重介系統(tǒng)降低介質(zhì)消耗的措施研究

趙瑞

摘 要：重介選煤工藝由于具有分選效率高、入選粒度范圍大等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用，但是重介質(zhì)消耗高的問題，直接增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。本文針對官地選煤廠重介質(zhì)選煤系統(tǒng)中介質(zhì)消耗高的問題，通過設(shè)備改造，分選系統(tǒng)的升級，有效降低了重介質(zhì)選煤過程中介質(zhì)的消耗。

關(guān)鍵詞：重介質(zhì);CSS粗煤泥分選機;節(jié)能降耗;工藝流程

0 引言

官地選煤廠作為官地礦配套建設(shè)的坑口型選煤廠，設(shè)計年入洗能力達(dá)300萬t，洗選工藝流程采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥浮選+尾煤壓濾的聯(lián)合工藝流程，并分別設(shè)置了準(zhǔn)備、重介分選、脫介脫水、介質(zhì)回收、浮選和煤泥分級濃縮回收等工藝環(huán)節(jié)。破碎后粒徑0～50mm的原煤采用無壓三產(chǎn)品旋流器分選出精煤、中煤和矸石;分選后的精煤經(jīng)弧形篩脫介，篩下物通過磁選機進行回收，磁選精礦在進入介質(zhì)桶，由于重介質(zhì)消耗平均在2.5kg/t左右，直接增加洗選成本。

而介質(zhì)損耗長期以來是采用重介洗選工藝選煤廠的重要技術(shù)與經(jīng)濟評價指標(biāo)。為此，官地選煤廠采用CSS粗煤泥分選機對原粗煤泥分選系統(tǒng)進行升級改造。

1 原洗選工藝介質(zhì)消耗的因素

原有工藝為不脫泥重介分選工藝，依據(jù)官地選煤廠實際煤質(zhì)資料分析，原煤中小于3mm粒度級占原煤量的20%左右，導(dǎo)致重介分選系統(tǒng)循環(huán)介質(zhì)煤泥含量大，磁選機磁輥帶泥多，系統(tǒng)介質(zhì)耗損大，產(chǎn)品帶介高，噸原煤介耗高，提高了重介生產(chǎn)成本。因原煤易泥化，存在細(xì)泥污染精煤，加大了煤泥水處理環(huán)節(jié)的處理難度。

原有重介分選系統(tǒng)懸浮液密度控制可實現(xiàn)補水閥開度自動控制，重介分流控制采用集控手動模式，即重介分流分流閥開度控制方式為人工手動設(shè)定，操作員通過現(xiàn)場觀察來更改分流閥開度，存在操作斷續(xù)現(xiàn)象，且官地選煤廠分流懸浮液采用了通過自流直接進入磁選機完成磁鐵粉回收和脫泥作業(yè)。這種工藝設(shè)計再加上分流人工斷續(xù)控制，導(dǎo)致磁選機入料波動較大，介質(zhì)消耗不穩(wěn)定且偏大。現(xiàn)場操作經(jīng)驗是通過較大的分流閥開度維持正常生產(chǎn)。然而這種操作過程存在一個水平衡和介質(zhì)平衡均為過平衡的現(xiàn)象。

弧形篩脫介效果差，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)精煤弧形篩更換的頻繁，弧形篩脫介效果保持不在90%以上。針對上述問題，進行官地選煤廠煉焦煤重介分選工藝、設(shè)備及控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的改造勢在必行。通過合理的重介分選工藝設(shè)計（如淘汰跳汰工藝，實現(xiàn)原煤全重介入選），增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)代替原粗煤泥回收系統(tǒng)，實現(xiàn)重介分選密度控制中補水和分流自動化，實現(xiàn)重介懸浮液密度設(shè)定值在線調(diào)整，弧形篩上掛防護鏈等一系列關(guān)鍵技術(shù)，以解決官地選煤廠目前面臨的困境，進而提高選煤分選效率和經(jīng)濟效益、降低重介的介耗。

2 工藝改造分選

2.1 重介主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)進行改造

官地選煤廠原不脫泥入洗，0.5-50mm物料由跳汰和無壓三產(chǎn)品重介洗選，-0.5mm物料由浮選系統(tǒng)洗選，然而原煤中小于3mm粒度級占28%左右，造成系統(tǒng)煤泥含量高導(dǎo)致重選過程效率降低，介質(zhì)消耗大，同時給浮選和煤泥水處理過程帶來了巨大的壓力。

選前脫泥可為主選環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的入料條件，降低對重介分選的干擾;提高重介旋流器的入料粒度下限，提高洗選效率。粗煤泥分選工藝與設(shè)備，實現(xiàn)1.0mm-0.25mm高效分選。對于粗煤泥分選方面，針對太原入洗原煤中末煤含量較高的問題，采用CSS粗煤泥分選機的分選工藝，提高粗煤泥分選效果，同時提高脫介效率，降低介質(zhì)消耗;改善進入浮選系統(tǒng)的煤泥粒度組成，提高浮選作業(yè)的分選效率。

煤泥分選回收設(shè)備采用為一臺直徑3m的CSS粗煤泥分選機，其干煤泥處理量為60t/h。主要分選1mm-0.25mm煤泥，入料濃度一般為400g/l。CSS粗煤泥分選機的入料為原煤經(jīng)脫泥篩后脫除的0-1mm煤泥，經(jīng)濃縮旋流器濃縮分級后0.25mm-1mm進入CSS分選系統(tǒng)進行濃縮回收。

為此，官地礦改造重點是對現(xiàn)有的跳汰系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，達(dá)到入洗原煤全重介洗選;同時，加裝了脫泥篩，提高分選效率，達(dá)到降低重介質(zhì)消耗目標(biāo)。

2.2 重介分選密度智能控制

官地選煤廠原重介懸液密控控制系統(tǒng)分流采用人工操控進行補水，通過大分流量來保證重介懸浮液密度高于設(shè)定值，然后自動補水來實現(xiàn)密度控制，其實質(zhì)是創(chuàng)造了水量和介質(zhì)的過平衡條件，導(dǎo)致進入系統(tǒng)水量增加，同時過大分流量造成磁選機高負(fù)荷工作狀態(tài)，降低了磁選回收率，介質(zhì)消耗上升。

密度控制系統(tǒng)實質(zhì)是輸入與輸出控制系統(tǒng)，針對密度、煤泥含量、桶位、補水閥開度等變量間的耦合關(guān)系，確立了補水采用PID控制器，分流控制由于各影響因素與分流閥開度之間難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，是一個非線性、強耦合的系統(tǒng)，本研究采用最小二乘支持向量機（LS-SVM）進行模型建立。實現(xiàn)重介懸浮液密度的自動控制，在實現(xiàn)密度自動控制基礎(chǔ)上，利用智能控制方法實現(xiàn)在煤質(zhì)發(fā)生變化和波動時，自動調(diào)節(jié)懸浮液密度值。懸浮液密度智能控制系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

2.3 提高弧形篩脫介效果

精煤弧形篩更換的頻繁，弧形篩脫介效果保持不在90%以上。在弧形篩篩面上加掛廢舊的刮板鏈條后，間斷布置，既保證物料的脫介效果，還增強了篩面的耐磨性，延長了弧形篩的使用壽命，節(jié)約了材料。對工藝認(rèn)真檢查，保證弧形篩的效果。

3 改造前后的運行狀況比較

采用預(yù)先脫泥工藝，磁選機入料濃度降低，磁選效率提高，磁選回收率達(dá)到了98.2%。現(xiàn)場檢驗，不脫泥無壓重介系統(tǒng)，產(chǎn)品帶介一般在2.5kg/t左右，脫泥無壓系統(tǒng)產(chǎn)品帶介一般為1.5kg/t，降低了介耗。

對新型重介懸浮液密度智能控制系統(tǒng)進行了硬件選型和軟件設(shè)計，實現(xiàn)了自動分流和自動補水的無擾切換。現(xiàn)場應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)密度控制精度為±0.005g/cm3，磁選機單機檢查表明，精煤磁選機磁性物回收率達(dá)到98.2%，回收率高于99%，回收效率良好，控制系統(tǒng)滿足了官地選煤廠煤質(zhì)多變的實際情況，適應(yīng)了新型煉焦煤重介分選工藝，降低了介質(zhì)消耗，實踐效果良好。

4 改造效益分析

改造后官地選煤廠的噸煤介質(zhì)消耗量為1.3kg，較改造前每噸降低1.2kg，按每月重介入洗原煤30萬t計算：月節(jié)約費用約19萬元。同時，減輕后續(xù)粗煤泥系統(tǒng)的負(fù)荷，提高工效，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的連續(xù)性。

5 結(jié)論

通過對影響介耗因素的分析，對現(xiàn)在存在的問題進行了一系列的改造和調(diào)整，降低了每噸原煤介耗的損失量，達(dá)到了選煤廠節(jié)能降耗的目的，并使系統(tǒng)中合格懸浮液更加穩(wěn)定，進而使產(chǎn)品穩(wěn)定率得到了很大的提高，也就是提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，為企業(yè)探索環(huán)境友好型、資源節(jié)約型發(fā)展之路提供了參考。