王家嶺選煤廠重介質分選工藝優化

何 清， 章 力

（1.中煤華晉集團有限公司王家嶺選煤廠， 山西 運城 043300；

2.中煤華晉集團晉城能源有限公司， 山西 晉城 048200）

引言

重介質選煤工藝是一種高效率、高分選精度的分選方法，是選煤廠洗選系統的核心工藝。近年來，我國重介質選煤技術發展迅速，尤其以重介質旋流器為核心的分選工藝得到廣泛應用，分選效率大幅度提高[1-2]。利用采樣、制樣、化驗、測定等手段，對重介系統生產的數據指標進行全面檢測、研究分析，確定現有重介系統的分選效果，找出不足，從而為提升設備分選效率找出技術調控方向。通過重介質分選系統生產技術參數調整，以及旋流器內部結構優化等措施，提高現有重介分選系統的分選精度，從而實現選煤廠重介分選工藝高精度、高效率生產的目的[3]。

1 王家嶺選煤廠現狀及技術分析措施

中煤華晉集團王家嶺選煤廠重介分選工藝采用主、再洗（兩段）兩產品重介質旋流器，一段主洗重介旋流器Φ1 400 mm，二段再選重介旋流器Φ1 000 mm。工藝中原煤經篩縫Φ1.0 mm 脫泥篩脫泥后，50～1 mm 進入主洗旋流器分選出精煤和中矸產品，中矸進入再洗旋流器再次分選，得到中煤和矸石產品。實際生產過程中存在分選效率不穩定，以及矸石帶煤問題。

由于重介質旋流器根據不同工藝、不同煤質、不同產品要求，在結構設計中存在配置差異，可依據此特點，對重介分選系統進行單機檢測，以評定現有旋流器技術指標是否滿足需求，并達到行業標準要求。通過對重介旋流器進行全面技術檢測，對分選效果進行評定、分析，查找設備運行的內在缺陷、問題，對進一步優化重介旋流器工況條件及生產控制水平，提高分選精度，穩定精煤、中煤產品質量，減小中損、矸損等錯配指標提供方向性指導作用。

針對王家嶺選煤廠重介旋流器分選工藝的研究，制定以下方案：

1）對重介系統主、再洗旋流器的入料、溢流、底流分別進行粒度篩分、灰分、水分采制化，采集數據。

2）對主、再洗旋流器入料、溢流、底流進行全級浮沉檢測，分5 個密度級（1.3～1.8 kg/L）分別進行浮沉，采集浮沉數據及灰分指標，繪制可選性曲線，得出各灰分對應的理論產率。

3）分別對主、再洗旋流器不分級的入料、溢流、底流進行整體灰分化驗，用灰分平衡法估算實際精煤產率。

4）分析主、再洗旋流器錯配物含量，繪制分配曲線。

5）綜合評定、分析重介旋流器的分選效果，分析、查找可能存在的內在缺陷、問題。

6）針對檢測結果的數據評定，制定優化升級的調整技術方案，對重介旋流器運行分選參數及結構參數指標進行優化升級。

2 設備工藝性能檢測分析

對重介質分選設備（重介旋流器）進行工藝性能單機技術檢測[4]。

2.1 原煤（50～1 mm 粒度級）浮沉檢測

通過篩分浮沉試驗，50～1 mm 粒度級原煤浮沉數據綜合如下頁表1 所示。

表1 原煤（50～1 mm 粒級）浮沉試驗綜合表

根據上表數據繪制原煤可選性曲線，如下頁圖1所示。

從下頁圖1 可知，精煤低灰要求時，產率較大，可選出灰分較低的精煤，且精煤回收率較高；當要求精煤灰分9.5%～10.0%范圍內時，產率隨灰分變化仍較敏感，增漲幅度仍較高，進而影響分選密度和臨近密度物含量的變化。但在灰分高于10.0%時，產率隨灰分增長變緩，高密度物含量降低。

由圖1，根據精煤灰分為9.5%時，理論精煤產率為66.5%，精煤理論分選密度為1.540 kg/L，臨近密度物含量為14.0%，煤質可選性評定為中等可選煤。

圖1 原煤（50～1mm 粒級）可選性曲線

2.2 各粒度級產品產率核算

由表2 可知，粒度越小，精煤產率越高，這是由于原煤經過破碎，解離度更高導致小粒度灰分偏低，相同條件下有較高的精煤產率；而中煤產率中，粒度由大變小，中煤解離度高，而產率則變小。矸石因為自身硬度高，在大粒度中含量高，小粒度中含量低，矸石產率變化與中煤產率相似。

表2 各粒度級產品產率

2.3 分選精度分析

由表3 可知，從灰分偏差EP值來看，一段EP值高于0.05 kg/L，達到重介旋流器可能偏差值上限，分選效果超標；EP值隨粒度的減小而升高，3～1 mm 粒級的EP 值為0.054 0 kg/L，分選效果最高。根據重介分選下限評定標準（EP值0.10 kg/L 時對應物料粒度級為分選下限），此旋流器仍可達到較好的分選下限；二段旋流器EP亦較高，綜合值為0.051 0 kg/L，分選效果均有優化空間。

表3 可能偏差表

2.4 綜合分析、評定

從表4 中可知，精煤灰分為9.56%，符合灰分9.50%～10.0%的要求，產率為66.15%，產率較高。一段重介質旋流器的可能偏差為0.052 5 kg/L，根據《煤炭洗選工程設計規范》兩產品重介旋流器的分選可能偏差范圍0.03～0.05 kg/L，因此一段旋流器的可能偏差稍高。但一段重介旋流器的數量效率為98.73%，數量效率較高，錯配物總量為2.1%，錯配物總量較少；二段重介旋流器可能偏差為0.051 0 kg/L（標準為0.04～0.06 kg/L），說明二段分選效果達到標準范圍。

表4 重介分選設備工藝性能指標綜合表

根據以上數據分析，一段旋流器分選效果不佳，超過設計規范所要求的分選精度值，而二段再選旋流器分選效果基本滿足規范要求范圍。由各粒度級分選精度數據可看出，一段重介旋流器分選效果不佳，主要因為細顆粒分選精度不夠導致。

3 工藝參數技術優化及效果

基于以上數據及分析，對重介分選系統進行優化升級，加強重介旋流器的操作控制，穩定旋流器工況條件，優化升級旋流器結構參數，主要技術調控措施如下：

3.1 密控技術調控

1）分選密度設定：重點關注分選密度變化，及時調整桶位，確保分選密度波動不超設定密度的±0.01 kg/L；根據精煤、中煤灰分指標以及密度計實時數據顯示，每小時對設定密度進行跟蹤調整，如連續2 次出現低灰或高灰，則應立即進行復檢查驗，確定灰分指標變化后，及時調整分選密度設定。

2）穩定分選密度：分選密度波動易造成產品質量不穩定，應根據設定懸浮液密度穩定介質桶位值，桶位補水控制保持設定自動狀態，設定限度不應超過30%，避免補水稀釋，進而影響分選密度；若分選密度偏高，則進行提前適量補水，調整分選密度至設定值。

3）保持懸浮液磁性物含量與煤泥含量：有壓工藝中次生煤泥量一般取值5%～10%，因此脫泥工藝也應該有效控制懸浮的煤泥含量，保持懸浮液磁性物含量值。根據磁性物含量計測定數值及人工抽檢數值，為減小煤泥對合介懸浮液密度的影響，及時控制分流量。通過將部分合格介質分流至稀介系統，用磁選機對介質流進行凈化處理，控制合格介質懸浮液中的煤泥含量，以有效提高合介的穩定性。

3.2 入料壓力調控

將一段主洗旋流器Φ1 400 入料壓力由120 kPa提升為150 kPa，旋流器入料壓力提高，旋流器內部離心力場增強，則旋流器對細顆粒分選精度提升。

3.3 旋流器口徑優化

原旋流器使用時間較長，設備磨損嚴重，針對現有Φ1 400 旋流器口徑配置，依據現有煤質特性、產品質量要求，對旋流器口徑重新優化升級，提高旋流器對細顆粒的分選效果，從而降低細顆粒末煤的EP值。原溢流管由Φ620 mm 縮小至Φ600 mm，底流口由Φ460 mm 降低至Φ420 mm，整體提高旋流器內部壓強，提高離心力。

3.4 分選效果

基于以上生產技術調控措施，工藝參數優化手段，對一段重介旋流器分選效果提升幅度較大，特別對細顆粒末煤提升了分選精度。各粒度分選精度檢測如表5 所示：

表5 一段重介旋流器可能偏差表

由表5 數據可知，一段主洗重介系統，通過穩定密度，穩定煤泥含量，旋流器結構參數升級優化，達到《煤炭洗選工程設計規范》中兩產品重介旋流器的可能偏差范圍0.03～0.05 kg/L，分選精度提升明顯。

4 結語

以王家嶺選煤廠為例，一段主洗重介旋流器可能偏差由0.052 5 kg/L 降至0.035 8 kg/L，重介系統數量效率穩定在98%以上。通過一系列的調控、優化措施，使重介分選工藝系統分選精度、數量效率保持在較高水平，充分發揮出分選設備潛能，有效增強重介系統的分選精度，提升了精煤產率，為選煤廠創造出較高的經濟效益。