黃陵一號(hào)煤礦選煤廠介質(zhì)消耗管控實(shí)踐

何 晨,周文強(qiáng)

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 黃陵一號(hào)煤礦選煤廠，陜西 黃陵 727307)

黃陵一號(hào)煤礦選煤廠始建于1992年，為滿足礦井產(chǎn)能提升和礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略發(fā)展的需要，2010年對(duì)選煤廠進(jìn)行全面技術(shù)改造。改造后，該選煤廠設(shè)計(jì)能力為6.00 Mt/a，選煤工藝為無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主選、TBS分選、浮選機(jī)分選的聯(lián)合工藝。入選原煤為黃陵一號(hào)煤礦的氣肥煤，選后產(chǎn)品主要作為煉焦配煤。

對(duì)黃陵一號(hào)煤礦選煤廠來(lái)說(shuō)，主要輔助材料和消耗材料都是磁鐵礦粉(介質(zhì))，介質(zhì)成本無(wú)疑成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。因此，合理管控介質(zhì)消耗成為日常生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容。通常介質(zhì)消耗包括兩方面，即管理消耗和技術(shù)消耗，該選煤廠在管理消耗方面管理嚴(yán)格，很少存在這種消耗。目前的介質(zhì)消耗絕大部分是技術(shù)消耗，因此技術(shù)消耗就成為介質(zhì)消耗的管控重點(diǎn)。

1 影響磁選機(jī)磁選效果的因素

磁選機(jī)是重介生產(chǎn)系統(tǒng)的重要設(shè)備，它可以有效回收進(jìn)入磁選機(jī)的加重質(zhì)，減少介質(zhì)損失；同時(shí)，其還能凈化重介懸浮液，去除合格懸浮液中的部分煤泥，提高三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選精度。在實(shí)際生產(chǎn)中，影響磁選機(jī)磁選效果的因素較多，下面主要從兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析。

1.1 磁選機(jī)自身因素

(1)磁系偏角。磁系偏角就是磁系弧面中心線與圓筒中心垂直線的夾角[1]，當(dāng)磁系偏角過(guò)小時(shí)，精礦不能被滾筒帶到應(yīng)有高度，導(dǎo)致精礦排出量減少，部分精礦損失到尾礦中，最終的結(jié)果是尾礦帶介，磁性物回收效果變差；當(dāng)磁系偏角過(guò)大時(shí)，尾礦區(qū)磁力作用范圍變小，磁場(chǎng)對(duì)磁性礦粒作用時(shí)間變短，磁性礦粒被吸引機(jī)會(huì)降低，且精礦排出端的磁場(chǎng)較強(qiáng)，導(dǎo)致精礦不能及時(shí)排到精礦槽內(nèi)，而損失到尾礦之中。目前，磁選機(jī)的磁系偏角一般在15°～20°之間。

(2)工作間隙。粗選區(qū)圓筒表面到底板之間的距離就是工作間隙[2]，當(dāng)工作間隙大時(shí)，礦漿流量大，有利于提高處理量；但由于距離圓筒表面較遠(yuǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致尾礦中的磁性物含量升高，介質(zhì)回收效果變差。當(dāng)工作間隙小時(shí)，磁場(chǎng)作用增強(qiáng)，尾礦中的磁性物含量降低，介質(zhì)回收效果提高；但工作間隙過(guò)小時(shí)，礦漿流速過(guò)快，礦粒來(lái)不及吸附在圓筒表面就被礦漿流帶到尾礦中，導(dǎo)致尾礦磁性物含量升高，容易出現(xiàn)排礦困難的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)“滿槽”現(xiàn)象。在安裝與維修磁選機(jī)時(shí)要保證工作間隙，正常范圍為30～60 mm。

(3)精礦卸料方式。稀介質(zhì)經(jīng)過(guò)磁選機(jī)處理后，精礦必須及時(shí)、有效進(jìn)入精礦溜槽。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果滾筒卸料不徹底，其表面粘附的細(xì)粒鐵粉進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致磁選機(jī)工作負(fù)荷增大，磁選效率降低。因此，必須選擇合理的卸料方式，保證精礦及時(shí)、有效進(jìn)入精礦溜槽。

1.2 磁選機(jī)入料性質(zhì)

(1)介質(zhì)特性。在重介選煤過(guò)程中，通常采用磁鐵礦粉作為介質(zhì)，磁鐵礦粉的各種性質(zhì)(粒度、密度、水分、磁性物含量等)對(duì)選煤過(guò)程和介質(zhì)回收都有很大影響[3]。一般來(lái)說(shuō)，磁鐵礦粉的粒度越細(xì)，懸浮液的穩(wěn)定性越強(qiáng)；磁鐵礦粉的密度越高，懸浮液的密度越高；磁鐵礦粉的水分越高，其顆粒越容易打團(tuán)，在合介桶內(nèi)越難分散；磁性物含量越低，磁選機(jī)回收效果越差，介耗肯定越大。因此，在選擇磁鐵礦粉時(shí)要綜合考慮各種因素，確保介質(zhì)回收處于高水平。

(2)入料濃度。如果入料濃度高，則其流速慢，流動(dòng)阻力大，精礦中易夾帶雜物，導(dǎo)致其質(zhì)量降低，需要時(shí)可以通過(guò)添加稀釋水來(lái)降低入料濃度。如果入料濃度低，則其流速快，分選時(shí)間短，導(dǎo)致部分有機(jī)會(huì)選上來(lái)的細(xì)小弱磁性顆粒進(jìn)入尾礦，介質(zhì)消耗量增大。因此，需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況調(diào)整礦漿濃度，最大濃度不能超過(guò)35%，最好控制在25%左右。

(3)煤泥含量。入料中的煤泥含量影響磁性物顆粒粘附到滾筒表面的速度，加上煤泥比表面積大、吸附能力強(qiáng)等原因，對(duì)脫介有著極其不利的影響[4]。在其他條件相同的條件下，煤泥含量高，必然使部分磁性物顆粒來(lái)不及回收而損失到尾礦中，導(dǎo)致精礦回收效果變差，介質(zhì)損失加劇。

2 介質(zhì)消耗管控方案

2.1 管理消耗管控方案

(1)采制化人員對(duì)每批進(jìn)廠磁鐵礦粉逐一采樣、化驗(yàn)，保證磁鐵礦粉質(zhì)量滿足以下要求：①磁性物含量≥95%；②全水分≤10%；③<0.045 mm粒級(jí)含量≥85%；④密度≥4.50 g/cm3。對(duì)于質(zhì)量較差或磁性物含量、全水分不達(dá)標(biāo)的磁鐵礦粉[6]，堅(jiān)決拒收。

(2)對(duì)磁鐵礦粉的磁性強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，具體做法為：將磁鐵礦粉置于盛有清水的容器內(nèi)，攪拌使其充分分散；將一塊正方體磁鐵置于其中，被磁化的磁鐵礦粉形成針狀磁聚(圖1)，并吸附在磁鐵表面。一般磁聚長(zhǎng)度在30 mm左右，磁聚越長(zhǎng)說(shuō)明磁鐵礦粉的磁性越強(qiáng)，越易于回收；反之，磁鐵礦粉越難回收。

圖1 磁聚現(xiàn)象

(3)對(duì)磁鐵礦粉的真密度進(jìn)行測(cè)試，具體做法為：在盛有定量體積水的密度瓶中，加入一定量的磁鐵礦粉，充分?jǐn)嚢韬箪o置24 h；觀察固體含量，反算磁鐵礦粉的真密度。

(4)在測(cè)試磁性物含量時(shí)，要注意觀察清水用量和尾礦顏色。一般情況下，尾礦顏色隨清水用量的增加而變淡，當(dāng)清水用量約為5 L時(shí)，尾礦顏色變清，表明磁鐵礦粉正常。如果清水用量過(guò)多，且尾礦顏色不澄清或呈現(xiàn)其他顏色，說(shuō)明磁鐵礦粉存在問(wèn)題。

2.2 技術(shù)消耗管控方案

2.2.1 調(diào)整磁系偏角與工作間隙

通常需要根據(jù)入選原煤性質(zhì)將磁選機(jī)的磁系偏角調(diào)整在15°左右[5]，但磁系偏角測(cè)量較為麻煩。根據(jù)該選煤廠的經(jīng)驗(yàn)方法可以輕松完成，且磁系偏角調(diào)整效果較好。取一根長(zhǎng)度為3 cm的鐵釘，在釘帽部位拴一根長(zhǎng)線；將鐵釘在尾礦溢流內(nèi)靠近滾筒位置緩慢放下，直至釘尖被吸住，以鐵釘延長(zhǎng)線正好高于尾礦溢流堰20 mm為宜，此時(shí)調(diào)整的磁系偏角就在15°左右。將工作間隙調(diào)整為50 mm的具體做法是除去滾筒中心軸兩下側(cè)的墊片。在這兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整后，磁選機(jī)尾礦帶介量降低。

2.2.2 控制磁選機(jī)入料濃度

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要，增大脫介篩噴水。在此之后磁選機(jī)尾礦存在輕微的“翻花”現(xiàn)象，但尾礦帶介情況明顯好轉(zhuǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在脫介篩噴水半開(kāi)的情況下，精煤磁選機(jī)入料濃度在30%左右，磁選尾礦帶介嚴(yán)重；當(dāng)增大脫介篩噴水后，精煤磁選機(jī)入料濃度降低，平均濃度為23%，尾礦帶介量降低。不同時(shí)間的磁選尾礦帶介結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 磁選尾礦帶介結(jié)果Table 1 Comparison of loss of medium in magnetic tailings before and after increase of water spay rate

2.2.3 保證脫介篩脫介效果

(1)保證弧形篩脫介效果。為了保證弧形篩的預(yù)先脫介效果，采用布料箱沿切線方向?qū)⑷肓辖o到弧形篩篩面，確保入料分布均勻[7]。每天早班停車檢修時(shí)，清理各布料箱內(nèi)的棉紗、木塊、鐵線等雜物，保證不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。加強(qiáng)弧形篩管理，保證全斷面入料且不竄料，篩面沒(méi)有破損，出料端有約25%的篩面形成料堆[8]。精煤、中煤弧形篩正常生產(chǎn)10～12個(gè)班(約160 h)翻轉(zhuǎn)一次，矸石弧形篩正常生產(chǎn)15～20個(gè)班(約320 h)翻轉(zhuǎn)一次，具體情況由現(xiàn)場(chǎng)決定。當(dāng)篩孔磨損達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸的1.50倍或磨損面積超過(guò)40%時(shí)，必須更換篩板。每10 d檢測(cè)一次篩孔、篩條寬度，保證篩板滿足要求。

(2)保證振動(dòng)篩脫介效果。保證噴水濃度≤15 g/L，嚴(yán)禁隨意添加絮凝劑，杜絕藥劑不夠或藥劑殘留對(duì)噴水質(zhì)量的影響。為了提高噴水效果，選擇加壓分散性好且易形成扇面的噴嘴，保證噴頭不易掉、不堵塞，噴水壓力以0.25 MPa左右為宜。篩面布置3道隔擋篩板，精煤脫介篩布置3道噴水，中煤、矸石脫介篩各布置2道噴水，保證噴水落點(diǎn)在篩面隔擋之后，并實(shí)現(xiàn)全斷面噴水[9]。

2.2.4 保證脫介篩篩面完好

該選煤廠脫介篩稀介段的篩孔尺寸為0.75 mm，篩下物粒度<0.75 mm。如果脫介篩篩網(wǎng)遭受磨損，則>0.75 mm粒級(jí)物料進(jìn)入篩下物內(nèi)，導(dǎo)致篩下物濃度、粒度增大，磁選機(jī)入料濃度、粒度隨之增大。這部分大粒度物料易在磁選機(jī)槽底堆積，進(jìn)而使槽體堵塞，影響磁選機(jī)的分選效果。為此，必須保證脫介篩篩面無(wú)破損，篩孔磨損達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸的1.50倍或磨損面積超30%時(shí)，必須更換篩板。此外，需要每10天檢測(cè)一次篩孔、篩條寬度，保證篩孔尺寸滿足要求。

2.2.5 降低系統(tǒng)中的煤泥含量

由于原煤采用不分級(jí)、不脫泥方式入選，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，介質(zhì)中的煤泥含量呈上升趨勢(shì)[10]。為此，為重介生產(chǎn)系統(tǒng)加設(shè)分流裝置，并在密度操作司機(jī)技能培訓(xùn)和實(shí)際操作中要求牢牢樹(shù)立“穩(wěn)定打分流，不得大開(kāi)大合”的理念，每班生產(chǎn)要求強(qiáng)制性打分流。懸浮液內(nèi)的煤泥含量參考指標(biāo)見(jiàn)表2。懸浮液內(nèi)煤泥含量對(duì)磁選機(jī)磁選效果的影響見(jiàn)表3。

表2 懸浮液內(nèi)煤泥的允許極限含量

表3 懸浮液內(nèi)煤泥含量對(duì)磁選機(jī)磁選效果的影響

結(jié)合表2可以看出，懸浮液密度越高，所允許的煤泥含量越低。生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)一步表明：煤泥含量對(duì)細(xì)顆粒分選效果和介質(zhì)回收效果都有很大影響。由表3可知：懸浮液內(nèi)的煤泥含量越高，分選效果越差，磁性物回收率越低。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中必須合理控制懸浮液內(nèi)的煤泥含量。

3 管控成效

在采取多項(xiàng)介質(zhì)消耗管控措施后，重介生產(chǎn)系統(tǒng)介質(zhì)消耗減少。通過(guò)采取介質(zhì)消耗管控措施前后的噸原煤介耗(表4)可以看出，噸原煤介耗由2.02 kg降到1.59 kg，效果較為明顯。

表4 采取介質(zhì)消耗管控措施前后的噸原煤介耗Table 4 Medium consumption per ton of coal treated before and after adoption of management and control measures

目前，黃陵一號(hào)煤礦選煤廠原煤實(shí)際處理能力為3.00 Mt，在采取介質(zhì)消耗管控措施后，每年可節(jié)約磁鐵礦粉1 290 t。磁鐵礦粉的銷售價(jià)格按1 000元/t計(jì)算，每年可節(jié)省129萬(wàn)元資金，經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

磁選機(jī)作為重介選煤廠回收介質(zhì)的設(shè)備，其磁選效果直接影響選煤廠介質(zhì)消耗高低，日常生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)磁選機(jī)的管理，分析各方面原因，降低尾礦帶介量和產(chǎn)品帶介量，從而降低介耗，減少磁鐵礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效的目標(biāo)。