重介旋流器操作方法對(duì)生產(chǎn)超低灰純煤的研究

朱亞麗

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦洗煤廠化驗(yàn)室，山西 臨汾 041600）

回坡底煤礦洗煤廠立足實(shí)際情況，充分發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，利用精小粒再次進(jìn)行分選作業(yè)，能生產(chǎn)出灰分小于3.00%超低灰純煤產(chǎn)品。該產(chǎn)品能用來生產(chǎn)綠質(zhì)碳化硅、制備富勒烯碳納米材料、制備活性炭、高純度碳化硅材料等，具有理化指標(biāo)穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的市場前景。論文針對(duì)該洗煤廠生產(chǎn)超低灰純煤產(chǎn)品確定的高壓力高密度和低壓力低密度兩種操作方法進(jìn)行比較分析，同時(shí)掌握影響操作技術(shù)的因素。

1 重介工藝流程的分析

1.1 入料可選性

基于入選原料粒煤性質(zhì)的穩(wěn)定性，一般灰分在4.00%～5.00%之間，主要密度在1.30～1.40kg/L之間。對(duì)回坡底煤礦原煤的煤質(zhì)資料分析可知：要求精煤灰分＜2.00%時(shí)，分選密度理論值為1.36kg/L左右，±0.1含量接近100%；要求精煤灰分＜3.00%時(shí)，分選密度理論值為1.42kg/L左右，±0.1含量約為95%，從這一數(shù)據(jù)可知入選原料的可選性極難。

1.2 工藝流程的確定

基于入選原料屬于極難選煤，因此需要確定選煤方法。可供選擇的方法主要有重介質(zhì)選煤法、煤泥浮選法、搖床選煤法。技術(shù)部門從分選精度、處理量、產(chǎn)品脫水、包裝及生產(chǎn)成本多方面因素進(jìn)行全面的考察，確定采用重介質(zhì)選煤法做為選煤工藝。同時(shí)選用HMCC精選型圓筒重介旋流器做為關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行分選，并以此配備相應(yīng)的其他設(shè)備。重介質(zhì)選煤法工藝流程如圖1所示。

2 精選型圓筒重介旋流器的工作原理

HMCC精選型圓筒重介旋流器非常適應(yīng)于難選和極難選煤的分選，主要用于生產(chǎn)超低灰純煤等高精確度二產(chǎn)品分選。工作原理：分選物料與懸浮液分開給入，懸浮液沿切線壓入圓筒下部，然后形成上升的空心旋渦流，部分高密度懸浮液從反壓力筒排出。純煤與低密度懸浮液聚集在空心旋渦流的作用下向下流動(dòng)，采用下部排料口排出。該旋流器主要優(yōu)點(diǎn)：（1）物料、懸浮液分開給入減少了物料的提升作業(yè)；有利于懸浮液的測定和調(diào)整。（2）物料與懸浮液接觸時(shí)間短，分選物料的無壓給入，使煤在分選過程中過粉碎小，減少了次生煤泥的產(chǎn)生，并且減小了介質(zhì)對(duì)旋流器的磨損。（3）工藝流程簡單，便于與其他重選設(shè)備的聯(lián)合布置。

圖1 回坡底煤礦洗煤廠重介質(zhì)選煤法工藝流程示意圖

3 兩種操作方法的比較

回坡底煤礦洗煤廠從2013年10月對(duì)調(diào)整后的工藝及設(shè)備進(jìn)行了調(diào)試和試運(yùn)行。生產(chǎn)初期就確定了穩(wěn)定的灰分指標(biāo)，穩(wěn)定了密度的控制。從2013年10月到2014年9月近一年的生產(chǎn)期間內(nèi)，技術(shù)人員經(jīng)多次技術(shù)探索，掌握了兩種操作方法。第一種為高壓力高密度（0.09～0.13MPa與1.380～1.420kg/L）的操作方法，第二種為低壓力低密度（0.065～0.10MPa與 1.330～1.360kg/L）的操作方法。不同的操作方法下，懸浮液磁性物的含量也是變化的。實(shí)踐結(jié)果表明在高壓力高密度、低壓力低密度的狀態(tài)下，懸浮液磁性物含量分別控制在450～530g/L、400g/L左右。在入選煤質(zhì)較好時(shí)，采用高壓力高密度，在該操作方式下產(chǎn)品指標(biāo)性能達(dá)要求，處理量可達(dá)70～90t/h。

以2014年4月26日的生產(chǎn)為例，此時(shí)的工藝參數(shù)設(shè)定如下：

（1）懸浮液密度控制1.380～1.395kg/L，介質(zhì)泵頻率43Hz，混和桶入口壓力0.11MPa，懸浮液磁性物含量440～500g/L。

（2）生產(chǎn)產(chǎn)品指標(biāo)見表1所示。

表1 各產(chǎn)品指標(biāo)表

從2014年5月下旬開始，入洗原煤煤質(zhì)變差，主要為入料灰分升高，-1.36kg/L密度級(jí)含量下降，造成了洗選難度加大。在高壓力高密度下操作生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，灰分值超過規(guī)定值，處理最變小。技術(shù)人員重新探索操作方式，確定了在低壓力低密度下，探索合適的入料壓力與懸浮液密度，分選出了合格產(chǎn)品，同時(shí)也提高了處理量。

以2014年4月26日的生產(chǎn)為例，此時(shí)的工藝參數(shù)設(shè)定如下：

（1）懸浮液密度控制1.350g/左右，介質(zhì)泵頻率41Hz，混合桶入口壓力為0.09MPa，懸浮液磁性物含量為350～400g/L。

（2）生產(chǎn)產(chǎn)品指標(biāo)如表2所示。

表2 各產(chǎn)品指標(biāo)表

4 影響操作技術(shù)分析

4.1 入料中-1.36kg/L密度級(jí)含量

通過高壓力高密度和低壓力低密度的操作方法實(shí)踐表明，入選原料中-1.36kg/L密度級(jí)含量是影響該選煤廠重介質(zhì)選煤工藝的重要因素。1.36kg/L密度級(jí)含量能影響煤粒之間按密度分層的錯(cuò)誤概率，從而錯(cuò)誤地混入其他密度層。實(shí)踐結(jié)果表明：當(dāng)-1.36kg/L密度級(jí)含量超過50%時(shí)，該密度級(jí)與其他密度級(jí)之間相互污染嚴(yán)重，當(dāng)小于50%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)其他高灰污染比例。因此必須確定好-1.36kg/L密度級(jí)含量，提高純煤的質(zhì)量。

4.2 旋流器入口壓力

旋流器入口壓力高，會(huì)提高懸浮液速度，加大其處理能力，同時(shí)還能增加離心力，提高分選加速，提高分選效果。但隨著入口壓力的進(jìn)一步加大，會(huì)導(dǎo)致懸浮液密度的分布更不均勻，從而從另一方面降低分選效果。因此應(yīng)該根據(jù)入選原煤的煤質(zhì)來確定旋流器入口壓力。

4.3 懸浮液密度及粘度

當(dāng)-1.36kg/L密度級(jí)灰分≤2%時(shí)高密度操作可增加純煤產(chǎn)率，≥2%時(shí)降低密度可使實(shí)際分選密度降低。測定結(jié)果表明，當(dāng)密度為1.390kg/L時(shí)，煤泥含量占30%；當(dāng)密度為1.32kg/L時(shí)，煤泥含量占40%。一般在生產(chǎn)中補(bǔ)充煤泥4～7t/d和介質(zhì)300～400kg/d。

4.4 懸浮液中磁性物含量

入選煤質(zhì)較好時(shí)采用高磁性物含量懸浮液，入選煤質(zhì)較差時(shí)采用低磁性物含量懸浮液，可以有效地提高旋流器工作效果。該選煤廠針對(duì)介質(zhì)消耗嚴(yán)重的問題進(jìn)行了優(yōu)化改造：（1）將脫介篩的噴水噴頭改造為兩次全方位噴射；（2）對(duì)磁選機(jī)的刮刀進(jìn)行改造，提高工作質(zhì)量。改造措施有效地將介質(zhì)消耗控制在0.7～0.8kg/t，提高了旋流器工作效果。

5 結(jié)論

回坡底煤礦洗煤廠采用重介質(zhì)選煤法工藝生產(chǎn)灰分小于3.00%超低灰純煤產(chǎn)品進(jìn)行了實(shí)踐研究。當(dāng)入選煤質(zhì)好時(shí)采用高壓力高密度操作方式；當(dāng)入選原煤煤質(zhì)變差時(shí)，采用低壓力低密度操作方式。入料中-1.36kg/L密度級(jí)含量、旋流器入口壓力、懸浮液密度及粘度和懸浮液中磁性物含量是影響操作的關(guān)系因素，必須加以重點(diǎn)掌握。總之，選煤廠技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)入選的煤質(zhì)選擇確定不同的分選參數(shù)，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。