PAD重力流態(tài)式煤漿預(yù)處理器的應(yīng)用和優(yōu)化

姜紅波

(冀中能源峰峰集團(tuán) 馬頭洗選廠，河北 邯鄲 056045)

1 概 述

馬頭選煤廠九龍生產(chǎn)部原為九龍礦配套選煤廠，入洗九龍礦優(yōu)質(zhì)焦煤，設(shè)計能力為1.20 Mt/a，1991年12月投產(chǎn)，原設(shè)計采用跳汰粗選+粗精煤重介再選+煤泥半直接浮選的工藝流程。2006年7月，集團(tuán)公司實行專業(yè)化管理，將九龍礦選煤廠劃歸馬頭選煤廠，成立馬頭選煤廠九龍生產(chǎn)部(下簡稱“九龍生產(chǎn)部”)。2009年9月，進(jìn)行了無壓三產(chǎn)品全重介工藝擴(kuò)能技改，2010年2月正式投入投產(chǎn)。現(xiàn)選煤方法為不脫泥不分級無壓三產(chǎn)品重介+煤泥直接浮選，原煤入洗能力達(dá)到2.10 Mt/a。

九龍生產(chǎn)部重介系統(tǒng)投產(chǎn)后，很快達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)，但浮選指標(biāo)不穩(wěn)定的現(xiàn)象時有發(fā)生，為了進(jìn)一步提高浮選效果，降低浮選藥劑用量，九龍生產(chǎn)部借鑒馬頭選煤廠本部經(jīng)驗，引進(jìn)重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器，對浮選系統(tǒng)的礦漿預(yù)處理設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級改造。

2 浮選系統(tǒng)存在的問題

九龍生產(chǎn)部有3臺XJM-KS16型和1臺XJM-KS24型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，該系列浮選機(jī)自帶的礦化器存在以下問題：

(1)該礦化器在其上部橫截面上布置了7個錐形噴嘴。礦漿以一定的速度噴出，在礦化器內(nèi)腔形成負(fù)壓，將空氣和浮選藥劑吸入，如果入料不穩(wěn)定，因裹入氣流，煤漿礦化效果變差，且作用時間極短。

(2)礦化器內(nèi)斷面安裝7個錐形噴嘴，無法實現(xiàn)生產(chǎn)過程在線調(diào)節(jié)。

(3)正常生產(chǎn)過程中，礦化器噴嘴易出現(xiàn)堵塞或者脫落等現(xiàn)象，容易造成浮選機(jī)單機(jī)流量異常，致使指標(biāo)惡化，甚至影響生產(chǎn)連續(xù)性。

從九龍生產(chǎn)部入洗原煤、浮選入料性質(zhì)和浮選精礦脫水情況看，浮選系統(tǒng)存在以下問題：

(1)入洗原煤原生煤泥含量高，現(xiàn)采用的不脫泥無壓重介三產(chǎn)品工藝去浮選的煤泥量大，要想實現(xiàn)有效分選，浮選系統(tǒng)處理能力要足夠大。

(2)浮選入料中小于0.045 mm 粒度級占比較大，且灰分偏高，說明浮選入料煤泥選擇性差，對浮選藥劑添加比例和混合效果要求高。

(3)浮選精煤脫水采用加壓過濾機(jī)配合精煤壓濾機(jī)進(jìn)行，加壓過濾機(jī)和壓濾機(jī)濾液全部進(jìn)入浮選入料作為稀釋水，由于精煤壓濾機(jī)屬于間斷工作，濾液量先大后小，入料量不穩(wěn)，因入料中有空氣，易造成浮選機(jī)礦化器失效。

3 改造方案

為提高生產(chǎn)系統(tǒng)對原煤煤質(zhì)波動的適應(yīng)性，改善浮選分選效果，九龍生產(chǎn)部對浮選機(jī)各種礦漿預(yù)處理設(shè)備進(jìn)行了調(diào)查研究，最終確定借鑒馬頭選煤廠本部經(jīng)驗，選用唐山森普工程設(shè)計有限公司的 PAD 型重力流態(tài)式煤漿預(yù)處理器。

3.1 PAD型礦漿預(yù)處理器的結(jié)構(gòu)

PAD型重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器由用于浮選藥劑分散的浮選藥劑霧化裝置和用于浮選藥劑與礦漿混合的流態(tài)混合裝置組成，浮選藥劑霧化裝置由加藥斗和浮選藥劑霧化器組成，流態(tài)混合裝置由礦漿入料口、箱體、礦漿均分器、流態(tài)混合單元、出料口和支腿組成，其結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 PAD型礦漿預(yù)處理器結(jié)構(gòu)

3.2 PAD型礦漿預(yù)處理器的工作原理

壓縮空氣(0.06～0.10 MPa)經(jīng)管路進(jìn)入浮選藥劑霧化器中，經(jīng)噴嘴高速噴出，在噴射室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，形成抽吸作用，將添加到加藥斗中的浮選藥劑快速吸入，被噴射氣流分散霧化，霧狀浮選藥劑彌散在混合裝置箱體內(nèi)。礦漿從入料口給入到混合裝置箱體內(nèi)，首先進(jìn)入礦漿均分器，通過二次溢流，將進(jìn)入的礦漿沿360°方向均勻分配到最上層流態(tài)混合單元，在礦漿自身重力的作用下，從上至下沿各層流態(tài)混合單元向下運動，運動過程中與彌散于箱體內(nèi)的霧狀浮選藥劑接觸混合。礦漿運動過程中受流態(tài)混合單元紊流堰的作用，不斷地上下起伏翻滾，提高了礦漿的紊流程度；并且各層流態(tài)混合單元為圓形，礦漿沿流態(tài)混合單元從中心向周邊運動時，流態(tài)混合單元面積逐漸增大，流態(tài)混合單元上的礦漿流層隨之逐漸變薄，礦漿沿流態(tài)混合單元從周邊向中心運動時，流態(tài)混合單元的面積逐漸變小，流態(tài)混合單元上的煤漿流層隨之逐漸變厚，即礦漿在運動中不斷地“擴(kuò)散—聚合”，形成大量二次流和渦流，進(jìn)一步提高了礦漿紊流程度，強(qiáng)化了混合效果。礦漿到達(dá)底部后從出料口流出，進(jìn)入浮選機(jī)分選。

4 應(yīng)用效果分析

九龍生產(chǎn)部于2019年1月15日完成404浮選機(jī)PAD重力流態(tài)式煤漿預(yù)處理器的安裝調(diào)試并投入使用。在1月20—30日，對入料來源相同的已使用PAD重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器的404浮選機(jī)與406原有礦漿準(zhǔn)備器2臺浮選機(jī)進(jìn)行對比試驗，試驗結(jié)果如表1。

表1 2020年1月下旬404和406浮選機(jī)單機(jī)試驗結(jié)果對比

從表1試驗結(jié)果可以看出，PAD重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器能夠顯著改善浮選機(jī)的分選指標(biāo)，提高浮選精煤單機(jī)合格率，降低浮選油耗，提高浮選抽出率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 存在問題及改進(jìn)

5.1 存在問題

PAD重力流態(tài)式礦漿預(yù)處理器經(jīng)過一段時間使用后，出現(xiàn)了以下故障：

(1)浮選藥劑霧化裝置向外噴油，即浮選藥劑從加藥漏斗處向外噴冒，造成浮選藥劑浪費，污染環(huán)境，同時礦化效果變差。

(2)加藥口頻繁被煤泥堵塞，造成無法添加浮選藥劑添，致使礦漿預(yù)處理器失去預(yù)先礦化作用。

5.2 原因分析

(1)噴油：霧化器內(nèi)軸肩過小或發(fā)生腐蝕磨損后，拖不住氣嘴，氣嘴掉落至霧化器底部，這時進(jìn)油口位于錐形氣嘴上方，氣嘴上方為正壓，風(fēng)進(jìn)入到加藥漏斗的油管內(nèi)，從而形成噴油現(xiàn)象。

(2)加藥口頻繁堵塞煤泥：浮選入料對浮選藥劑霧化裝置斜插管沖刷磨損，斜插管磨透，煤泥進(jìn)入堵塞。

5.3 改進(jìn)措施

(1)在錐形氣嘴外壁套上1個直徑30 mm的O型圈，來增大氣嘴與霧化器內(nèi)壁的接觸面積，同時在錐形氣嘴外壁軸肩上用電焊點幾個焊點，使其能夠擔(dān)在霧化器的軸肩上。

(2)優(yōu)化藥劑霧化裝置斜插管結(jié)構(gòu)和位置，由原來1根斜管改為2根弧形管，避開入料的沖刷。

6 效益測算

采用PAD型礦漿預(yù)處理器后，每噸原煤可節(jié)約浮選藥劑0.03 kg，浮選藥劑按7元/kg計算，按每年入洗原煤2.1 Mt計算，年可節(jié)約費用44.1萬元。同時浮選抽出率可提高1.6%，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

7 結(jié) 語

九龍生產(chǎn)部通過對浮選預(yù)先礦化設(shè)備的改造提升，進(jìn)一步完善了浮選工藝，改善了浮選效果，提高了浮選抽出率，同時節(jié)約了油耗，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。