。每次事故發生，約有2 m3合格介質不能進入合介桶，磁性物含量按照0.40 kg/L計算，每次損失約0.80 t磁鐵礦粉。

2.5 磁選機分料槽分流量不穩定及噴淋水管經常堵塞[6-7]

由于進入磁選機的稀介懸浮液中煤泥含量較大，在稀介分流槽中經常會有沉淀物，不同程度地影響分流，導致兩臺磁選機流量分配不穩定。2017年抽檢發現，正常情況下，磁選機介質回收率能達到99.80%以上，每500 mL磁選尾礦中，磁性物含量宜控制在0.15～0.25 g之間。在分料不均的情況下，兩臺磁選機磁選尾礦中的磁性物含量出現了0.663 4～0.0983 g，0.154 2～0.623 5 g的異常數據。磁選機尾礦抽檢結果見表4。

表4 磁選機尾礦抽檢結果Table 4 Result of sampling check of magnetic separator tailings g

除此之外，磁選機噴淋水管堵塞，出現磁選機“黑圈”現象，導致磁鐵礦粉吸在圓筒表面，在磁系邊緣無法及時排出，降低了磁選機的有效面積，最終導致磁選效率低于正常值。磁選機“黑圈”現象如圖2所示。

圖2 磁選機的“黑圈”現象

3 改造措施

3.1 穩定入選量，改造中矸振動篩

隨著2012年、2017年壓濾車間改擴建正式投產后，入選量逐漸穩定，產能不再受限。2017年年底，國務院要求煤電企業需簽訂長期合同，穩定市場，礦井生產能力也朝著穩定的方向持續邁進。

實際生產中，產品比例約為精煤∶中煤∶矸石∶

煤泥=40∶5∶42∶13。2012年運營初，中煤、矸石共用一臺ZKFJ3.6×4.8直線振動篩，篩面全寬為3.6 m，中煤、矸石篩寬比為1∶1。2014年對篩面進行寬度改造，寬度比變為中煤∶矸石=1∶2，矸石帶介由2.3 kg/t降至1.2 kg/t。根據選煤車間年產生60萬t矸石計算，年可減少合介用量約660 t，每噸磁鐵礦粉按750元計算，年節約成本為49.5萬元。

3.2 加強磁鐵礦粉入庫質量管理與介質分流管理[8-9]

合介懸浮液的黏度值與加重質的比表面積有著密切的關系，影響比表面積的因素包括顆粒粒度、形狀。可以從粒度方面著手，降低加重質的比表面積，即適當加大磁鐵礦粉粒度，從而降低懸浮液的視黏度。

2017年禾草溝二礦選煤車間磁鐵礦粉入庫質量化驗指標見表5。由表5可知，磁鐵礦粉≥0.075 mm粒級含量在5%～8%之間，<0.075 mm粒級含量在92%～95%之間。由于該選煤廠泥物質含量較多，在不影響合介懸浮液穩定性的前提下，加重質粒度要求可適當放寬，調整<0.075 mm粒級含量位于90%～92%之間，<0.045 mm粒級含量控制在78%～80%之間。與此同時，集控人員在介質分流閥值的改變上盡量做到平穩，避免開合角度過大，將黏度值控制在45±2 mPa·s，同時穩定入選量，便于濃縮車間崗位工掌握聚丙烯酰胺的用量。

表5 磁鐵礦粉入庫化驗指標Table 5 Quality indices of stocked magnetite powder %

3.3 弧形篩增設擋煤板，提高預脫介能力[10-11]

弧形篩增設擋煤板，適當延長物料在篩上的停留時間，增加介質回收。生產中若出現弧形篩掛料不足或者無掛料現象，及時上報機修人員進行翻轉弧形篩，降低產品帶介率。

3.4 降低事故發生率，嚴防堵、漏、冒事故[12-13]

針對底流口堵塞問題，通過增大底流口直徑，將底流口直徑由原來的210 mm增至230 mm。在保證中煤含精煤量≤3%的要求下，底流口堵塞頻率明顯降低，由原來的100次/月降低到10次/月，降低率高達90%，效果明顯。因此選煤車間應備用直徑為220、230 mm的底流口，以便及時更換。

對于過橋堵塞問題應從礦井和選煤車間兩方面進行改善：

(1)在礦井生產中嚴格把控井下原煤質量。盡量避免人為因素導致錨桿、鐵絲、細鋼筋、廢鐵等雜物進入原煤帶式輸送機，從根本上阻斷堵塞物料來源。

(2)選煤車間嚴格把控入選原煤粒度。在篩分破碎環節需要定期檢查滾軸篩篩縫大小和破碎機齒輥縫隙間距，防止不符合粒度的原煤或矸石進入重介質旋流器。

(3)礦井、選煤車間應提高除鐵效率，設立“除鐵防火墻”:井下原煤除鐵、選煤車間入選原煤除鐵、入選重介原煤除鐵，形成堅實的除鐵“壁壘”。

3.5 強化磁選機環節精細化管理[2]

針對磁選機環節從兩方面入手：

(1)磁選機稀介分流槽分流量不穩定，應從分流槽設計上入手，按照兩臺磁選機的處理能力進行分流量的調控。同時，崗位司機應及時測量跑介情況，用遮擋板改變分流量。對于跑介較大的，應及時觀察分流槽，進行分流量的調節。

(2)及時清理分流槽中沉降的淤泥和介質，保證分流穩定。定期用長毛刷清理堵塞的噴淋水管，防止出現磁選機“黑圈”現象，保證圓筒表面的磁鐵礦粉及時在磁系邊緣脫落，確保磁選面積，提高磁選效率。

4 經濟效益

截至2017年11月，年噸煤介耗為1.32 kg，較2012年的噸煤介耗2.00 kg降低了34%。選煤車間2017年入選量為128萬t，與2012年相比，節約磁鐵礦粉約870.4 t，每噸磁鐵礦粉以750元計算，減少生產成本65.28萬元。

5 結語

托管運營公司在保證正常生產的基礎上，降低不必要的成本刻不容緩。禾草溝二礦選煤車間通過檢測介質回收系統中各環節的介質損耗數據變化，同時從工藝技術上進行重點改造，最終實現降低介質損耗、提高公司經濟效益的目標。