重介選煤廠降低介耗思路

夏慶宇，李毅紅，張 軍

（1.神華銷售集團(tuán)東北能源貿(mào)易有限公司，黑龍江哈爾濱 150028；2.陜西煤化選煤技術(shù)有限公司，陜西西安 710199；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧阜新 123000）

近年來(lái)，重介選煤工藝的應(yīng)用日益普遍，隨著選煤技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備、非標(biāo)及管道的耐磨性能已能滿足生產(chǎn)需要，重介選煤工藝的分選精度及效率高且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[1-2]。

介耗是影響重介選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是衡量選煤廠設(shè)計(jì)和管理水平的重要指標(biāo)。《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.8 條規(guī)定“分選每噸煤的磁鐵礦粉技術(shù)耗量，塊煤應(yīng)小于0.8 kg；混煤、末煤應(yīng)小于2.0 kg”[3]。

造成重介選煤廠介耗的源頭有精煤、矸石等產(chǎn)品帶走的介質(zhì)，磁選效率，生產(chǎn)管理?yè)p失。為此，從源頭分析降低介耗思路。

1 降低產(chǎn)品帶走的介質(zhì)損失措施

產(chǎn)品帶走的介質(zhì)主要是由于介質(zhì)和煤粒表面的相互黏附作用造成的。相關(guān)資料顯示，產(chǎn)品帶走的介質(zhì)損失一般占總介耗量的60%～80%[4]。

產(chǎn)品帶走的介質(zhì)損失G 與產(chǎn)品總表面積S、產(chǎn)品粒度之間的關(guān)系為：

式中：k 為黏附損失系數(shù)，大小與脫介篩單位負(fù)荷、噴水量、重介質(zhì)粒度等因素有關(guān)；V 為脫介篩篩上產(chǎn)品總體積，m3；d 為脫介篩篩上產(chǎn)品平均粒度當(dāng)量直徑，m。

由式（1）可以知：產(chǎn)品平均粒度越小，產(chǎn)品的總表面積越大，因黏附造成的介質(zhì)損失越大。因此，可以從以下2 個(gè)方面著手，降低產(chǎn)品帶走的介質(zhì)損失：

1）原煤選前脫泥。隨著機(jī)械化采煤程度的提高，原煤中煤泥含量增加明顯。選前脫泥可提高入選原煤平均粒度，從而降低介耗。選前脫泥還可降低合介分流量，既有利于合格介質(zhì)密度的穩(wěn)定，也能減輕磁選機(jī)負(fù)荷，降低介耗。

2）提高重介洗選下限。選煤廠規(guī)模越來(lái)越大，大型分選設(shè)備的選用也越來(lái)越多。而大型分選設(shè)備對(duì)細(xì)粒原煤的分選精度較差。通過(guò)增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)，既可提高重選系統(tǒng)的單套處理能力，也可提高重介分選設(shè)備的入選下限，進(jìn)而減少產(chǎn)品帶走的介質(zhì)量，降低介耗。

2 提高磁選效率

2.1 影響磁選率的主要因素

1）給礦特性。給礦特性包括給礦量、給礦濃度和給礦穩(wěn)定性，其中給礦濃度是生產(chǎn)中最不穩(wěn)定的因素，一般要求一定的范圍，這個(gè)范圍應(yīng)符合磁選機(jī)對(duì)給礦濃度的要求。

2）磁偏角。當(dāng)磁偏角過(guò)小時(shí)，精礦不能被圓筒帶至應(yīng)有的高度，從而難以順利排出，致使尾礦品位增加，而偏角過(guò)大時(shí)，尾礦區(qū)磁力作用范圍變小，磁性礦粒度被吸引的機(jī)會(huì)減少，也導(dǎo)致尾礦品位的增加。

3）底板與圓筒之間的間隙。當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)，底板附近的磁場(chǎng)力小，精礦品位高，但尾礦品位也高，因而回收率低；間隙過(guò)小時(shí)，礦漿在分選區(qū)間流速加快，磁性物將被帶到尾礦中去，尾礦品位增高，回收率下降。

4）圓筒轉(zhuǎn)速。圓筒轉(zhuǎn)速快慢影響生產(chǎn)能力的大小。圓筒轉(zhuǎn)速高，磁選機(jī)處理能力大，但回收率低。對(duì)于成熟的磁選機(jī)設(shè)備，磁偏角、底板與圓筒之間的間隙大小和圓筒轉(zhuǎn)速等結(jié)構(gòu)或運(yùn)行參數(shù)通常是固定的。因此，影響磁選效率的關(guān)鍵是給礦特性，主要包括給礦量、給礦濃度和給礦穩(wěn)定性等方面。為使磁選效率一直處于最佳工狀，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

2.2 提高磁選率的措施

1）磁選機(jī)的處理能力一定大于給礦量[5]。杜絕因處理能力不足而導(dǎo)致的介耗增大現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2）調(diào)控磁選機(jī)的入料濃度。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，磁選機(jī)的最佳入料濃度范圍為15%～25%，最佳值為20%，同時(shí)保證磁選機(jī)入料中磁性物含量不超過(guò)允許值，以便使磁選機(jī)的工況和磁選效率保持在最佳狀態(tài)，這對(duì)降低介耗十分重要。磁選機(jī)入料礦漿濃度不僅取決于脫介篩噴水量的大小、噴水質(zhì)量，還與選前是否設(shè)置預(yù)先脫泥環(huán)節(jié)有著直接關(guān)系。因此工藝流程的制定與計(jì)算應(yīng)與磁選機(jī)選型結(jié)合起來(lái)考慮。

3）磁選機(jī)入料中的煤泥濃度影響磁性物顆粒粘附到滾筒上的速度，即起到了干擾作用。在同樣入料流量的條件下，煤泥濃度較高時(shí)，必然會(huì)使部分磁性物顆粒來(lái)不及被回收，而損失到尾礦中去。因此噴水質(zhì)量對(duì)磁選效果也會(huì)有一定影響。如果循環(huán)水的清澈程度不夠，那么噴水中所攜帶的細(xì)煤泥必然也進(jìn)入磁選機(jī)，使入料中的煤泥濃度進(jìn)一步增高，使干擾程度越發(fā)嚴(yán)重。因此無(wú)論是針對(duì)脫介效果還是磁選效果，都需要有合格的循環(huán)水，這也就體現(xiàn)了煤泥水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的重要地位。

4）磁選機(jī)入料的穩(wěn)定與否會(huì)影響磁選效率。磁選入料不穩(wěn)定，易將磁選精礦沖走，造成介耗增加。

5）在確定流程時(shí)還需要考慮輕重產(chǎn)物系統(tǒng)懸浮液凈化、回收流程是否共用或分開(kāi)，一般塊煤重介選2 種均可采用，而重介質(zhì)旋流器分選時(shí)采用分開(kāi)處理的方式具有明顯的優(yōu)越性。

3 提高生產(chǎn)管理水平降低介耗思路

3.1 脫介篩的工況

正常工作狀態(tài)下，脫介篩篩面上的物料應(yīng)分布均勻。脫介篩單位面積負(fù)荷應(yīng)滿足《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)要求。

脫介篩物料分布不均時(shí)，既會(huì)降低篩子使用壽命，也會(huì)增加介耗。脫介篩超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，篩面上煤層厚度過(guò)高，脫介困難，會(huì)造成產(chǎn)品帶介量的增加。因此，當(dāng)脫介篩單位負(fù)荷超標(biāo)時(shí)，應(yīng)降低原煤入選量，或者經(jīng)技術(shù)診斷，適度增加脫介篩的篩縫大小。對(duì)于已采用的雙層脫介篩，在下層篩面上應(yīng)設(shè)有噴水裝置。

3.2 影響降低介篩的因素

1）脫介篩的噴水。噴水的主要目的是為了促進(jìn)介質(zhì)與產(chǎn)品的分離。脫介篩的噴水量、噴水濃度、噴水壓力、噴水角度、噴水高度和噴水位置等對(duì)脫介效果和產(chǎn)品帶走的介質(zhì)量都有一定的影響[6-7]。噴水量要嚴(yán)格控制，既不能過(guò)大，也不能過(guò)小，還要保持穩(wěn)定。噴水量太大會(huì)降低磁選機(jī)的入料濃度，影響磁選效率；噴水量太小，會(huì)增加產(chǎn)品帶走的介質(zhì)損失。噴水量保持穩(wěn)定，能減輕磁選機(jī)入料濃度的波動(dòng)。篩子噴水來(lái)自濃縮機(jī)溢流，噴水濃度低有利于提高介質(zhì)的回收率。噴水要有足夠的壓力，管口余壓0.15～0.30 MPa。噴水?dāng)U展后的水流面能夠覆蓋整個(gè)煤流斷面。水流與煤流的運(yùn)動(dòng)方向夾角為135°，相向而行。噴水口距離篩板的高度在250～300 mm。這些措施均是為了降低產(chǎn)品帶走的介質(zhì)量。

2）脫介篩的篩板質(zhì)材及開(kāi)孔率。脫介篩的篩板通常采用脫磁不銹鋼產(chǎn)品[8]，以降低含有磁性的磁鐵礦吸附在篩板上，從而降低透篩效率。篩板開(kāi)孔率大小會(huì)直接影響脫介篩的處理能力。開(kāi)孔率越大，脫介篩的處理能力越大，反之越小。

3）離心機(jī)離心液的處理方式。重選產(chǎn)品離心脫水時(shí)，離心液中也含有一部分磁鐵礦粉，因此，提倡離心液應(yīng)進(jìn)入介質(zhì)凈化、回收系統(tǒng)，亦回收其中的磁性物，降低介質(zhì)損失。

4）合介分流。合介分流的目的是通過(guò)分流將進(jìn)入洗選系統(tǒng)的煤泥排出系統(tǒng)。通常合介的濃度高，集中分流會(huì)造成磁選機(jī)入料濃度的短時(shí)增加，造成磁選效率的下降，增加介耗。因此，合理的介質(zhì)分流應(yīng)是穩(wěn)定連續(xù)的。

5）介質(zhì)系統(tǒng)中跑冒滴漏的回收。重介洗選系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，這其中都含有一定量的磁性物，因此，跑冒滴漏應(yīng)收集、磁選處理[9]，以減低介耗。但要注意只收集介質(zhì)系統(tǒng)的跑冒滴漏，其它系統(tǒng)的跑冒滴漏中不含磁鐵礦粉，也不進(jìn)入磁選作業(yè)環(huán)節(jié)。

6）磁鐵礦粉的質(zhì)量。《煤炭洗選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)重介質(zhì)粉的質(zhì)量有明確的基本要求：磁鐵礦粉中磁性物含量不應(yīng)小于95%[10-11]，密度不宜小于4.5 t/m3。磁鐵礦粉的粒度應(yīng)符合：用于斜（立）輪、刮板重介質(zhì)分選機(jī)分選塊煤的磁鐵礦粉粒度，小于0.074 mm 的含量應(yīng)占90%。用于重介質(zhì)旋流器分選的磁鐵礦粉粒度，小于0.045 mm 的含量應(yīng)占85%。磁鐵礦粉的采購(gòu)時(shí)，要從粒度、密度、磁性物含量3 個(gè)指標(biāo)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)[12]。

從式（2）可以發(fā)現(xiàn)磁鐵礦粉的密度越高，相同懸浮液密度和磁性物含量時(shí)，懸浮液的容積濃度越小。懸浮液的容積濃度低，有利于提高重介設(shè)備的分選精度，同時(shí)降低介耗[13-14]。通常要求磁鐵礦粉中磁性物密度不低于5.0 t/m3。在介質(zhì)添加過(guò)程中，盡量減少不必要的人為損失。

工作懸浮液的密度ρ 計(jì)算式為：

式中：GC、Gf分別為懸浮液中磁性物和非磁性物的含量，t/h；δC、δf分別為懸浮液中磁性物和非磁性物的密度，t/m3；W 為懸浮液中的水量，m3/h。

4 結(jié)語(yǔ)

從重介選煤廠介耗源頭分析降低介耗的思路與措施。首先可通過(guò)原煤脫泥與提高重介入選下限來(lái)降低介耗；其次分析了磁選機(jī)的給礦量、給礦濃度和給礦穩(wěn)定性對(duì)磁選效率的影響；最后提出了通過(guò)提高生產(chǎn)管理水平來(lái)降低介耗的思路與具體措施。