潤德選煤廠防止精煤帶矸的對策

鄒兆偉，綦守生

(1.黑龍江技師學院；2.黑龍江省雞西市潤德選煤廠，黑龍江 雞西 158100)

1 問題提出

重介旋流器選煤由于分選效率高，分選密度調節(jié)范圍寬且有利于實現(xiàn)自動化控制，因此在選煤行業(yè)中得到了廣泛應用。雞西市恒山區(qū)潤德選煤廠，年入洗原煤120 萬t，采用無壓給料三產品重介旋流器分選+浮選工藝流程。主選設備采用國華科技生產的3GHMC1900/700三產品重介質旋流器，處理能力210～310 t/h，入料泵型號250ZJ-I-A96，流量850 m3/h，揚程45 m。該廠原料煤來源于3個礦層，地面存儲，混合入洗，原煤灰分在31%～42%之間，精煤灰分在9.5%～10.5%時，理論回收率在37%～48%之間，分選密度δ±0.1含量大于40%，屬于極難選煤。該廠在洗選加工過程中，時常出現(xiàn)精煤帶矸問題。

2 理論分析

無壓給料三產品重介旋流器精煤帶矸是生產過程中常見的問題。原因是多方面的，研究和實踐表明，影響重介旋流器分選效果的主要因素有旋流器結構、原料煤性質和人工操作經(jīng)驗等。因設備的結構參數(shù)如入料口、底流口、安裝傾角等基本固定，故對原料煤因素和操作因素進行分析。

2.1 原料煤因素

2.1.1 原煤可選性的影響

原煤性質的變化是影響重介旋流器分選效果的主要因素。該廠原料煤來源于3個礦層，原煤可選性差異較大，相同密度級的灰分差別也是很大。當精煤質量要求相同時，因分選密度不同，那么重介質懸浮液密度也不同，要想用相同的重介質懸浮液分選，只有對原料煤采取分組入選、輪換洗選和混合入選方式。原煤浮沉試驗結果見表1。

表1 潤德選煤廠50～0.5 mm級原料煤混合后浮沉試驗綜合

2.1.2 粒度組成的影響

可能偏差E值越小，分選效果越好。對于重介選煤來說，可能偏差值隨入選原煤粒度的減小而增大，隨分選密度的提高而提高。該廠入選原煤含矸量較大，且含有高密度的片狀頁巖成分；原煤粒度組成呈減小趨勢，在分選過程中容易進入精煤產品中造成污染。從表2中可知，該廠原料煤隨著粒度的減小，高密度物含量在逐步減少，但粒度在13～0.5 mm和小于0.5 mm時高密度物含量比較相近，分別為24.75%和24.11%，這部分高密度物在旋流器分選中極易泥化混入精煤中，造成實際精煤帶矸率上升，影響精煤質量。

表2 潤德選煤廠原料煤中各粒度級和大于1.8 g/cm3密度級組成

2.2 操作因素

2.2.1 懸浮液密度的影響

合適的懸浮液密度是實現(xiàn)精煤、中煤和矸石有效分選的先決條件。懸浮液分選密度值確定后，保持循環(huán)懸浮液密度的穩(wěn)定是保證選煤質量穩(wěn)定的關鍵。由于懸浮液的密度影響實際分選密度，在原煤質量穩(wěn)定的前提下，為使精煤產品質量穩(wěn)定，必須保持實際分選密度的穩(wěn)定，因此懸浮液密度必須穩(wěn)定，波動范圍越小越好，該廠懸浮液密度的波動范圍正常水平在±0.01 g/cm3。如果密度選擇過高，就會使重產物矸石混入精煤中，造成精煤灰分過高。所以要根據(jù)煤質情況確定產品合適的分選密度，并保持懸浮液的穩(wěn)定。該廠在生產中平均分選密度控制在1.435 g/cm3，因其原料煤來源于3個礦層，原煤可選性差異較大，相同密度級灰分差異也較大。如采取大于1.435 g/cm3的分選密度值，易使矸石混入精煤中，造成精煤帶矸。

2.2.2 懸浮液的粘度及煤泥含量影響

懸浮液的粘度隨著固體體積濃度的增大而上升，當濃度超過40%時，懸浮液太稠密極不利于分選。對于重介選煤來說，可通過增加一定的煤泥量來提高懸浮液的穩(wěn)定性，但是當煤泥量過高時，懸浮液的粘度增大，旋流器內的切向速度梯度會減弱，底流和工作懸浮液的密度基本接近，懸浮液分層作用減弱。研究與實踐均表明，煤泥量對細顆粒的分選效果影響很大，當煤泥量超過55%時，1～0.5 mm部分粒度級物料的分選效果就會變差，分選精度將惡化，因此煤泥量應根據(jù)不同的粒度級控制在一定范圍內。該廠在生產過程中懸浮液煤泥量一般控制在45%～50%之間，由于該廠小于0.5 mm粒度級高密度物含量為24.11%，這部分細粒級高密度物在分選中極易泥化，增加了懸浮液的粘度致使分選精度降低，造成精煤灰分增高。

2.2.3 重介旋流器入料壓力

重懸浮液和礦粒切向速度的大小與入料壓力有關。入料壓力的變化會給分選效果帶來顯著的影響，隨著入料壓力的增加，旋流器內離心力場加強，懸浮液的等密度曲面形成較快，顆粒的定位較快，所以分選較為徹底。當入料泵葉輪磨損嚴重，或有雜物進入合格介質桶造成入料泵局部堵塞或入料管中有堵塞現(xiàn)象時，就會造成入料壓力不足。入料壓力偏低時，懸浮液在旋流器內形成的空氣柱達不到一定的負壓，難以在有效的時間內形成等密度曲面，外旋流的上升加速度偏小，上升力不足，從而會造成矸石和中煤不能全部進入旋流器二段，部分從精煤排料口排出，導致分選效果差，產生精煤帶矸現(xiàn)象。潤德選煤廠所使用的3GHMC1900/700三產品重介質旋流器入料壓力約為0.28 MPa。由于該廠輔助設備如入料泵使用過久，葉輪磨損嚴重或入料管局部堵塞或管道有跑、滴、漏的地方等，無形中降低了旋流器的入料壓力，致使旋流器無法正常工作，降低了分選效果，產生了精煤夾帶矸石，精煤灰分增高等不良現(xiàn)象。

3 制定對策

根據(jù)理論分析，并結合潤德選煤廠生產實際，為防止無壓給料三產品重介質旋流器在生產過程中精煤帶矸，制定了“四穩(wěn)一保證”措施。

(1)穩(wěn)定處理量，防止超載運行。過大的處理量將降低旋流器分選精度，并出現(xiàn)堵、冒現(xiàn)象，造成精煤帶矸。

(2)穩(wěn)定旋流器入料壓力。入料壓力過大，離心力場加強，懸浮液等密度面形成較快，顆粒定位較快，分選徹底；入料壓力過小，矸石在一段旋流器向上的推力不夠，就會造成矸石滯留在旋流器筒體下部，落入溢流口，混入精煤，造成精煤帶矸。

(3)穩(wěn)定原料煤性質。采取均勻混合入選，原煤入料粒度要小于50 mm，清除入料雜物，尤其是鐵器和木屑，防止堵塞旋流器分料箱、管道等，旋流器底料口堵塞會直接導致精煤帶矸。

(4)穩(wěn)定懸浮液密度。通過增加一定的煤泥量來提高懸浮液的穩(wěn)定性，改善分選效果，降低精煤帶矸量。

(5)保證原煤充分潤濕，消除結團現(xiàn)象，使原煤松散后再進入重介旋流器分選。

4 對策實施及效果

4.1 對策實施

根據(jù)“四穩(wěn)一保證”措施，確定了該廠在生產過程中防止精煤帶矸的具體操作方案。

(1)在原煤輸入膠帶上安裝電子皮帶稱計量裝置，時時在線計量，控制進入旋流器的入選量在一個穩(wěn)定范圍內，防止超載。

(2)根據(jù)介質總循環(huán)量合理選擇入料泵，經(jīng)常檢查旋流器各連接段尤其是入料口、出料口、二段入料口以及入料管，防止出現(xiàn)堵塞、物料流通不暢的情況。

(3)采取均勻混合入選，穩(wěn)定原料煤性質。

(4)通過適當增加煤泥量來提高懸浮液的穩(wěn)定性，改善分選效果，降低精煤帶矸量。

(5)在旋流器入料漏斗中設置一分散罩或在旋流器一段增設旋向一致的合格介質環(huán)形潤濕管，起到預分選和提前潤濕作用，相當于增加了一段筒體長度，有效防止精煤帶矸。

4.2 實施效果

潤德選煤廠在生產中嚴格遵守“四穩(wěn)一保證”措施，最終取得了精煤帶矸為零，矸石中精煤損失為零的效果，同時提高了分選精度指標。見表3、表4。

表3 潤德選煤廠三產品重介旋流器生產結果

表4 采取措施前、后主要分選精度指標對比

從表3中可以看出，在1.40～1.80 g/cm3密度級中，在原煤產率20.15%、灰分34.86%的情況下，分選后中煤、精煤產率分別為79.95%、8.89%，灰分分別為23.12%、9.43%。在小于1.40 g/cm3密度級產率41.96%的情況下，分選后中煤和精煤回收率分別為18.24%、91.11%，且灰分為零，生產效果良好。

從表4中可看到，選煤效率在采取措施前、后對比中，分別為82.39%和95.20%，提高了12.81%的回收率，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

5 結 語

在實際生產中，不同選煤廠的原料煤煤質情況和無壓給料三產品重介旋流器的操作各有不同，造成精煤帶矸問題的原因也千差萬別，但只要對原料煤性質和設備操作因素進行深入分析，就能找到問題的癥結所在，對癥下藥制定對策，精煤帶矸問題迎刃而解。